WO2016093154A1 - 車両用照明装置 - Google Patents

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WO2016093154A1
WO2016093154A1 PCT/JP2015/084061 JP2015084061W WO2016093154A1 WO 2016093154 A1 WO2016093154 A1 WO 2016093154A1 JP 2015084061 W JP2015084061 W JP 2015084061W WO 2016093154 A1 WO2016093154 A1 WO 2016093154A1
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light emitting
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秀忠 田中
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株式会社小糸製作所
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    • F21W2102/13Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region
    • F21W2102/135Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions
    • F21W2102/14Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions having vertical cut-off lines; specially adapted for adaptive high beams, i.e. wherein the beam is broader but avoids glaring other road users
    • F21W2102/145Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions having vertical cut-off lines; specially adapted for adaptive high beams, i.e. wherein the beam is broader but avoids glaring other road users wherein the light is emitted between two parallel vertical cutoff lines, e.g. selectively emitted rectangular-shaped high beam

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device for a vehicle.
  • ADB Adaptive Driving Beam
  • the present invention has been proposed to solve the above-described problems, and provides a vehicle lighting device that can increase the resolution of the ADB function with a small number of light emitting elements.
  • a vehicle lighting device includes a light source array in which a plurality of light sources are arranged so that a light distribution pattern is vertically divided and lighting can be controlled for each light source, At least a lamp unit comprising: an optical system that projects light emitted from the light source toward the front of the vehicle; and a drive unit that drives the light source array and / or the optical system so that the light distribution pattern is swiveled in a horizontal direction. It is characterized by having two.
  • the light distribution control to the area in the vertical direction is controlled by turning on and off the light source array in the light distribution pattern, and the light distribution control to the area in the horizontal direction is driven.
  • This can be dealt with by controlling the rotation angle of the means.
  • a high-resolution ADB can be formed with a small number of light sources.
  • stepless light distribution by mechanical driving of a driving unit is possible in an area in the left-right direction.
  • the light source is arranged in the light source array only in one line in the direction in which the light distribution pattern is vertically divided, so that the above effect can be obtained with the minimum configuration in the above aspect.
  • the light distribution pattern in which the light source image is effectively diffused can be formed by diffusing the light emitted from the light source in the left-right direction of the light distribution pattern.
  • the light source array can be provided with an additional reflecting mirror along the longitudinal direction of the light source array to increase the light source light utilization efficiency.
  • the present invention it is possible to provide a vehicle lighting device that can increase the resolution of the ADB function with a small number of light emitting elements.
  • FIG. 1 is a front view of a headlamp according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a simplified perspective view of a lamp unit according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the headlamp according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the light distribution pattern by the conventional structure. It is a figure explaining the light distribution pattern by the headlamp which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the headlamp according to Embodiment 2. It is a modification of the lamp unit which concerns on this Embodiment. It is another modification of the lamp unit which concerns on this Embodiment.
  • Reference numerals 1 ⁇ / b> R and 1 ⁇ / b> L are headlamps provided on the left and right sides of the front portion of the vehicle 1 as shown in FIG. 1.
  • the vehicle 1 is omitted.
  • arrows LR, UD, and FB in FIGS. 1 and 2 indicate the left-right direction, the up-down direction, and the front-rear direction when viewed from the driver's seat.
  • the headlamps 1R and 1L have a lamp chamber defined by a box-shaped lamp body 2 having an opening and a front cover 3 made of translucent resin or glass attached to the opening.
  • a low beam lamp unit 6 and a high beam lamp unit 7 are disposed in the lamp chambers of the headlamps 1R and 1L, respectively.
  • the low beam lamp unit 6 may be a conventionally known reflection type or projector type lamp unit, and the type thereof is not limited here.
  • the configuration illustrated in FIG. 1 is a reflection type, and includes a light source, a reflecting mirror, and a shade, and forms a low beam light distribution pattern.
  • the lamp unit 6 can be aimed by the lamp bracket 4 in the same manner as the lamp unit 7 described later.
  • a first lamp unit 7R is disposed on the right headlamp 1R
  • a second lamp unit 7L is disposed on the left headlamp 1L.
  • the first lamp unit 7R includes a light source array 20, a projection lens 26 as an optical system, additional reflecting mirrors 27 and 27, a driving means 28, and a vertical bracket 31. Have.
  • the light source array 20 includes four light emitting elements 21, a circuit board 22, a lighting control circuit 23 (see FIG. 4), and a reflecting member 24.
  • the light emitting elements 21 are LED chips, and the light emitting elements 21 are arranged in a row on the circuit board 22 so as to be spaced apart in the lamp vertical direction (that is, in the vertical direction in the lamp chamber).
  • a fluorescent layer is formed on an LED chip to form white light.
  • all or part of the light emitting element 21 may be LD (Laser Diode), EL (Electro Luminescence), or the like.
  • the circuit board 22 is attached to the front surface of the metal vertical bracket 31 and includes a power supply connector (not shown) and a lighting control circuit 23.
  • the power feeding connector is connected to each light emitting element 21 via the lighting control circuit 23, and the lighting control circuit 23 has a plurality of wiring patterns corresponding to the number of the light emitting elements 21.
  • the power feeding connector is connected to a light distribution control ECU 40, which will be described later, via a wiring cord (not shown), and the light distribution control ECU 40 independently controls turning on / off of the plurality of light emitting elements 21.
  • the reflection member 24 is attached to the circuit board 22.
  • the reflecting member 24 is a frame body made of silicon that surrounds the four sides of the light emitting elements 21 and the like, and a partition frame is provided between the adjacent light emitting elements 21.
  • a metal film is formed on the surface by vapor deposition, and the surface functions as a reflecting surface.
  • description is abbreviate
  • the left and right sides of the light source array 20 are provided with a pair of additional reflecting mirrors 27 and 27 each having a metal film formed on the surface thereof by vapor deposition.
  • the additional reflecting mirror 27 is attached to the front surface of the vertical bracket 31 along the longitudinal direction of the arrangement of the light emitting elements 21 and the like, that is, in the vertical direction of the lamp in this embodiment.
  • the additional reflecting mirror 27 may be a flat surface in the width direction (in the present embodiment, the left-right direction of the lamp), but is preferably formed as a paraboloid.
  • the additional reflecting mirror 27 functions to reflect the light emitted from the light emitting element 21, in this embodiment, the light traveling from the light emitting element 21 in the left-right direction of the lamp, and enter the projection lens 26. In FIG. 2, the additional reflecting mirror 27 is omitted.
  • the projection lens 26 is fixed to the front end of a horizontal bracket 33 (see FIG. 2, omitting the horizontal bracket 33 in FIG. 3) that extends forward from the surface of the vertical bracket 31 that extends in the vertical direction.
  • the projection lens 26 is a toric lens, and has a convex lens surface on the front side of the lamp and a flat lens surface on the rear side of the lamp.
  • the flat lens surface is formed in an aspherical shape in the lamp left-right direction.
  • the projection lens 26 functions to diffuse the light emitted from the light emitting element 21 in the left-right direction of a light distribution pattern described later.
  • the light emitting elements 21 and the like are disposed in the vicinity of the rear focal point F of the projection lens 26, and an image of the light emitting elements 21 and the like is projected as a reverse image on a vertical virtual screen disposed in front of the lamp.
  • the projection lens 26 may be a cylindrical lens.
  • the driving means 28 is arranged one-on-one with the light source array 20.
  • the rotating shaft 29 of the driving means 28 is fixed to the lower surface center portion and the upper surface center portion of the vertical bracket 31 to which the light source array 20, the projection lens 26, and the additional reflecting mirrors 27, 27 are fixed.
  • the drive means 28 can be constituted by, for example, a stepping motor, and rotates the vertical bracket 31 about the rotation shaft 29 in both the left and right directions of the lamp.
  • the driving means 28 is connected to an empty space in the lamp chamber via a wiring cable (not shown) and a swivel driving unit 30 fixed to the inner wall of the lamp body 2 in this embodiment.
  • the swivel drive unit 30 drives and controls the drive unit 28 based on a control signal from a light distribution control ECU 40 described later.
  • the vertical bracket 31 is fixed to the lamp bracket 4 ′ via the rotating shaft 29. Three portions of the corner portion of the lamp bracket 4 'are fixed to the lamp body 2 by the aiming screw 14, and the lamp bracket 4' can adjust the optical axis vertically and horizontally. Radiating fins 32 are formed on the back surface of the vertical bracket 31, and the back surface of the vertical bracket 31 functions to radiate heat generated from the light emitting element 21.
  • An extension 12 of a blindfold material having an opening that allows the outgoing light to travel forward of the lamp is provided in front of the lamp chamber of the lamp unit 6 and the first lamp unit 7R.
  • the light distribution control ECU 40 is fixed to, for example, the vehicle body of the vehicle 1 and is connected to the lighting control circuit 23 and the swivel drive unit 30 of the first lamp unit 7R and the second lamp unit 7L via a wiring cable (not shown). Connected.
  • the light distribution control ECU 40 executes various control programs recorded in the ROM in the RAM, and generates various control signals.
  • the light distribution control ECU 40 can be realized by hardware by a semiconductor element or an electric circuit, and by software by a computer program. However, the light distribution control ECU 40 can be realized by other combinations of these. This is a matter easily conceived by those skilled in the art.
  • the light distribution control ECU 40 is connected to pedestrian detection means and forward vehicle detection means such as an in-vehicle camera 41, a forward vehicle detection sensor 42, and a human sensor 43.
  • the imaging data of the in-vehicle camera 41 is subjected to image processing by the image processing device 44.
  • the image processing device 44 detects a forward vehicle (an oncoming vehicle or a preceding vehicle) or other road shining objects, and controls light distribution such as their attributes and positions.
  • the data necessary for the calculation is calculated and transmitted to the light distribution control ECU 40.
  • the forward vehicle detection sensor 42 detects the distance and relative speed to the forward vehicle using, for example, a millimeter wave radar, and transmits detection data to the light distribution control ECU 40.
  • the human sensor 43 detects the presence of a human using, for example, infrared rays, and transmits detection data to the light distribution control ECU 40.
  • the light distribution control ECU 40 includes a light source control unit 47 and a swivel control unit 48.
  • the light source control unit 47 determines whether each light emitting element 21 is turned on or off based on the position information of the pedestrian and the front vehicle acquired from the in-vehicle camera 41, the front vehicle detection sensor 42, the human sensor 43, and the like, and the lighting control circuit 23 A control signal is output to
  • the swivel control unit 48 determines the rotation angle of the drive means 28 based on the position information of the pedestrian and the preceding vehicle, and outputs a control signal to the swivel drive unit 30.
  • FIG. 5 is a simplified front view of the left and right headlamps according to the prior art.
  • the left and right in FIG. 5A are viewed from the driver's seat.
  • symbol is attached
  • the light source array 20 is arranged in the left-right direction of the lamp as shown in FIG. That is, the light emitting elements 21 are arranged in a horizontal row, and the total number of light emitting elements used is eight as in the present embodiment.
  • the drive means 28 is not arranged.
  • Each light emitting element 21 is configured to be able to be turned on and off independently by the light distribution control ECU, and is determined to be turned on and off by receiving data from various sensors such as the in-vehicle camera 41, the forward vehicle detection sensor 42, and the human sensor 43. Is done.
  • FIG. 5B shows a virtual vertical screen virtually set up at a position 25 m ahead of the vehicle, and shows a light distribution pattern when all the light emitting elements 21 in FIG. 5A are turned on. is there.
  • the area to the left of the VV line is due to the left headlamp 10L
  • the area to the right of the VV line is due to the right headlamp 10R
  • the light distribution pattern formed by the projection image of each light emitting element 21 is It is formed in such a manner that it is divided into left and right by rectangular segments.
  • FIG. 5 is a conventional light distribution pattern when the forward vehicle 51 is detected above the driver's field of view due to an uphill or the like.
  • the illumination area by lighting is colored (diagonal line), and the unlit area is uncolored.
  • the light emitting elements 211 and 212 of the left headlamp 10L are turned off. At this time, a dark zone E due to extinction occurs in a region below the front vehicle 51.
  • (D) of FIG. 5 is a light distribution pattern when the front vehicle 51 and the pedestrian 52 are detected in the area which needs irradiation.
  • the illumination area by lighting is colored, and the extinction area is uncolored.
  • the light emitting element 213 of the right headlamp 10R is turned on, glare is given to the pedestrian 52.
  • the light emitting elements 211 and 211 of the left headlamp 10L are turned off. When the light is turned off, the illuminance on the driving lane decreases in the left area.
  • FIG. 6A is a simplified front view of FIG.
  • the light emitting elements 21 of the right first lamp unit 7R are arranged in order 21A, 21B, 21C, 21D from the top
  • the light emitting elements 21 of the left second lamp unit 7L are arranged 21E, 21F in order from the top. , 21G, 21H.
  • FIG. 6B shows a virtual vertical screen virtually set up at a position 25 m ahead of the vehicle 1.
  • FIG. 6B shows a light distribution pattern in which all the light emitting elements 21A to 21H are turned on, and the swivel angles of the lamp units 7R and 7L are 0 degrees.
  • the light source array 20 faces the front, and the mounting surface of the light emitting element 21 is positioned parallel to the virtual vertical screen.
  • this state is referred to as an initial state.
  • the area to the right of the VV line is due to the first lamp unit 7R, and the area to the left of the VV line is due to the second lamp unit 7L.
  • the images of the light emitting elements 21A to 21D and the light emitting elements 21E to 21H are inverted up and down by the projection lens 26, diffused left and right by the projection lens 26, and projected into a horizontally long rectangle.
  • the light emitting element 21A is the lower right projected image PA
  • the light emitting element 21B is the projected image PB above
  • the light emitting element 21C is the projected image PC above
  • the light emitting element 21D is the projected image PD above
  • 21E forms a projected image PE at the lower left
  • the light emitting element 21F forms a projected image PF thereon
  • the light emitting element 21G forms a projected image PG thereon
  • the light emitting element 21H forms a projected image PH thereon.
  • the light distribution pattern In the area to the right of the line V-V, the light distribution pattern is formed in the form of being vertically divided by rectangular segments by the projected images PA to PD. Similarly, in the area to the left of the VV line, the light distribution pattern is formed in such a manner that the light distribution pattern is vertically divided by rectangular segments by the projected images PE to PH.
  • the upper ends of the projection images PA to PD and the projection images PE to PH are 8 degrees upward from the HH line, and the lower ends of the projection images PA to PD and the projection images PE to PH are 2 downward from the HH line. It is comprised so that it may become.
  • the right ends of the projection images PA to PD are configured to be 20 degrees to the right from the VV line
  • the left ends of the projection images PE to PH are configured to be 20 degrees to the left from the VV line.
  • the left ends of the projection images PA to PD are configured to be 7 degrees to the left of the VV line
  • the right ends of the projection images PE to PH are configured to be 7 degrees to the right of the VV line.
  • the PH is configured to partially overlap.
  • the overlapping area is preferably configured between 0 degrees and 7 degrees with the VV line as a boundary, and functions as a hot zone.
  • FIG. 6C shows a light distribution pattern in a state where all the light emitting elements 21A to 21H are turned on and the swivel angles of the lamp units 7R and 7L are maximized.
  • the light source array 20 of the first lamp unit 7R is rotated to the right and the light source array 20 of the second lamp unit 7L is rotated to the left, and the mounting surface of the light emitting element 21 is virtually vertical.
  • the projection images PA to PD by the lamp unit 7R are moved so that the left end is located 15 degrees to the right of the VV line while maintaining the shape.
  • the projection images PE to PH by the lamp unit 7L are moved so that the right end is located 15 degrees to the left of the VV line while maintaining the shape.
  • FIG. 6D shows a light distribution pattern according to this embodiment in the case where the forward vehicle 51 is detected above the driver's field of view due to an uphill or the like, similarly to FIG. 5C.
  • the illumination area by lighting is colored, and the extinction area is uncolored.
  • the swivel control unit 48 determines the rotation angle according to the detection position of the forward vehicle 51. In this example, since the forward vehicle 51 is located above the light distribution pattern, it is determined that the swivel angle may be 0 degrees.
  • the light source control unit 47 determines an area overlapping with the detection position of the forward vehicle 51, and in this example, turns off the light emitting element 21H of the second lamp unit 7L and the light emitting element 21D of the first lamp unit 7R.
  • the dark zone E that has been generated conventionally is irradiated with the projected images PE to PG of the second lamp unit 7L.
  • (E) of FIG. 6 is a light distribution pattern when the pedestrian 52 is detected in the front vehicle 51 and the area that needs to be irradiated, as in (d) of FIG.
  • the illumination area by lighting is colored, and the extinction area is uncolored.
  • the swivel control unit 48 determines the rotation angle according to the detection position of the forward vehicle 51. In this example, the forward vehicle 51 precedes the vehicle 1 and is located at the center of the light distribution pattern. In response to this, the swivel control unit 48 rotates the projection images PE to PH of the second lamp unit 7L to the left by a required angle to a position that does not overlap with the preceding vehicle 51, and projects the projection of the first lamp unit 7R.
  • Control signals are output to the swivel drive units 30 of the lamp units 7R and 7L so that the images PA to PD are rotated to the right by the required angle.
  • the light source control unit 47 determines an area overlapping with the detection position of the head of the pedestrian 52, and in this example, turns off the light emitting elements 21C and 21D of the first lamp unit 7R. Thereby, the glare to the pedestrian 52 can be suppressed.
  • FIG. 7 is also a preferred embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • two or more high beam lamp units 7 are arranged.
  • a first lamp unit 71R is arranged on the right headlamp 1R, and a second lamp unit 71L (not shown) is arranged on the left headlamp 1L.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the first lamp unit 71R disposed in the right headlamp 1R.
  • the first lamp unit 71R includes the light source array 20, a reflector 261 as an optical system, and a driving unit 28.
  • the driving means 28 is fixed to the upper surface of the horizontal bracket 4 ′′ extending from the front surface of the lamp bracket 4 ′, and the reflector 261 is fixed to the lower surface of the horizontal bracket 4 ′′.
  • the reflector 261 has an aluminum vapor deposition treatment on the surface thereof, and has a horizontal portion 2611 and a paraboloid portion 2612 formed in a shape obtained by cutting a free-form surface based on a paraboloid on a plane passing through the focal point. .
  • the parabolic portion 2612 may be formed in a parabolic column shape.
  • the rotating shaft 29 of the driving means 28 is fixed to a substantially central portion of the horizontal portion 2611 via the horizontal bracket 4 ′′.
  • the light source array 20 is disposed on the horizontal portion 2611 of the reflector 261 so as to be positioned at or near the focal point of the paraboloid of the parabolic portion 2612.
  • the light source array 20 is arranged in the lamp front-rear direction. That is, the light emitting elements 21 are arranged in a line in the lamp front-rear direction. Each light emitting element 21 is controlled to be turned on and off independently by the light distribution control ECU 40.
  • the light emitted from the light emitting element 21 is reflected by the reflector 261, diffused in the left-right direction, and projected forward of the vehicle.
  • the light emitting elements 21 are 21A, 21B, 21C, and 21D in order from the rear of the vehicle
  • the light emitting element 21A is the lower right projected image PA shown in FIG. 6, and the light emitting element 21B is the projected image PB
  • the light emitting element 21C forms a projected image PC thereon
  • the light emitting element 21D forms a projected image PD thereon.
  • each light emitting element 21 of the second lamp unit 71L is 21E, 21F, 21G, 21H in order from the rear of the vehicle
  • the light emitting element 21E is the projected image PE shown in FIG. 6, and the light emitting element 21F is the projected image.
  • the PF and the light emitting element 21G form a projection image PG
  • the light emitting element 21H forms a projection image PH.
  • the light distribution pattern is formed in such a manner that it is vertically divided by rectangular segments.
  • the first lamp unit 71R is rotated by the driving means 28 in both the left and right directions of the lamp.
  • the light distribution patterns shown in (c) to (e) of FIG. 6 can be formed by the control system shown in FIG. 4 as in the first embodiment.
  • the additional reflecting mirrors 27 and 27 may be arranged along the longitudinal direction of the arrangement of the light emitting elements 21, that is, the lamp front-rear direction.
  • FIG. 8 shows a modification of the lamp unit according to the present embodiment. A description will be given using the lamp unit 7 according to the first embodiment.
  • (A) of FIG. 8 is obtained by adding a third lamp unit 7R2 to the right headlamp 1R.
  • the lamp unit 7 may be at least two, and may be three or more.
  • An example of the light distribution pattern in this case is shown in FIG.
  • the light emitting elements 21 of the added third lamp unit 7R2 are light emitting elements 21A2, 21B2, 21C2, and 21D2 in order from the top
  • the light emitting element 21A2 is the lower right projection image PA2
  • the light emitting element 21B2 is the light emitting element 21A2.
  • the upper projected image PB2 and the light emitting element 21C2 form the projected image PC2 and the light emitting element 21D2 form the projected image PD2 thereon.
  • the projection image PA of the light emitting element 21A is the left of the projection image PA2 of the third lamp unit 7R2
  • the projection image PB of the light emitting element 21B is the left of the projection image PB2
  • the light emitting element 21C The projection image PC is formed on the left of the projection image PC2
  • the projection image PD of the light emitting element 21D is formed on the left of the projection image PD2.
  • ADB with higher resolution can be performed in the area to the right of the VV line.
  • the right headlamp 1R is configured to include two lamp units, but the left headlamp 1L may include two or more lamp units.
  • (C) of FIG. 8 arranges the 1st lamp unit 7R and the 2nd lamp unit 7L in the right headlamp 1R. In this way, the lamp unit 7 may be provided in one of the left and right headlamps.
  • ADB similar to (b) to (d) of FIG. 6 can be performed.
  • FIG. 8 (d) shows the light emitting elements 21 of the first lamp unit 7R and the second lamp unit 7L arranged in a horizontal 2 ⁇ vertical 4 arrangement.
  • a plurality of light emitting elements 21 may be developed not only in a line in the direction in which the light distribution pattern is vertically divided, but also in a direction that is not in the direction in which the light distribution pattern is vertically divided.
  • the irradiation area in the left-right direction of the light distribution pattern can be expanded by the amount of the light emitting elements increased in the horizontal direction (the direction in which the light distribution pattern is not divided vertically).
  • the lighting control of the light emitting elements 21 can increase the resolution by controlling the lighting of all the light emitting elements 21 independently. If the light-off control is performed and the light-off control is independently performed in the vertical direction, the circuit configuration can be simplified.
  • the lamp unit 7 is driven as a whole so that the light distribution pattern is swiveled in the left-right direction (the light source array 20 and the projection lens 26 are driven).
  • the light source array 20 or the projection lens 26 may be driven.
  • FIG. 9 shows another modification of the lamp unit according to the present embodiment.
  • the driving means 28 is fixed to the projection lens 26, and the projection lens 26 is rotated.
  • the driving means 28 having a mechanism such as a ball screw is fixed to the light source array 20 (such as the vertical bracket 31 that supports the light source array 20), and the light source array 20 is moved in parallel. Even in these forms, the same effects as described above can be obtained.
  • the present invention can be applied to a lighting device for a vehicle that is mounted on a vehicle and projects (draws) a light distribution pattern having a desired shape on a road surface.
  • a vehicle lighting device that can increase the resolution of the ADB function with a small number of light emitting elements.

Abstract

 少ない発光素子数でADB機能の解像度を上げることのできる車両用照明装置を提供する。 車両用照明装置(1R,1L)は、配光パターンが上下に分割されるように複数の光源(21)が配列され光源ごとに点消灯を制御可能な光源アレイ(20)と、光源(21)からの出射光を車両前方に投影する光学系(26)と、前記配光パターンが左右方向にスイブルするように光源アレイ(20)及び/又は光学系(26)を駆動させる駆動手段(28)を有する灯具ユニット(7R,7L)を備える。配光パターン上、上下方向のエリアへの配光制御は光源アレイ(20)の点消灯の制御で、左右方向のエリアへの配光制御は駆動手段(28)の回動角の制御で行う。

Description

車両用照明装置
 本発明は、車両用照明装置に関する。
 近年、LED等の半導体発光素子をマトリクス状に配列して、各発光素子の点消灯を制御することで配光パターンの照射エリアを変化させる、いわゆるAdaptive Driving Beam(以下、ADB)機能を備えた車両用前照灯が知られている(例えば特許文献1)。
日本国特開2013-54849号公報
 上記ADB機能の解像度を上げるためには、発光素子の数を増すことが必要である。例えば特許文献1の灯具ユニットでは、高解像度を得るために、正面視で横12×縦9個のLEDを配置しているものがあり、LEDの多数配置およびこれらの点灯制御回路の配置が必要となり、構成が複雑となっている。
 本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであって、少ない発光素子数でADB機能の解像度を上げることのできる車両用照明装置を提供するものである。
 上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用照明装置は、配光パターンが上下に分割されるように複数の光源が配列され光源ごとに点消灯を制御可能な光源アレイと、前記光源からの出射光を車両前方に投影する光学系と、前記配光パターンが左右方向にスイブルするように前記光源アレイ及び/又は前記光学系を駆動させる駆動手段と、を有する灯具ユニットを少なくとも二つ備えることを特徴とする。
 この態様によれば、上記灯具ユニットの組み合わせにより、配光パターンにおいて、上下方向のエリアへの配光制御は光源アレイの点消灯制御を行うことで、左右方向のエリアへの配光制御は駆動手段の回動角の制御を行うことで、対応することができる。これにより、少ない光源数で、高解像度のADBを形成することができる。特に、配光パターンにおいて左右方向のエリアへは、駆動手段の機械的駆動による無段階的な配光が可能となる。
 また、好ましくは、上記光源アレイへの上記光源の配置は、配光パターンが上下に分割される方向に一列のみとすることで、上記態様における最小の構成で、上記の効果を得られる。
 また、好ましくは、上記光学系において、上記光源からの出射光を配光パターンの左右方向に拡散させることで、光源像を有効に拡散させた配光パターンを形成することができる。
 また、好ましくは、上記光源アレイには、上記光源の配列の長手方向に沿って付加反射鏡を配置することで、光源光の利用効率を上げることができる。
 本発明によれば、少ない発光素子数でADB機能の解像度を上げることのできる車両用照明装置を提供することができる。
実施の形態1に係る前照灯の正面図である。 実施の形態1に係る前照灯の縦断面図(図1のII-II断面図)である。 実施の形態1に係る灯具ユニットの簡略斜視図である。 実施の形態1に係る前照灯の機能ブロック図である。 従来の構成による配光パターンを説明する図である。 実施の形態1に係る前照灯による配光パターンを説明する図である。 実施の形態2に係る前照灯の縦断面図である。 本実施の形態に係る灯具ユニットの変形例である。 本実施の形態に係る灯具ユニットの他の変形例である。
 次に、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
 符号1R、1Lは、図1に示すように、車両1の前部の左右にそれぞれ設けられる前照灯である。図1では車両1を省略している。なお、図1~図2の矢印L-R,矢印U-Dおよび矢印F-Bは、運転席から見た場合の左右方向、上下方向および前後方向を示している。前照灯1R、1Lは、開口部を有する箱状のランプボディ2と、その開口部に取り付けられた透光性のある樹脂又はガラス等で形成された前面カバー3とで灯室が画成されている。前照灯1R、1Lの灯室にはそれぞれ、ロービーム用の灯具ユニット6と、ハイビーム用の灯具ユニット7が配置されている。
 ロービーム用の灯具ユニット6は、従来周知の反射型またはプロジェクタ型の灯具ユニットを用いてよく、ここではその種類を問わない。図1で例示した構成は反射型であり、光源と、反射鏡と、シェードを有し、ロービーム用配光パターンを形成する。灯具ユニット6は、灯具ブラケット4により、後述する灯具ユニット7と同様にエイミング可能である。
 ハイビーム用の灯具ユニット7は、2つ以上配置される。本形態では、右前照灯1Rに第1の灯具ユニット7R、左前照灯1Lに第2の灯具ユニット7Lが配置されている。以下、第1の灯具ユニット7Rと第2の灯具ユニット7Lの構成は基本的に同一であるため、右に配置された第1の灯具ユニット7Rの説明により、左に配置された第2の灯具ユニット7Lの説明を省略する。第1の灯具ユニット7Rは、図2および図3に示すように、光源アレイ20と、光学系として投影レンズ26と、付加反射鏡27,27と、駆動手段28と、鉛直ブラケット31と、を有する。
 光源アレイ20は、4つの発光素子21と、回路基板22と、点灯制御回路23(図4参照)と、反射部材24とを有する。
 発光素子21はLEDチップであり、各発光素子21は、回路基板22上に、灯具上下方向に(すなわち灯室内に縦方向に)離隔して一列に配置されている。本形態の発光素子21は、LEDチップの上に蛍光層が形成され白色光を形成する。なお、発光素子21は、全てまたは一部がLD(Laser Diode)、EL(Electro Luminescence)等であってもよい。
 回路基板22は、金属製の鉛直ブラケット31の前面に取付けられており、給電コネクタ(図示せず)および点灯制御回路23を備えている。給電コネクタは、点灯制御回路23を介して各発光素子21と接続されており、点灯制御回路23は発光素子21の数に対応した複数の配線パターンを有する。給電コネクタは、配線コード(図示せず)を介して、後述する配光制御ECU40と接続されており、配光制御ECU40は複数の発光素子21の点消灯を独立して制御する。
 反射部材24は、回路基板22に取付けられている。反射部材24は、発光素子21らの四方を囲うシリコンからなる枠体であり、隣接する発光素子21の間には仕切り枠が設けられている。その表面には蒸着法により金属膜が形成されており、表面が反射面として機能する。なお、図2では記載を省略している。
 光源アレイ20の左右には、その表面に蒸着法により金属膜が形成された付加反射鏡27,27が一対に配置されている。付加反射鏡27は、鉛直ブラケット31の前面に、発光素子21らの配列の長手方向、すなわち本形態では灯具上下方向に沿って取付けられている。付加反射鏡27は、幅方向(本形態では灯具左右方向)にかけて、平面であってもよいが、放物面として形成されるのがよい。付加反射鏡27は、発光素子21から出射された光、本実施形態では発光素子21から灯具左右方向へ向かう光を反射して、投影レンズ26に入射させるよう機能する。なお、図2では付加反射鏡27を省略している。
 投影レンズ26は、鉛直ブラケット31の上下方向に延びる面から灯具前方に延びる水平ブラケット33(図2参照。図3では水平ブラケット33を省略している)の前端に固定されている。投影レンズ26は、本形態ではトーリックレンズであり、灯具前方側に凸レンズ面を有し、灯具後方側に平レンズ面を有する。平レンズ面は灯具左右方向において非球面形状に形成されている。投影レンズ26は、発光素子21からの出射光を、後述する配光パターンの左右方向に拡散させるよう機能する。発光素子21らは投影レンズ26の後側焦点F近傍に配置されており、発光素子21らの像は灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影される。なお、投影レンズ26はシリンドリカルレンズであっても良い。
 駆動手段28は、光源アレイ20と一対一で配置される。本形態では、光源アレイ20,投影レンズ26および付加反射鏡27,27が固定された鉛直ブラケット31の下面中央部および上面中央部に、駆動手段28の回転軸29が固定されている。駆動手段28は、例えばステッピングモータで構成することができ、鉛直ブラケット31を回転軸29を中心に灯具左右両方向に回動させる。
 駆動手段28は、灯室の空きスペースに、本形態ではランプボディ2の内壁に固定されたスイブル駆動部30と、配線ケーブル(図示せず)を介して接続されている。スイブル駆動部30は、後述する配光制御ECU40からの制御信号に基づいて駆動手段28を駆動制御する。
 鉛直ブラケット31は、回転軸29を介して、灯具ブラケット4´に固定されている。灯具ブラケット4´のコーナー部のうち3か所がエイミングスクリュ14によってランプボディ2に固定されており、灯具ブラケット4´は光軸を上下左右に調整可能である。鉛直ブラケット31の背面には放熱フィン32が形成されており、鉛直ブラケット31の背面は発光素子21からの発熱を放熱するよう機能する。
 灯具ユニット6および第1の灯具ユニット7Rの灯室内前方には、それぞれの出射光の灯具前方への進行を許容する開口部を有する目隠し材のエクステンション12が設けられている。
 次に、第1の灯具ユニット7R及び第2の灯具ユニット7Lの制御システムについて説明する。図4に示すように、第1の灯具ユニット7R,第2の灯具ユニット7Lは、配光制御ECU40に接続されている。配光制御ECU40は、例えば車両1の車体に固定され、配線ケーブル(図示せず)を介して、第1の灯具ユニット7R,第2の灯具ユニット7Lの点灯制御回路23およびスイブル駆動部30と接続される。配光制御ECU40は、ROMに記録された各種制御プログラムをRAMにおいて実行し、各種制御信号を生成する。なお、配光制御ECU40は、ハードウェア的には半導体素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムで実現されるが、これらの様々な組み合わせによって他のかたちでも実現可能であることは当業者には容易に想到される事項である。
 配光制御ECU40は、車載カメラ41,前方車両検出センサ42,人感センサ43等の、歩行者検出手段および前方車両検出手段と接続されている。車載カメラ41の撮像データは画像処理装置44により画像処理され、画像処理装置44は、前方車両(対向車や先行車)やその他の路上光輝物体を検出し、それらの属性や位置など配光制御に必要なデータを算出し、配光制御ECU40に送信する。前方車両検出センサ42は、例えばミリ波レーダー等で前方車両までの距離や相対速度を検出し、検出データを配光制御ECU40に送信する。人感センサ43は、例えば赤外線等で人間の存在を検出し、検出データを配光制御ECU40に送信する。
 配光制御ECU40は、光源制御部47、スイブル制御部48を有する。光源制御部47は、車載カメラ41,前方車両検出センサ42および人感センサ43等から取得した歩行者および前方車両の位置情報に基づき、各発光素子21の点消灯を決定し、点灯制御回路23へ制御信号を出力する。スイブル制御部48は、上記歩行者および前方車両の位置情報に基づき駆動手段28の回動角を決定し、スイブル駆動部30へ制御信号を出力する。
 次に、第1の灯具ユニット7R及び第2の灯具ユニット7Lにより形成可能な配光パターンを、従来のADB技術による配光パターン(図5)の問題点と比較して説明する。
 図5の(a)は、従来技術に係る左右の前照灯の簡略正面図である。図5の(a)における左右は運転席から見た場合のものである。なお、上記形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
 従来技術に係る左右の前照灯10R,10Lは、図5の(a)に示すように、光源アレイ20が灯具左右方向に配置されている。すなわち、発光素子21が横一列に配置されており、使用されている発光素子数は本実施形態と同じ計8個である。駆動手段28は配置されていない。各発光素子21は、配光制御ECUにより独立に点消灯可能に構成されており、車載カメラ41,前方車両検出センサ42,人感センサ43などの各種センサのデータを受けて、点消灯が決定される。
 図5の(b)は、車両の前方25mの位置に仮想的に立てられた仮想鉛直スクリーンを表しており、図5の(a)の発光素子21を全て点灯させた場合の配光パターンである。V-V線より左のエリアは左前照灯10Lによるもの、V-V線より右のエリアは右前照灯10Rによるものであり、各発光素子21の投影像により形成される配光パターンは、矩形のセグメントで左右に分割される態様で形成される。
 図5の(c)は、上り坂等により前方車両51が運転者の視界の上方に検出された場合の、従来の配光パターンである。図中、点灯による照射エリアは着色(斜線)、消灯エリアは無着色で示されている。前方車両51の検出に応じ、左前照灯10Lの発光素子211,212が消灯される。このとき、前方車両51よりも下方の領域には、消灯によるダークゾーンEが生じてしまう。
 図5の(d)は、前方車両51と、照射が必要なエリアに歩行者52が検出された場合の配光パターンである。図中、点灯による照射エリアは着色、消灯エリアは無着色で示されている。この場合、右前照灯10Rの発光素子213は点灯されているため、歩行者52にはグレアを与えてしまう。また、前方車両51の検出に応じ、左前照灯10Lの発光素子211,211が消灯される。消灯により、左のエリアは走行車線上の照度は低下する。
 これに対し、本形態の灯具ユニット7により形成可能な配光パターンを説明する。図6の(a)は、図1の簡略正面図である。説明のために、右側の第1の灯具ユニット7Rの各発光素子21を上から順に21A,21B,21C,21D、左側の第2の灯具ユニット7Lの各発光素子21を上から順に21E,21F,21G,21Hとする。
 図6の(b)は、車両1の前方25mの位置に仮想的に立てられた仮想鉛直スクリーンを表している。図6の(b)は、発光素子21A~21Hを全て点灯させた場合であって、灯具ユニット7R,7Lのスイブル角は0度の状態の配光パターンである。スイブル角0度の状態では、光源アレイ20は正面を向いており、発光素子21の搭載面は仮想鉛直スクリーンと平行に位置される。以下、この状態を初期状態とする。V-V線より右のエリアは第1の灯具ユニット7Rによるものであり、V-V線より左のエリアは第2の灯具ユニット7Lによるものである。発光素子21A~21Dおよび発光素子21E~21Hの像は、投影レンズ26にて上下反転され、また投影レンズ26にて左右に拡散されて横長矩形に投影される。具体的に、発光素子21Aは右下の投影像PA,発光素子21Bはその上の投影像PB,発光素子21Cはその上の投影像PC,発光素子21Dはその上の投影像PD,発光素子21Eは左下の投影像PE,発光素子21Fはその上の投影像PF,発光素子21Gはその上の投影像PG,発光素子21Hはその上の投影像PHを形成する。
 V-V線より右のエリアでは、投影像PA~PDにより、配光パターンは矩形のセグメントで上下に分割される態様で形成される。同様に、V-V線より左のエリアでは、投影像PE~PHにより、配光パターンは矩形のセグメントで上下に分割される態様で形成される。
 初期状態において、投影像PA~PDおよび投影像PE~PHの上端はH-H線から上方に8度、投影像PA~PDおよび投影像PE~PHの下端はH-H線から下方に2度にとなるように構成されている。投影像PA~PDの右端はV-V線から右に20度、投影像PE~PHの左端はV-V線から左に20度となるように構成されている。投影像PA~PDの左端はV-V線よりも7度左に、投影像PE~PHの右端もV-V線よりも7度右に構成され、投影像PA~PDと投影像PE~PHは一部重複するように構成されている。なお、重複するエリアはV-V線を境に0度~7度の間に構成されるのが好ましく、ホットゾーンとして機能する。
 図6の(c)は、発光素子21A~21Hを全て点灯させた場合であって、灯具ユニット7R,7Lのスイブル角を最大とした状態の配光パターンである。スイブル角が最大の状態では、第1の灯具ユニット7Rの光源アレイ20は右側方に、第2の灯具ユニット7Lの光源アレイ20は左側方に回動され、発光素子21の搭載面は仮想鉛直スクリーンに対し交わる方向に位置される。スイブル角が最大の状態では、灯具ユニット7Rによる投影像PA~PDは、形状は維持されたまま、左端がV-V線よりも15度右に位置するように移動される。灯具ユニット7Lによる投影像PE~PHは、形状は維持されたまま、右端がV-V線よりも15度左に位置するように移動される。
 続いて、本形態の作用について説明する。図6の(d)は、図5の(c)と同様に、上り坂等により前方車両51が運転者の視界の上方に検出された場合の本形態による配光パターンである。図中、点灯による照射エリアは着色、消灯エリアは無着色で示されている。スイブル制御部48は、前方車両51の検出位置に応じ回動角を決定する。本例では、前方車両51は配光パターンの上方に位置するためスイブル角は0度でよいと判断される。光源制御部47は、前方車両51の検出位置と重複するエリアを判断し、本例では第2の灯具ユニット7Lの発光素子21Hおよび第1の灯具ユニット7Rの発光素子21Dを消灯する。従来であれば発生していたダークゾーンEは、第2の灯具ユニット7Lの投影像PE~PGによって照射されている。
 図6の(e)は、図5の(d)と同様に、前方車両51および照射が必要なエリアに歩行者52が検出された場合の配光パターンである。図中、点灯による照射エリアは着色、消灯エリアは無着色で示されている。スイブル制御部48は、前方車両51の検出位置に応じ回動角を決定する。本例では、前方車両51は車両1の前を先行しており、配光パターンの中央部に位置する。これに応じ、スイブル制御部48は、前方車両51と重複しない位置まで、第2の灯具ユニット7Lの投影像PE~PHを所要角度だけ左側方に回動させ、第1の灯具ユニット7Rの投影像PA~PDを所要角度だけ右側方に回動させるように、灯具ユニット7R,7Lのスイブル駆動部30にそれぞれ制御信号を出力する。このように、スイブルにより非照射エリアを形成するので、発光素子21は全数点灯したままとすることができる。また、光源制御部47は、歩行者52の頭部の検出位置と重複するエリアを判断し、本例では、第1の灯具ユニット7Rの発光素子21Cおよび21Dを消灯する。これにより、歩行者52へのグレアを抑制することができる。
(実施の形態2)
 図7も、本発明の好適な実施の形態である。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本形態でも、ハイビーム用の灯具ユニット7は、2つ以上配置される。実施の形態1と同様に、右前照灯1Rに第1の灯具ユニット71R、左前照灯1Lに第2の灯具ユニット71L(図示せず)が配置されている。図7は、右前照灯1Rに配置された第1の灯具ユニット71Rの縦断面図である。
 第1の灯具ユニット71Rは、光源アレイ20と、光学系としてリフレクタ261と、駆動手段28と、を有する。
 駆動手段28は、灯具ブラケット4´の前面から延出する水平ブラケット4´´の上面に固定され、リフレクタ261は水平ブラケット4´´の下面に固定されている。
 リフレクタ261は、その表面にアルミ蒸着処理が施されており、水平部2611と、放物面を基調とした自由曲面をその焦点を通る面で切断した形状に形成された放物部2612を有する。放物部2612は放物柱状に形成されていてもよい。駆動手段28の回転軸29は水平ブラケット4´´を介して水平部2611の略中央部に固定されている。
 光源アレイ20は、リフレクタ261の水平部2611に、放物部2612の放物面の焦点またはその近傍に位置するように配置される。光源アレイ20は、灯具前後方向に配置されている。すなわち、発光素子21らは灯具前後方向に一列に配置されている。各発光素子21は、配光制御ECU40により点消灯を独立して制御される。
 発光素子21から発せられた光は、リフレクタ261によって反射され、左右方向に拡散されて、車両前方に投影される。説明のために、各発光素子21を車両後方から順に21A,21B,21C,21Dとすると、発光素子21Aは図6に示す右下の投影像PA,発光素子21Bはその上の投影像PB,発光素子21Cはその上の投影像PC,発光素子21Dはその上の投影像PDを形成する。図示を省略するが、第2の灯具ユニット71Lの各発光素子21を車両後方から順に21E,21F,21G,21Hとすると、発光素子21Eは図6に示す投影像PE,発光素子21Fは投影像PF,発光素子21Gは投影像PG,発光素子21Hは投影像PHを形成する。本形態においても、配光パターンは、矩形のセグメントで上下に分割される態様で形成される。第1の灯具ユニット71Rは、駆動手段28により灯具左右両方向に回動される。
 本形態においても、図4に示す制御システムにより、実施の形態1と同様に、図6の(c)~(e)に示す配光パターンを形成できる。なお、本形態においても、付加反射鏡27,27を、発光素子21らの配列の長手方向、すなわち灯具前後方向に沿って配置してよい。
 図8は本実施の形態に係る灯具ユニットの変形例である。実施の形態1に係る灯具ユニット7を用いて説明する。
 図8の(a)は、右前照灯1Rに、第3の灯具ユニット7R2が追加されたものである。このように、灯具ユニット7は、少なくとも2つあればよく、3つ以上あってもよい。この場合の配光パターンの例を図8の(b)に示す。説明のために、追加した第3の灯具ユニット7R2の各発光素子21を上から順に発光素子21A2,21B2,21C2,21D2とすると、発光素子21A2は右下の投影像PA2,発光素子21B2はその上の投影像PB2,発光素子21C2はその上の投影像PC2,発光素子21D2はその上の投影像PD2を形成する。この場合、第1の灯具ユニット7Rでは、発光素子21Aの投影像PAは第3の灯具ユニット7R2による投影像PA2の左,発光素子21Bの投影像PBは投影像PB2の左,発光素子21Cの投影像PCは投影像PC2の左,発光素子21Dの投影像PDは投影像PD2の左に形成される。この場合、V-V線より右のエリアにおいて、より解像度の高いADBを行うことができる。なお、本変形例では、右前照灯1Rが2つの灯具ユニットを備えた構成を示したが、左前照灯1Lが2つ以上の灯具ユニットを備えてもよい。
 図8の(c)は、右前照灯1Rに、第1の灯具ユニット7R及び第2の灯具ユニット7Lを配置したものである。このように、灯具ユニット7は左右どちらかの前照灯にまとめて備えられていてもよい。回動角の調整により、図6の(b)~(d)と同様のADBを行うことができる。
 図8の(d)は、第1の灯具ユニット7Rと第2の灯具ユニット7Lの発光素子21を横2×縦4の配列にしたものである。このように、発光素子21は、配光パターンが上下に分割される方向に一列のみならず、配光パターンを上下に分割する方向でない方向に複数展開されてもよい。この場合、発光素子を横方向(配光パターンを上下に分割する方向でない方向)に増やす分だけ、配光パターンの左右方向の照射エリアを拡大できる。また、この場合の発光素子21の点灯制御は、全ての発光素子21の点消灯を独立制御すればその分解像度を上げることができ、横に並ぶ発光素子21らを一つのグループとして同一の点消灯制御をし、あくまで縦方向において点消灯を独立させる制御とすれば回路構成を簡潔にできる。
 また、上記の実施の形態および変形例では、灯具ユニット7は、配光パターンが左右方向にスイブルするように、ユニット全体が駆動される(光源アレイ20および投影レンズ26が駆動される)が、光源アレイ20または投影レンズ26が駆動されるようにしてもよい。
 図9は本実施の形態に係る灯具ユニットの他の変形例である。図9の(a)は、駆動手段28を投影レンズ26に固定し、投影レンズ26を回動させるものである。図9の(b)は、ボールネジ等の機構を有する駆動手段28を光源アレイ20(光源アレイ20を支持する鉛直ブラケット31等)に固定し、光源アレイ20を平行移動させるものである。これらの形態としても、上記と同様の効果が得られる。
 以上、本発明の灯具ユニットの実施の形態および変形例を述べたが、これらは本発明の一例であり、各形態および各変形例を当業者の知識に基づいて組み合わせることも可能であり、そのような表示の形態も本発明の範囲に含まれる。
 上述の実施の形態および変形例では、本発明を車両の前照灯に適用した例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、車両に搭載され、路面に所望形状の配光パターンを映し出す(描画する)車両用の照明装置にも適用できる。
 本出願は、2014年12月8日出願の日本特許出願(特願2014-247645)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。
 本発明によれば、少ない発光素子数でADB機能の解像度を上げることのできる車両用照明装置が提供される。
1R,1L 前照灯
7,71 灯具ユニット
20 光源アレイ
21 発光素子
23 点灯制御回路
24 反射部材
26 光学系である投影レンズ
261 光学系であるリフレクタ
27 27 付加反射鏡
28 駆動手段
30 スイブル駆動部
40 配光制御ECU
 

Claims (4)

  1.  配光パターンが上下に分割されるように複数の光源が配列され光源ごとに点消灯を制御可能な光源アレイと、
     前記光源からの出射光を車両前方に投影する光学系と、
     前記配光パターンが左右方向にスイブルするように前記光源アレイ及び/又は前記光学系を駆動させる駆動手段と、
     を有する灯具ユニットを少なくとも二つ備えることを特徴とする車両用照明装置。
  2.  前記光源は、前記光源アレイに、前記配光パターンが上下に分割される方向に一列のみ配列されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用照明装置。
  3.  前記光学系は、前記光源からの出射光を前記配光パターンの左右方向に拡散させることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用照明装置。
  4.  前記光源アレイには、前記光源の配列の長手方向に沿って付加反射鏡が配置されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の車両用照明装置。
     
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