WO2020066599A1 - 車両用前照灯 - Google Patents

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WO2020066599A1
WO2020066599A1 PCT/JP2019/035542 JP2019035542W WO2020066599A1 WO 2020066599 A1 WO2020066599 A1 WO 2020066599A1 JP 2019035542 W JP2019035542 W JP 2019035542W WO 2020066599 A1 WO2020066599 A1 WO 2020066599A1
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vehicle
light distribution
light
variable
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清隆 望月
直樹 多々良
範彦 小林
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株式会社小糸製作所
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    • 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
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    • F21W2103/00Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/60Projection of signs from lighting devices, e.g. symbols or information being projected onto the road

Definitions

  • the present invention relates to a vehicular headlamp mounted in front of a vehicle to emit light.
  • ⁇ ⁇ Vehicle lamps that mount an optical unit having a variable light distribution function or an optical unit having a road surface drawing function to form a predetermined figure on a variable light distribution or road surface (Patent Document 1).
  • Patent Literature 1 does not mention the arrangement of each optical unit.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a vehicular headlamp having a plurality of optical units, each of which is appropriately arranged.
  • a vehicle headlight includes a pair of left and right vehicle headlights each including a plurality of optical units in a light room, and a first headlight on a passenger seat side.
  • a variable light distribution type optical unit that changes the light distribution mode of the high beam according to the surrounding state and running state of the vehicle is disposed, and the second vehicle headlamp on the driver's seat side.
  • a figure drawing optical unit capable of forming a desired figure on a road surface in front of the vehicle by light emitted to a position symmetrical to the position of the variable light distribution type optical unit is disposed. According to this aspect, the influence of pitching can be reduced by drawing the road surface almost in front from the driver's seat side.
  • the plurality of optical units of the first vehicle headlight may be arranged symmetrically with the plurality of optical units of the second vehicle headlight.
  • the first vehicle headlamp and the second vehicle headlamp are bilaterally symmetric when viewed from the front, and have a good appearance.
  • an optical axis of the graphic drawing optical unit is set to be lower than a horizontal axis of the virtual screen, and an optical axis of the variable light distribution type optical unit is set to be higher than the horizontal axis of the virtual screen.
  • the figure drawing optical unit can perform road surface drawing, and the variable light distribution type optical unit can form a variable high beam light distribution.
  • an optical axis of the graphic drawing optical unit is set on a vertical axis of the virtual screen, and an optical axis of the light distribution variable optical unit is closer to a driver's seat than a vertical axis of the virtual screen. May be set. According to this aspect, the glare of the road shoulder wall on the own lane side and the relative darkness on the opposite lane side can be prevented, and the brightness can be made uniform as a whole.
  • the graphic drawing optical unit and the variable light distribution type optical unit are reflection devices provided on a surface with a plurality of reflection elements arranged in a matrix, and the reflection elements are individually incident light. May be selectively reflectable.
  • the left and right headlights can have the same configuration.
  • the number of reflective elements of the graphic drawing optical unit may be larger than the number of reflective elements of the variable light distribution optical unit.
  • an irradiation range of the graphic drawing optical unit on the virtual screen may be smaller than an irradiation range of the light distribution variable optical unit on the virtual screen.
  • a figure formed on the virtual screen by the figure drawing optical unit may have higher brightness than a figure formed on the virtual screen by the light distribution variable optical unit.
  • the luminance of the light source constituting the graphic drawing optical unit may be higher than the luminance of the light source constituting the variable light distribution type optical unit.
  • the first vehicle headlight and the second vehicle headlight each have a low beam light distribution optical unit that forms a low beam light distribution pattern, and a second beam head that forms a high beam light distribution pattern.
  • a variable light distribution type optical unit may be further arranged.
  • a plurality of optical units for forming the high beam light distribution can be arranged, and the high beam light distribution pattern can have a high luminous intensity.
  • FIG. 1 is a front view of a vehicle equipped with a vehicle headlamp according to a first embodiment. It is a front view of the vehicle headlamp (driver's seat side) according to the first embodiment. It is a front view of the vehicle headlamp (passenger seat side) according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2 and is an explanatory diagram illustrating a configuration of a low-beam optical unit.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 2 and is an explanatory diagram for describing a configuration of a figure drawing optical unit. It is the front view which showed the schematic structure of the optical deflecting device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2 and is an explanatory diagram illustrating a configuration of a low-beam optical unit.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 2 and is
  • FIG. 6B is a sectional view taken along the line VI (B) -VI (B) of FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 3 and is an explanatory diagram for describing a configuration of a variable light distribution type optical unit. It is the enlarged view which showed the light distribution variable optical unit typically. It is the top view which showed the light distribution variable optical unit typically. It is a block diagram explaining a control device. It is an image figure of the irradiation range by the vehicle headlamp concerning 1st Embodiment. It is an example of a light distribution pattern and a road surface drawing by the vehicle headlamp according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for describing an effect of the vehicle headlight according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for describing an effect of the vehicle headlight according to the first embodiment.
  • It is a front view of the vehicle headlamp (driver's seat side) which concerns on 2nd Embodiment.
  • It is a front view of the vehicle headlamp (passenger seat side) according to the second embodiment.
  • It is an example of the image figure of the irradiation range by the vehicle headlamp concerning 2nd Embodiment.
  • It is an example of the image figure of the irradiation range by the vehicle headlamp concerning 2nd Embodiment.
  • the vehicle C shown in FIG. 1 has a right headlight 1R and a left headlight 1L.
  • the right headlight 1R and the left headlight 1L are a pair of left and right vehicle headlights.
  • the vehicle C is a right-hand drive specification, and a right headlight 1R (an example of a second vehicle headlight) is provided on the right side of the vehicle C on the driver's seat side, and on the left side of the vehicle C on the passenger seat side.
  • a left headlamp 1L (an example of a first vehicle headlamp) is mounted.
  • each of the right headlight 1R and the left headlight 1L has a lamp body 2 having an opening in front of the vehicle C and a light-transmitting light attached to the opening of the lamp body 2. And a front cover 4 formed of resin, glass, or the like. A lamp chamber is formed inside the lamp body 2 and the front cover 4.
  • the lamp room of the right headlamp 1R accommodates a figure drawing optical unit RM and a low beam optical unit Lo-R in order from the inside (left side) in the vehicle width direction.
  • the light distribution variable optical unit ADB and the low beam optical unit Lo-L are accommodated in order from the inside (right side) in the vehicle width direction.
  • the right headlamp 1R and the left headlamp 1L have a left-right symmetric outer shape, and are arranged with respective optical units provided therein, that is, left and right low beam optical units Lo-R, Lo-L, and a figure drawing optical unit RM.
  • the variable light optical units ADB are arranged at symmetrical positions.
  • Each optical unit of the right headlight 1R and the left headlight 1L is attached to the support member 16, respectively.
  • the support members 16 are attached to the lamp body 2 by aiming screws E, respectively.
  • the optical axes of the right headlight 1R and the left headlight 1L are adjusted in the horizontal and vertical directions by rotating the aiming screws E.
  • the extension reflector 5 disposed inside each headlight has an opening, and the projection lens of each optical unit is exposed forward from the opening.
  • the extension reflector 5 covers the mechanical parts of each optical unit other than the projection lens.
  • the low beam optical unit Lo-R is configured to irradiate a low beam to the front of the vehicle C.
  • the light source 12 and the projection lens 14 are attached to a metal bracket 11 fixed to a support member 16.
  • the reflector 13 is attached to the support member 16 via a fixing member (not shown).
  • a semiconductor light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode), an LD (Laser Diode), an EL (Electro Luminescence) element, a light bulb, an incandescent lamp (halogen lamp), a discharge lamp (discharge lamp), or the like can be used. it can.
  • the reflector 13 is configured to guide the light emitted from the light source 12 to the projection lens 14, and has an inner surface serving as a predetermined reflection surface 13a.
  • the projection lens 23 is, for example, a free-form lens whose front surface and rear surface have a free-form surface shape.
  • the light emitted from the light source 12 is reflected forward by the reflecting surface 13a of the reflector 13, passes through the projection lens 14 and the front cover 4, and is emitted forward, thereby forming a low beam light distribution pattern in front of the vehicle C.
  • the projector type is adopted as the low beam optical unit Lo-R.
  • the present invention is not limited to this, and a conventionally well-known configuration, for example, an optical unit such as a reflector type may be used, and the type thereof is not limited.
  • a low beam light distribution pattern is formed in front of the vehicle C by the low beam optical units Lo-R and Lo-L. Since the low-beam optical unit Lo-L has the same configuration as the low-beam optical unit Lo-R, the description is omitted. If the low beam light distribution pattern is formed, the low beam optical unit Lo-L may have a configuration different from that of the low beam optical unit Lo-R.
  • the figure drawing optical unit RM is configured to form a predetermined figure or light distribution with light emitted in front of the vehicle C.
  • the light source 21 and the light deflecting device 24 are mounted on the support member 16, and the remaining components are mounted on the support member 16 by a support member (not shown).
  • the light source 21 is an LED. In order to guide more light from the light source 21 to the reflection optical member 22, the light source 21 may be provided with a light collecting member such as a convex lens.
  • the reflecting optical member 22 is configured to guide the light emitted from the light source 21 to the reflecting surface of the light deflecting device 24, and has an inner surface serving as a predetermined reflecting surface 22a.
  • the reflection optical member 22 may not be provided.
  • the light deflector 24 is disposed on the optical axis of the projection lens 23 and is configured to selectively reflect the light emitted from the light source 21 to the projection lens 23.
  • the optical deflector 24 is configured by arranging a plurality of minute mirror elements (an example of a reflective element) such as a MEMS (Micro Electro Mechanical System) in a matrix. By controlling the angles of the reflection surfaces of the plurality of mirror elements, the reflection direction of the light emitted from the light source 21 can be selectively changed. That is, a part of the light emitted from the light source 21 can be emitted toward the projection lens 23, and the other light can be reflected in a direction that is not effectively used as the light distribution.
  • a plurality of minute mirror elements an example of a reflective element
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the directions that are not effectively used include, for example, a direction in which the influence of reflected light is small (a direction that hardly contributes to formation of a desired light distribution pattern) and a direction toward a light absorbing member (light shielding member). In the present embodiment, it indicates the direction toward the light absorbing member 25.
  • the projection lens 23 projects the light source image formed on the rear focal plane including the rear focal point of the projection lens 23 on the virtual vertical screen in front of the right headlamp 1R as an inverted image.
  • the projection lens 23 is arranged such that its rear focal point is located on the optical axis of the figure drawing optical unit RM and near the reflection surface of the light deflector 24.
  • the light absorbing member 25 has a non-reflective coating on its surface, and absorbs the reflected light from the light deflector 24 without reflecting or transmitting the reflected light.
  • the light emitted from the light source 21 is reflected by the reflecting surface 22a of the reflecting optical member 22 to the light deflecting device 24, and a part of the light is reflected forward by the light deflecting device 24 (other light is reflected toward the light absorbing member 25).
  • the light passes through the projection lens 23 and the front cover 4 and is emitted forward of the vehicle.
  • the light deflection device 24 will be described in detail.
  • the light deflector 24 includes a micromirror array 72 in which a plurality of minute mirror elements 71 are arranged in a matrix.
  • the mirror element 71 has a quadrangular shape (for example, a square, a rhombus, a rectangle, a parallelogram, etc.), and has a reflecting surface 71a for reflecting light on its surface.
  • the light deflecting device 24 has a transparent cover material 73 such as glass or plastic disposed in front of the reflection surface 71 a of the mirror element 71.
  • Each mirror element 71 of the micromirror array 72 has an ON state (FIG. 6B) as a first state in which light emitted from the light source 21 is reflected toward the projection lens 23 so as to be used as a desired light distribution pattern. (A solid line position shown) and an OFF state (a broken line position shown in FIG. 6B), which is a second state in which light emitted from the light source 21 is reflected toward the light absorbing member 25 so as not to be used effectively. It is configured.
  • FIG. 5 shows reflected light (shown by a solid line) by the light deflector 24 when the mirror element 71 of the light deflector 24 is turned on, and reflected light (shown by a broken line) when it is turned off. Have been.
  • Each mirror element 71 has a rotation axis at a position that substantially divides the mirror element 71.
  • Each mirror element 71 is configured to be switchable between an ON state and an OFF state about a rotation axis.
  • each mirror element 71 By independently (individually) controlling the ON / OFF state of each mirror element 71 and selectively changing the reflection position of the light emitted from the light source 21, a desired projection image, reflection image, light distribution pattern, etc. Can be obtained.
  • control of the mirror element 71 is binary control of ON / OFF, but the ON / OFF state time ratio when the ON / OFF state is switched at a high speed, the mirror element of the ON state in a certain area, or the like.
  • each mirror element 71 When expressing the projected image in color, it is desired to project each mirror element 71 by irradiating the light deflector 24 in a time-division manner using a light source unit of three or more colors such as red, green, and blue as the light source 21. It is turned ON at the timing when the color is irradiated. Since the mirror elements 71 can be switched ON / OFF at a rate of several thousand times per second, the reflected light of each mirror element 71 is recognized as mixed light by the illusion of human eyes (afterimage effect). By combining the lighting time of each color of the light source unit and the ON / OFF time ratio of the mirror element 71, various color images can be expressed.
  • DMD Digital Mirror Device
  • a pixel optical device such as an LED array or a liquid crystal shutter
  • a laser Other configurations such as a scanning device that scans light at high speed to form an image by an afterimage may be used.
  • variable light distribution type optical unit optical unit for high beam light distribution
  • ADB is configured to form a variable high beam light distribution in accordance with the driving state of the vehicle C and the surrounding state, as shown in FIG. It includes a rotating reflector 31, a light source 32, and a projection lens 33 arranged in front of the rotating reflector 31. Each part is attached to the support member 16 by a fixing member (not shown).
  • FIG. 8 is an enlarged view of the variable light distribution optical unit ADB
  • FIG. 9 is a plan view of the variable light distribution optical unit ADB.
  • the rotary reflector 31 is rotated in one direction around a rotation axis R by a driving source such as a motor (not shown).
  • the rotating reflector 31 has a reflecting surface configured to reflect the light emitted from the light source 32 while rotating, and to form a desired light distribution pattern.
  • the rotary reflector 31 has three blades 31a of the same shape, which function as a reflecting surface, provided around a cylindrical rotary part 31b.
  • the rotation axis R of the rotary reflector 31 is oblique to the optical axis Ax, and is provided in a plane including the optical axis Ax and the light source 32.
  • the rotation axis R is provided substantially parallel to the scanning plane of the light (irradiation beam) of the light source 32 that scans in the left-right direction by rotation.
  • the scanning plane can be considered as a fan-shaped plane formed by continuously connecting the trajectories of the light of the light source 32 which is the scanning light, for example.
  • the shape of the blade 31 a of the rotary reflector 31 is configured such that the secondary light source of the light source 32 due to reflection is formed near the focal point of the projection lens 33. Further, the blade 31a has a shape twisted such that the angle formed between the optical axis Ax and the reflection surface changes in the circumferential direction around the rotation axis R. Thus, the rotating reflector 31 can scan the front of the vehicle C in the left-right direction using the light from the light source 32.
  • variable light distribution type optical unit ADB reflects the light from the light source 32 with the rotary reflector 31 and scans the front with the reflected light to form a high-beam that is substantially horizontally long in the horizontal direction.
  • Light distribution pattern can be formed. Furthermore, by synchronizing the timing of turning on and off the light source 32 and the change in the luminous intensity with the rotation of the rotary reflector 31, a high-beam light distribution pattern in which an arbitrary region is shielded from light can be formed. That is, when scanning a region including a pedestrian or a vehicle traveling ahead detected by various detection devices mounted on the vehicle C, the light source 32 is turned off in synchronization with the position of the rotary reflector 31 corresponding to the region. This makes it possible to accurately form the shielding portion in the light distribution pattern.
  • the luminous intensity of the light source 32 is changed (turned on and off) in synchronization with the rotation of the rotating reflector 31 to form a high-beam light distribution pattern
  • the light distribution pattern itself is swiveled by shifting the phase of the light intensity change. It is also possible to perform such control and to form a plurality of light-shielding portions.
  • the rotary reflector 31 is used for the variable light distribution type optical unit ADB.
  • the variable light distribution optical unit ADB has an ADB function (Adapting ⁇ ⁇ ⁇ Driving Beam) that varies the light distribution according to the surrounding state and running state of the vehicle.
  • ADB function Adapting ⁇ ⁇ ⁇ Driving Beam
  • other conventionally known mechanisms for example, a light source unit having a swivel function, an LED array in which a plurality of light sources are arranged in parallel, or a pixel optical device represented by the aforementioned DMD, A scanning device for forming a light distribution may be used.
  • the control device 56 has a hardware configuration including elements and circuits including a computer CPU and a memory, and a software configuration is realized by a computer program and the like.
  • the control program stored in the memory is executed by the CPU to generate various control signals.
  • the control device 56 includes a graphic drawing control unit 53, a light source control unit 54, and an ADB control unit 55.
  • the graphic drawing control unit 53 adjusts the output intensity of the light source 21 of the graphic drawing optical unit RM and controls ON / OFF of each mirror element 71 of the light deflector 24.
  • the ADB control unit 55 turns on / off the light source 32 and controls the rotation of the rotary reflector 31 of the variable light distribution type optical unit ADB.
  • the light source control unit 54 controls the turning on and off of each light source 12 of the low beam optical units Lo-R and Lo-L based on the signal from the beam switch 45.
  • the control device 56 includes a road information communication system 41, a speedometer 42, a turn signal lamp switch 43, a steering operation detection mechanism 44, a beam switch 45, a raindrop sensor 46, a millimeter wave radar 47, a navigation system 48, and an accelerator opening.
  • the detection mechanism 49 and the image processing device 50 are connected.
  • a road monitoring camera 52 and a vehicle-mounted camera 51 are connected to the image processing device 50.
  • the road surveillance camera 52 is installed at an intersection at an intersection or installed near a road to photograph road conditions, vehicles such as pedestrians, bicycles, motorbikes, automobiles, obstacles, and the like as moving images or still images.
  • a surveillance camera and the like are included, and the in-vehicle camera 51 includes a camera which is mounted on the own vehicle or another person and shoots the surroundings of the vehicle as a moving image or a still image.
  • the image processing device 50 is connected to the road monitoring camera 52 via a communication line such as the Internet, and acquires video and image data from the road monitoring camera 52.
  • the image processing device 50 sends to the control device 56 data obtained by analyzing a video or the like captured by the on-vehicle camera 51, the road monitoring camera 52, or the like.
  • the road information communication system 41 receives data relating to the road surface conditions during running, such as the rainfall of the running road and the frozen state of the road, via a communication line such as the Internet, and sends the data to the control device 56.
  • the turn signal lamp switch 43 outputs a signal indicating whether the left or right turn signal lamp is turned on
  • the steering operation detection mechanism 44 outputs a signal indicating whether the steering wheel is turned left or right
  • the speedometer 42 indicates the traveling speed of the host vehicle
  • the accelerator opening detection mechanism 49 detects the amount of accelerator depression
  • the raindrop sensor 46 outputs a signal relating to the amount of rainfall when the vehicle is running
  • the millimeter wave radar 47 outputs the distance and relative speed to another vehicle or pedestrian in the front-rear direction or on the side of the vehicle C. And sends a data signal to the controller 56.
  • the navigation system 48 has a GPS or map data (not shown), for example, and sends a data signal relating to the current position of the vehicle to the control device 56.
  • the control device 56 determines the traveling state of the own vehicle, such as the positions of oncoming vehicles, preceding vehicles and pedestrians, the positions of retroreflective objects such as signs and signboards, road shapes, and weather. And the state around the own vehicle is grasped and analyzed, an appropriate light distribution pattern is determined based on these states, and a control signal is sent to the ADB control unit 55. As a result, optimal light distribution can be implemented each time.
  • control device 56 determines a drawing figure such as a mark or a character for calling attention to a driver or a pedestrian of the own vehicle or another vehicle, if necessary, from the above analysis. Send control signal.
  • a plurality of optical units having the same configuration may be provided.
  • the optical units having the same configuration are connected to the same control unit and are similarly controlled.
  • FIG. 11 is an image diagram of an irradiation range of the right headlight 1R and the left headlight 1L, on a virtual vertical screen arranged at a position 25 m ahead of the headlight by irradiation light from the right headlight 1R and the left headlight 1L.
  • 4 schematically shows the irradiation range of each optical unit to be formed.
  • the irradiation range refers to a range irradiated to the virtual vertical screen.
  • the optical axis of the optical unit is a straight line connecting the centers of curvature of the front and rear surfaces of the projection lens, and the focal point is defined on the optical axis. In the present embodiment, the optical axis passes through the center of the rectangular irradiation range.
  • the irradiation range PLo shown in FIG. 11 is a combination of the irradiation range of the low-beam optical unit Lo-R of the right headlight 1R and the irradiation range of the low-beam optical unit Lo-L of the left headlight 1L, and is mainly virtual. This corresponds to a region below a horizontal line (HH line) on the vertical screen and a central region including a vertical line (VV line), that is, a low beam region.
  • HH line horizontal line
  • VV line vertical line
  • the irradiation range PADB is the irradiation range of the variable light distribution optical unit ADB.
  • the variable light distribution type optical unit ADB is configured so that its optical axis faces upward from the horizontal line and slightly toward the right from the vertical line.
  • the irradiation range PADB also includes the upper region including the horizontal line, and the vertical direction. The central area including the line and slightly shifted to the right, that is, the area corresponding to the high beam area is irradiated.
  • the irradiation range PRM is the irradiation range of the figure drawing optical unit RM.
  • the figure drawing optical unit RM is configured such that its optical axis is vertically lower than the horizontal line and substantially coincides with the vertical line in the horizontal direction.
  • the irradiation range PRM is lower than the horizontal line. Irradiate the area and the area including the vertical line and the left and right equal.
  • the irradiation range PRM is smaller than the irradiation range PADB.
  • the figure drawing optical unit RM can draw a predetermined figure or character on the road surface in front of the headlight by setting its optical axis below the horizontal line.
  • the graphic drawing optical unit RM may assist the low beam light distribution pattern if its optical axis is below the horizontal line. For example, as shown in FIG. 11, the upper edge of the irradiation range PRM coincides with the cut line CL. Then, the cut line CL becomes clear. If the upper edge of the irradiation range PRM is above the horizontal line, high beam light distribution may be assisted.
  • FIGS. 12A and 12B are light distribution patterns by the right headlight 1R and the left headlight 1L, and are drawn on the virtual vertical screen arranged at a position 25m in front of the headlight and on the road surface. It is an example of a figure. 12A and 12B, the shaded area is a light-shielding portion 63, which indicates a state where light is not irradiated.
  • the preceding vehicle 61 traveling ahead is detected by a signal from various vehicle surrounding information acquisition means provided in the vehicle C, and the ADB control unit 55 responds to the position information of the preceding vehicle 61.
  • the lighting control of the light source 32 and the rotation control of the rotary reflector 31 of the variable light distribution type optical unit ADB are performed so that the region (the light shielding unit 63) forms a light distribution pattern in which light is shielded.
  • the inter-vehicle distance to the preceding vehicle 61 is also grasped, and the graphic drawing control unit 53 controls the lighting control of the light source 21 of the graphic drawing optical unit RM and the light deflector 24 to draw the mark 62 indicating the inter-vehicle distance on the road surface. Perform control.
  • the light distribution pattern is not limited to this, and as shown in FIG. 12B, a light distribution pattern including a light-shielding portion 63 that detects a pedestrian 64 or an oncoming vehicle 66 and turns off the area can be formed. it can. Thereby, glare with respect to the pedestrian 64 and the oncoming vehicle 66 can be suppressed.
  • various figures and characters such as a mark 65 for instructing right / left turn corresponding to the planned course can be drawn on the road surface. Thereby, safe driving can be assisted without moving the driver's line of sight.
  • the irradiation range PADB of the variable light distribution optical unit ADB is set slightly to the right from the center (vertical axis) in the left-right direction, that is, closer to the driver's seat.
  • the irradiation range PADB that is responsible for the high beam light distribution is arranged evenly to the left and right with respect to the vertical axis, if there is a wall such as a mountain skin or a highway protective wall on the left side of the vehicle C, the wall is too bright (high beam light Irradiates the driver's eyes relatively).
  • the right headlamp 1R and the left headlamp 1L are arranged symmetrically in various optical units, but the variable light distribution type optical unit ADB is arranged on the passenger side, and the figure drawing optical unit RM is arranged on the driver side. You. The effect when the figure drawing optical unit RM is arranged on the driver's seat side will be described with reference to FIGS. 13A and 13B.
  • FIG. 13A is a plan view of the vehicle C in which the mark 67 is drawn in front of the vehicle using the graphic drawing optical unit RM, and shows a case where the graphic drawing optical unit RM is mounted on the right headlight 1R (this embodiment).
  • FIG. 13B is a plan view of the vehicle when the figure drawing optical unit RM is mounted on the left headlight 1L (comparative example).
  • the drawn figure is to alert the driver, in a normal state, the drawn figure is drawn not on the road in front of the center of the vehicle C but on the road in front of the driver's seat where the driver is.
  • variable light distribution type optical unit ADB is disposed at a position corresponding to the figure drawing optical unit RM, the right headlight 1R and the left headlight 1L are symmetrical, and the vehicle C is symmetrical when viewed from the front. It looks good.
  • FIG. 14 is a front view of a right headlight 101R according to the second embodiment
  • FIG. 15 is a front view of a left headlight 101L according to the second embodiment.
  • each of the right headlight 101R and the left headlight 101L accommodates three optical units in the lamp room.
  • the lamp room of the right headlamp 101R houses a graphic drawing optical unit RM, a variable light distribution optical unit ADB-R, and a low beam optical unit Lo-R in order from the inside (left side) in the vehicle width direction.
  • the light room of the left headlight 1L accommodates, in order from the inside (rightward) in the vehicle width direction, a variable light distribution optical unit ADB-L2, a variable light distribution optical unit ADB-L1, and a low beam optical unit Lo-L.
  • the right headlight 101R and the left headlight 101L have left-right symmetric outer shapes, and the optical units provided therein are also left-right symmetric.
  • the right headlamp 101R and the left headlamp 101L each have one variable light distribution type optical unit ADB-R, ADB-L1 (second variable light distribution type) in the optical unit arranged also in the first embodiment. Since an example of an optical unit is added, three variable light distribution type optical units ADB-R, ADB-L1, and ADB-L2 are arranged for both headlights. These variable light distribution optical units ADB-R, ADB-L1, and ADB-L2 all have the same configuration as the variable light distribution optical unit ADB described in the first embodiment, and all have a variable high beam light distribution. Used to form.
  • FIGS. 16A and 16B are image diagrams of irradiation ranges of the right headlight 101R and the left headlight 101L having the above-described configuration.
  • the irradiation range PADB-R of the variable light distribution optical unit ADB-R and the irradiation range PADB-R of the variable light distribution optical unit ADB-L1 are located above the irradiation range PLo corresponding to the low beam region.
  • L1 and the irradiation range PADB-L2 of the variable light distribution type optical unit ADB-L2 are located, and the combined area thereof corresponds to the area above the horizontal line on the virtual vertical screen and the central area including the vertical line, that is, the high beam area.
  • the irradiation range PADB-L1 mainly irradiates the left side of the high beam region
  • the irradiation range PADB-R mainly irradiates the right side of the high beam region
  • the irradiation range PADB-L2 irradiates the center of the high beam region slightly to the right. I do. Each area overlaps.
  • the irradiation range PRM irradiates horizontally below the horizontal line evenly around the vertical axis in the horizontal direction, and the region falls within the low beam region in the vertical direction.
  • variable high beam light distribution pattern is formed by the variable light distribution type optical units ADB-R, ADB-L1 and ADB-L2. Since a plurality of optical units are used, a light distribution with a higher luminous intensity can be obtained as compared with the first embodiment.
  • the irradiation range PADB-R and the irradiation range PADB-L1 forming the high beam light distribution are configured to overlap near the center, but the combined irradiation range of both is higher than the horizontal line on the virtual vertical screen. It is only necessary to include the region, and the present invention is not limited to the above configuration.
  • the irradiation range PADB-R irradiates the upper part of the high beam area to the left and right ends
  • the irradiation area PADB-L1 irradiates the lower part of the irradiation area PADB-R to the left and right ends of the high beam area. May be configured.
  • FIG. 17 is a front view of a right headlight 201R according to the third embodiment
  • FIG. 18 is a front view of a left headlight 201L according to the third embodiment.
  • each of the right headlight 101R and the left headlight 101L accommodates three optical units in the lamp room.
  • a figure drawing optical unit RM-R In the lamp room of the right headlight 201R, a figure drawing optical unit RM-R, a variable light distribution type optical unit ADB-R, and a low beam optical unit Lo-R are housed in order from the inside (left side) in the vehicle width direction. I have.
  • a figure drawing optical unit RM-L In the lamp room of the left headlight 1L, a figure drawing optical unit RM-L, a variable light distribution type optical unit ADB-L, and a low beam optical unit Lo-L are accommodated in order from the inside (right side) in the vehicle width direction.
  • the right headlight 201R and the left headlight 201L have left-right symmetric outer shapes, and the optical units provided therein are also left-right symmetric.
  • variable light distribution optical units ADB-R and ADB-L has the same configuration as the variable light distribution optical unit ADB described in the first embodiment, and is used to form a variable high beam light distribution. Is done.
  • the figure drawing optical units RM-R and RM-L have the same configuration as the figure drawing optical unit RM described in the first embodiment, but the figure drawing optical unit of the right headlight 201R on the driver's seat side.
  • the RM-R is used for drawing predetermined figures and characters on the road surface
  • the figure drawing optical unit RM-L of the left headlight 201L on the passenger seat side is used for forming a variable high beam light distribution.
  • the figure drawing optical unit RM is a device for forming an arbitrary pattern with light, it is possible to form a desired light distribution pattern by ON / OFF control of each mirror element 71 or to obtain a desired light distribution pattern in the light distribution pattern. It is also possible to form a light shielding portion at a position. That is, a variable high beam light distribution is formed by three optical units of the variable light distribution type optical units ADB-R and ADB-L and the figure drawing optical unit RM-M.
  • FIG. 19 is an image diagram of an irradiation range of the right headlight 201R and the left headlight 201L having the above configuration.
  • the irradiation range PLo corresponding to the low beam region
  • the irradiation range PADB-R of the variable light distribution optical unit ADB-R the irradiation range PADB-L of the variable light distribution optical unit ADB-L
  • the figure drawing optical unit The irradiation range PRM-L of the RM-L is located, and these combined regions correspond to a region above the horizontal line on the virtual vertical screen and a central region including the vertical line, that is, a high beam region.
  • the irradiation range PADB-L mainly irradiates the left side of the high beam region
  • the irradiation range PADB-R mainly irradiates the right side of the high beam region.
  • the irradiation range PRM-L irradiates a portion slightly above and to the right of the center including the vertical axis and above the horizontal axis. Each area overlaps.
  • the irradiation range PRM-R of the figure drawing optical unit RM-R irradiates substantially the center in the horizontal direction, and illuminates below the horizontal line in the vertical direction.
  • the figure drawing optical unit RM-L has its optical axis higher than the horizontal to assist in forming a variable high beam light distribution, and the figure drawing optical unit RM-R has its optical axis below the horizontal line.
  • the irradiation range PRM-R is configured to be narrower than the irradiation range PRM-L. This is performed by setting the irradiation range narrow by adjusting the wide angle of the projection lens included in the unit, and the resolution of the illuminated figure per unit area is high and the luminous intensity is high. it can. The driver can be alerted with high luminosity and sharp drawing figures.
  • the same effect can be obtained by configuring the luminance of the light source of the graphic drawing optical unit RM-R to be higher than the luminance of the graphic drawing optical unit RM-L. Further, by increasing the number of mirror elements of the figure drawing optical unit RM-R to be greater than the number of mirror elements of the figure drawing optical unit RM-L, it is possible to increase the resolution of the drawn figure and enable finer drawing. The same effect can be obtained.
  • the vehicle C is provided with the right-hand drive specification.
  • the left-hand drive specification can be dealt with by reversing the right and left headlights 1R and 1L.

Landscapes

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Abstract

内部に備えられる光学ユニットの配置が左右対称である左右一対の車両用前照灯(1R,1L)であって、助手席側の前記車両用前照灯(1R)の内部には、ハイビームの配光態様を、車両の周囲の状態や走行状態に応じて可変とする配光可変型光学ユニット(ADB)が配置され、運転席側の前記車両用前照灯(1L)の内部の、前記配光可変型光学ユニットの配置位置に対応する位置には、出射した光により車両前方路面に所望の図形を形成可能な図形描画光学ユニット(RM)が配置される。これにより路面に描画される図形の歪みを抑え、かつピッチングの影響を小さくすることができる。

Description

車両用前照灯
 本願発明は車両前方に搭載されて光を照射する車両用前照灯に関する。
 配光可変機能を備えた光学ユニットや路面描画機能を備えた光学ユニットを搭載して可変配光や路面に所定の図形を形成する車両用灯具が公開されている(特許文献1)。
日本国特開2014-165130号
 しかし、特許文献1では、各光学ユニットに対しての配置についての言及がない。本発明は、これを鑑みてなされたものであり、その目的は、複数光学ユニットを有し、各光学ユニットが適切に配置された車両用前照灯を提供することである。
 前記目的を達成するために、本発明のある態様の車両用前照灯では、それぞれ灯室に複数の光学ユニットを備えた左右一対の車両用前照灯であって、助手席側の第一車両用前照灯には、ハイビームの配光態様を、車両の周囲の状態や走行状態に応じて可変とする配光可変型光学ユニットが配置され、運転席側の第二車両用前照灯には、前記配光可変型光学ユニットの配置位置と対称となる位置に出射した光により車両前方の路面に所望の図形を形成可能な図形描画光学ユニットが配置される。この態様によれば、運転席側からほぼ正面に路面描画することにより、ピッチングの影響を小さくすることができる。
 また、ある状態では、前記第一車両用前照灯の前記複数の光学ユニットは、前記第二車両用前照灯の前記複数の光学ユニットと対称となるように配置されていてもよい。この態様によれば、第一車両用前照灯及び第二車両用前照灯は、正面視して左右対称となり、見目がよい。
 ある態様では、前記図形描画光学ユニットの光軸は、仮想スクリーンの水平軸よりも下向きに設定され、前記配光可変型光学ユニットの光軸は、前記仮想スクリーンの水平軸よりも上向きに設定されてもよい。この態様によれば、図形描画光学ユニットは路面描画可能であり、配光可変型光学ユニットは可変ハイビーム配光を形成できる。
 またある態様では、前記図形描画光学ユニットの光軸は、前記仮想スクリーンの鉛直軸上に設定され、前記配光可変型光学ユニットの光軸は、前記仮想スクリーンの鉛直軸よりも運転席側に向けて設定されてもよい。この態様によれば、自車線側の路肩壁のまぶしさと対向車線側の相対的暗さを防止でき、全体として明るさを均一にできる。
 またある態様では、前記図形描画光学ユニット及び前記配光可変型光学ユニットは、マトリックス状に配置された複数の反射素子が表面に設けられた反射装置であり、前記反射素子は個別に入射した光を選択的に反射可能であってもよい。この態様によれば、左右の前照灯を同じ構成とすることができる。
 またある態様では、前記図形描画光学ユニットの反射素子の数は、前記配光可変型光学ユニットの反射素子の数よりも多くてもよい。
 またある態様では、前記仮想スクリーンにおける前記図形描画光学ユニットの照射範囲は、前記仮想スクリーンにおける前記配光可変型光学ユニットの照射範囲よりも狭くてもよい。
 またある態様では、前記図形描画光学ユニットによって前記仮想スクリーンに形成される図形は、前記配光可変型光学ユニットによって前記仮想スクリーンに形成される図形よりも輝度が高くてもよい。
 またある態様では、図形描画光学ユニットを構成する光源の輝度が、前記配光可変型光学ユニットを構成する光源の輝度よりも高くてもよい。上記構成によれば、路面描画される図形を明るく鮮明にでき、運転者により高い注意を促すことができる。
 またある態様では、前記第一車両用前照灯および前記第二車両用前照灯には、それぞれロービーム配光パターンを形成するロービーム配光用光学ユニット、およびハイビーム配光パターンを形成する第二配光可変型光学ユニットが更に配置されていてもよい。この態様によれば、ハイビーム配光を形成する光学ユニットを複数配置でき、ハイビーム配光パターンを光度の高いものとすることができる。
 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光学ユニットが適切に配置された車両用前照灯を提供できる。
第1の実施形態に係る車両用前照灯を搭載した車両の正面図である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯(運転席側)の正面図である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯(助手席側)の正面図である。 図2のIV-IV線に沿った断面図であり、ロービーム用光学ユニットの構成を説明する説明図である。 図2のV-V線に沿った断面図であり、図形描画光学ユニットの構成を説明するための説明図である。 光偏向装置の概略構成を示した正面図である。 図6AのVI(B)-VI(B)線に沿った断面図である。 図3のVII-VII線に沿った断面図であり、配光可変型光学ユニットの構成を説明するための説明図である。 配光可変型光学ユニットを模式的に示した拡大図である。 配光可変型光学ユニットを模式的に示した平面図である。 制御装置を説明するブロック図である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯による照射範囲のイメージ図である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯による配光パターンおよび路面描画の一例である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯による配光パターンおよび路面描画の別の例である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯の効果を説明するための説明図である。 第1の実施形態に係る車両用前照灯の効果を説明するための説明図である。 第2の実施形態に係る車両用前照灯(運転席側)の正面図である。 第2の実施形態に係る車両用前照灯(助手席側)の正面図である。 第2の実施形態に係る車両用前照灯による照射範囲のイメージ図の例である。 第2の実施形態に係る車両用前照灯による照射範囲のイメージ図の例である。 第3の実施形態に係る車両用前照灯(運転席側)の正面図である。 第3の実施形態に係る車両用前照灯(助手席側)の正面図である。 第3の実施形態に係る車両用前照灯による照射範囲のイメージ図である。
 以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。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。
 なお、各図においては、ドライバーが車両の運転席から見たと仮定した車両及び車両用前照灯の各方向を(上方:下方:左方:右方:前方:後方=Up:Lo:Le:Ri:Fr:Re)として説明する。
 (第1の実施形態)
 図1に示す車両Cは、右前照灯1R、左前照灯1Lを有する。右前照灯1Rと左前照灯1Lは左右一対の車両用前照灯である。本実施形態においては、車両Cは右ハンドル仕様であり、運転席側である車両C右側に右前照灯1R(第二車両用前照灯の一例)が、助手席側である車両C左側に左前照灯1L(第一車両用前照灯の一例)が、それぞれ搭載されている。
 図2および図3に示すように、右前照灯1Rおよび左前照灯1Lはそれぞれ、車両C前方に開口部を有するランプボディ2と、ランプボディ2の開口部に取付けられる、透光性を有する樹脂やガラス等で形成された前面カバー4とを備える。ランプボディ2と前面カバー4の内側には灯室が形成される。
 右前照灯1Rの灯室には、車幅方向内側(左方)から順に、図形描画光学ユニットRM、ロービーム用光学ユニットLo-Rが収容されている。
 左前照灯1Lの灯室には、車幅方向内側(右方)から順に、配光可変型光学ユニットADB、ロービーム用光学ユニットLo-Lが収容されている。
 右前照灯1Rと左前照灯1Lは、左右対称な外形を有し、内部に備えられる各光学ユニット、即ち左右のロービーム用光学ユニットLo-R,Lo-L、及び図形描画光学ユニットRMと配光可変型光学ユニットADBは、それぞれ左右対称位置に配置される。
 右前照灯1R及び左前照灯1Lの各光学ユニットはそれぞれ支持部材16に取り付けられる。支持部材16は、それぞれエイミングスクリューEによってランプボディ2に取付けられる。右前照灯1Rと左前照灯1Lの光軸は、各エイミングスクリューEを回転させることにより、水平方向及び鉛直方向に調整される。
 各前照灯内部に配置されるエクステンションリフレクタ5は、開口部を有し、各光学ユニットの投影レンズは、開口部から前方に露出する。エクステンションリフレクタ5により、投影レンズ以外の各光学ユニットの機構部分は目隠しされる。
 (ロービーム配光用光学ユニット)
 次に、各光学ユニットについて説明する。
 ロービーム用光学ユニットLo-Rは、車両C前方にロービームを照射するように構成されており、図4に示すように、発光素子である光源12、リフレクタ13、及び透明又は半透明の投影レンズ14を備える。光源12及び投影レンズ14は、支持部材16に固定された金属製のブラケット11に取付けられる。リフレクタ13は、図示しない固定部材を介して支持部材16に取付けられる。
 光源12は、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、EL(Electro Luminescence)素子などの半導体発光素子や、電球、白熱灯(ハロゲンランプ)、放電灯(ディスチャージランプ)等を用いることができる。
 リフレクタ13は、光源12から出射した光を投影レンズ14に導くように構成されており、内面が所定の反射面13aとなっている。
 投影レンズ23は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなる。
 光源12の出射光は、リフレクタ13の反射面13aによって前方に反射され、投影レンズ14及び前面カバー4を通過して前方に出射し、車両C前方にロービーム配光パターンを形成する。
 本実施形態においては、ロービーム用光学ユニットLo-Rに、プロジェクタ型を採用したが、これに限らず、従来周知の構成、例えばリフレクタ型などの光学ユニットを用いてよく、その種類は問わない。
 ロービーム用光学ユニットLo-R,Lo-Lによって、車両C前方にロービーム配光パターンが形成される。ロービーム用光学ユニットLo-Lは、ロービーム用光学ユニットLo-Rと同一の構成を有するため、説明は割愛する。なお、ロービーム配光パターンが形成されれば、ロービーム用光学ユニットLo-Lがロービーム用光学ユニットLo-Rとは異なる構成を有しても構わない。
 (図形描画光学ユニット)
 図形描画光学ユニットRMは、車両C前方に出射した光で所定の図形や配光を形成するよう構成されており、図5に示すように、光源21と、反射光学部材22と、投影レンズ23と、光偏向装置24(反射装置の一例)と、光吸収部材25とを備える。光源21および光偏向装置24は支持部材16に取付けられ、残りの各部は図示しない支持部材によって支持部材16に取付けられる。
 光源21は、LEDである。より多くの光源21の光を反射光学部材22に導くために、光源21に凸レンズ等の集光部材を備えても良い。
 反射光学部材22は、光源21から出射した光を光偏向装置24の反射面に導くように構成されており、内面が所定の反射面22aとなっている。なお、光源21から出射した光を光偏向装置24の反射面に直接導ける場合には、反射光学部材22を設けなくても良い。
 光偏向装置24は、投影レンズ23の光軸上に配置され、光源21から出射した光を選択的に投影レンズ23へ反射するように構成されている。
 光偏向装置24は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)などの複数の微小なミラー素子(反射素子の一例)をマトリックス状に配列したものである。これらの複数のミラー素子の反射面の角度をそれぞれ制御することで、光源21から出射した光の反射方向を選択的に変えることができる。つまり、光源21から出射した光の一部を投影レンズ23へ向けて出射し、それ以外の光を配光として有効に利用されないような方向へ向けて反射することができる。ここで、有効に利用されないような方向とは、例えば、反射光の影響が少ない方向(所望の配光パターンの形成に殆ど寄与しない方向)や光吸収部材(遮光部材)に向かう方向と捉えることができ、本実施形態においては、光吸収部材25へ向かう方向を指す。
 投影レンズ23は、投影レンズ23の後方焦点を含む後方焦点面上に形成される光源像を、反転像として右前照灯1R前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ23は、その後方焦点が図形描画光学ユニットRMの光軸上、かつ光偏向装置24の反射面近傍に位置するように配置される。
 光吸収部材25は、表面に無反射塗装が施されており、光偏向装置24からの反射光を反射も透過もさせずに吸収する。
 光源21から出射した光は、反射光学部材22の反射面22aによって光偏向装置24へ反射され、一部が光偏向装置24によって前方に反射され(その他の光は光吸収部材25に向かい反射されて吸収される)、投影レンズ23及び前面カバー4を通過して、車両前方に出射する。
 (光偏向装置)
 光偏向装置24について、詳しく説明する。
 図6Aに示すように、光偏向装置24は、複数の微小なミラー素子71がマトリックス状に配置されたマイクロミラーアレイ72を備える。ミラー素子71は四角形(例えば正方形、ひし形、長方形、平行四辺形など)であり、表面に光を反射させる反射面71aを有している。光偏向装置24は、ミラー素子71の反射面71aの前方側に配置されたガラスやプラスティック等透明なカバー材73を有する。
 マイクロミラーアレイ72の各ミラー素子71は、光源21から出射された光を所望の配光パターンとして利用されるように投影レンズ23へ向けて反射する第1の状態としてのON状態(図6Bに示す実線位置)と、光源21から出射された光が有効に利用されないように光吸収部材25へ向けて反射する第2の状態であるOFF状態(図6Bに示す破線位置)とに切り替え可能に構成されている。
 図5には、光偏向装置24のミラー素子71をON状態にした時の光偏向装置24による反射光(実線で示す)と、OFF状態にしたときの反射光(破線で示す)とが示されている。
 各ミラー素子71は、ミラー素子71をほぼ等分する位置に回動軸を有している。各ミラー素子71は、回動軸を中心に、ON状態とOFF状態とを切り替え可能に構成されている。
 それぞれのミラー素子71のON/OFF状態を独立に(個別に)制御して、光源21から出射した光の反射位置を選択的に変えることで、所望の投影画像や反射画像、配光パターン等を得ることができる。
 また、ミラー素子71の制御はON/OFFの2値制御であるが、ON/OFF状態の切り替えを高速で行った際のON/OFF状態の時間比率や、ある領域でのON状態のミラー素子71を間引くことによるON状態のミラー素子71の密度調整により、光の明暗の階調表現が可能である。即ち、投影画像をグレースケールで階調表現することができる。
 投影画像をカラーで表現する場合には、光源21に赤色、緑色、青色等の三色以上の光源ユニットを用いて、時分割で光偏向装置24へ照射し、各ミラー素子71を、投影したい色が照射されているタイミングでON状態とする。ミラー素子71は1秒間に数千回の割合でON/OFF状態を切り替えることができるため、人間の目の錯覚(残像効果)によって、各ミラー素子71の反射光は混合光として認識される。光源ユニットの各色の点灯時間と、ミラー素子71のON/OFF時間比率を組み合わせて、様々なカラー画像が表現可能である。
 本実施形態では、図形描画光学ユニットRMにDMD(Digital Mirror Device)を採用したが、光に任意のパターンを形成可能なデバイスであれば、例えばLEDアレイや液晶シャッターなどのピクセル光学装置や、レーザー光を高速で走査して残像により画像を形成する走査装置など、他の構成であっても構わない。
 (配光可変型光学ユニット)
 配光可変型光学ユニット(ハイビーム配光用光学ユニット)ADBは、車両Cの運転状況や周辺の状態に適応させて可変ハイビーム配光を形成するよう構成されており、図7に示すように、回転リフレクタ31と、光源32と、回転リフレクタ31の前方に配置された投影レンズ33とを備える。各部は図示しない固定部材によって支持部材16に取付けられる。
 図8は配光可変型光学ユニットADB拡大図であり、図9は配光可変型光学ユニットADBの平面図である。図9に示すように、回転リフレクタ31は、不図示のモータ等の駆動源により回転軸Rを中心に一方向に回転する。また、回転リフレクタ31は、光源32から出射した光を回転しながら反射し、所望の配光パターンを形成するように構成された反射面を備えている。
 回転リフレクタ31は、反射面として機能する、形状の同じ3枚のブレード31aが筒状の回転部31bの周囲に設けられている。回転リフレクタ31の回転軸Rは、光軸Axに対して斜めになっており、光軸Axと光源32とを含む平面内に設けられている。換言すると、回転軸Rは、回転によって左右方向走査する光源32の光(照射ビーム)の走査平面に略平行に設けられている。ここで、走査平面とは、例えば走査光である光源32の光の軌跡を連続的につなげることで形成される扇形の平面ととらえることができる。
 回転リフレクタ31のブレード31aの形状は、反射による光源32の二次光源が投影レンズ33の焦点付近に形成されるように構成されている。さらに、ブレード31aは、回転軸Rを中心とする周方向に向かうにつれ、光軸Axと反射面とがなす角が変化するようにねじられた形状を有している。これにより、回転リフレクタ31は、光源32の光を用いて車両C前方を左右方向に走査することが可能となる。
 上記のように構成することで、配光可変型光学ユニットADBは、光源32の光を回転リフレクタ31で反射させ、反射した光で前方を走査することで実質的に水平方向に横長形状のハイビーム用配光パターンを形成することができる。さらに、光源32の点消灯のタイミングや発光度の変化を回転リフレクタ31の回転と同期させることで、任意の領域が遮光されたハイビーム用配光パターンを形成することができる。即ち、車両Cに搭載された各種検出装置により検出された歩行者や前方走行車両を含む領域を走査する際には、その領域に対応する回転リフレクタ31の位置に同期して光源32を消灯することにより、精度良く配光パターンに遮蔽部を形成できることができる。
 また、回転リフレクタ31の回転に同期させて光源32の発光光度を変化(点消灯)させてハイビーム用配光パターンを形成する場合、光度変化の位相をずらすことで、配光パターン自体をスイブルするように制御することや、複数の遮光部を形成することも可能である。
 本実施形態においては、配光可変型光学ユニットADBに回転リフレクタ31を用いたが、車両の周囲の状態や走行状態に応じて配光を可変とするADB機能(Adapting Driving Beam)を有していれば、他の従来周知の機構、例えばスイブル機能を備えた光源ユニットや、複数の光源を並設したLEDアレイ、あるいは前述のDMDに代表されるピクセル光学装置や、光源を走査して所望の配光を形成する走査装置などを用いても構わない。
 (ブロック図)
 次に、図10を用いて、左前照灯1Lおよび右前照灯1Rの制御装置の構成を説明する。制御装置56は、ハードウェア構成としてはコンピューターのCPUやメモリとをはじめとする素子や回路で構成され、ソフトウェア構成としては、コンピュータープログラム等によって実現される。メモリに記憶された制御プログラムをCPUにおいて実行し、各種制御信号を生成する。
 制御装置56は、図形描画制御部53、光源制御部54、ADB制御部55を備える。
 図形描画制御部53は、図形描画光学ユニットRMの光源21の出力強度調整及び光偏向装置24の各ミラー素子71のON/OFF制御を実施する。
 ADB制御部55は、配光可変型光学ユニットADBの光源32の点消灯及び回転リフレクタ31の回転制御を実施する。
 光源制御部54は、ビーム切替えスイッチ45からの信号を基にロービーム用光学ユニットLo-R,Lo-Lの各光源12の点消灯を制御する。
 また制御装置56には、道路情報通信システム41、速度計42、ターンシグナルランプスイッチ43、ステアリング動作検出機構44、ビーム切替えスイッチ45、雨滴センサ46、ミリ波レーダー47、ナビゲーションシステム48、アクセル開度検出機構49、画像処理装置50が接続される。画像処理装置50には、道路監視カメラ52、車載カメラ51が接続される。
 道路監視カメラ52には、交差点に配置される交差点カメラや、道路の近辺に設置されて、路面状況、歩行者、自転車、バイク、自動車等の車両、障害物等を動画または静止画で撮影する監視カメラなどが含まれ、車載カメラ51には、自車または他者に車載されて車両周辺を動画または静止画で撮影するカメラなどが含まれる。画像処理装置50は、インターネット等の通信回線を介して道路監視カメラ52に接続され、道路監視カメラ52による映像及び画像データを取得する。画像処理装置50は、車載カメラ51や道路監視カメラ52等によって撮影された映像等を解析処理したデータとして制御装置56に送る。
 道路情報通信システム41は、走行中の道路の雨量や、道路の凍結状況等、走行中の路面状況に関するデータをインターネット等の通信回線を介して受け、制御装置56に送る。
 ターンシグナルランプスイッチ43は左右いずれのターンシグナルランプがONにされたかの信号を、ステアリング動作検出機構44はステアリングが左右いずれの方向に回されたかの信号を、速度計42は自車両の走行速度を、アクセル開度検出機構49はアクセル踏み量を、雨滴センサ46は車両走行時の雨量に関する信号を、ミリ波レーダー47は車両Cの前後方向または側方の他車両や歩行者までの距離や相対速度を、それぞれ検知してデータ信号を制御装置56に送る。
 ナビゲーションシステム48は、例えば、図示しないGPSや地図データ等を有することにより、自車両の現在位置に関するデータ信号を制御装置56に送る。
 制御装置56は、上記検出機器から受けとったデータ信号により、対向車、前方車両及び歩行者の位置、標識や看板などの再帰性反射物の位置、道路形状、天候などの、自車両の走行状態や自車両周囲の状態を把握し解析して、これら状態に基づいて適切な配光パターンを決定してADB制御部55に制御信号を送る。これにより都度最適な配光を実施することができる。
 同時に制御装置56は、上記解析から必要に応じて、自車両または他車両のドライバーや歩行者等に注意を喚起するためのマークや文字等の描画図形を決定して、図形描画制御部53に制御信号を送る。
 後述する他の実施形態においては、同構成の光学ユニットが複数備えられる場合があるが、その場合においても、同構成の光学ユニットは同じ制御部に接続され、同様に制御される。
 (配光および路面描画図形)
 上記構成からなる、右前照灯1Rおよび左前照灯1Lによって形成される配光および路面描画について説明する。
 図11は、右前照灯1Rおよび左前照灯1Lによる照射範囲のイメージ図であり、右前照灯1R及び左前照灯1Lからの照射光により前照灯前方25m位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される各光学ユニットの照射範囲を模式的に示したものである。以下、照射範囲とはこの仮想鉛直スクリーンに照射される範囲を指す。また、光学ユニットの光軸は、投影レンズの前後2面の曲率中心を結ぶ直線であり、焦点は光軸上に定義される。本実施形態においては、光軸は矩形照射範囲の中央を通るものとする。
 図11に示す照射範囲PLoは、右前照灯1Rのロービーム用光学ユニットLo-Rの照射範囲と左前照灯1Lのロービーム用光学ユニットLo-Lの照射範囲が合成されたものであり、主として仮想鉛直スクリーン上の水平線(H-H線)の下方領域、かつ垂直線(V-V線)を含む中央領域、即ち、ロービーム領域に対応する。
 照射範囲PADBは、配光可変型光学ユニットADBの照射範囲である。配光可変型光学ユニットADBは、その光軸が水平線よりも上向き、かつ垂直線よりもやや右方を向くように構成されており、同様に照射範囲PADBも、水平線を含む上方領域、かつ垂直線を含みやや右方に寄った中央領域、即ちハイビーム領域に対応した領域を照射する。
 照射範囲PRMは、図形描画光学ユニットRMの照射範囲である。図形描画光学ユニットRMは、その光軸が上下方向には水平線よりも下向き、かつ左右方向には垂直線と略一致となるように構成されており、同様に照射範囲PRMも、水平線よりも下方領域、かつ垂直線を含んで左右均等な領域を照射する。照射範囲PRMは、照射範囲PADBよりも狭いものとなっている。
 図形描画光学ユニットRMはその光軸を水平線よりも下とすることで、前照灯前方の路面に所定の図形や文字を描画できる。図形描画光学ユニットRMは、その光軸が水平線よりも下向きであれば、ロービーム配光パターンを補助してもよく、例えば図11に示すように、照射範囲PRMの上縁をカットラインCLに一致させると、カットラインCLが明確となる。また、照射範囲PRMの上縁が水平線よりも上方にあれば、ハイビーム配光を補助してもよい。
 続いて、右前照灯1Rおよび左前照灯1Lによって得られる配光パターン及び描画図形について説明する。図12A,12Bは、右前照灯1Rおよび左前照灯1Lによる配光パターンであり、前照灯前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン及び路面に描画される図形の一例を示したものである。なお図12A,12B中に斜線で示されている領域は遮光部63であり、光が非照射である状態を示している。
 図12Aに示すように、前方を走行する先行車61は、車両Cに備えられた各種車両周囲情報取得手段からの信号によって検知され、ADB制御部55は、先行車61の位置情報に対応する領域(遮光部63)が遮光された配光パターンを形成するように、配光可変型光学ユニットADBの光源32の点灯制御および回転リフレクタ31の回転制御を行う。また先行車61までの車間距離も把握され、図形描画制御部53は、車間距離を示すマーク62を路面に描画するため、図形描画光学ユニットRMの光源21の点灯制御と、光偏向装置24の制御を実施する。
 なお、配光パターンはこれに限らず、図12Bに示すように、歩行者64やあるいは対向車66などを検知して、その領域を消灯する遮光部63を含む配光パターンを形成することができる。これにより、歩行者64や対向車66などに対するグレアを抑制できる。描画図形に関しても、図12Bに示すように、予定進路に対応した右左折の指示のマーク65など、種々の図形や文字を路面に描画可能である。これにより運転中のドライバーに目線の移動をさせることなく、安全な走行に助することができる。
 (作用効果)
 配光可変型光学ユニットADBの照射範囲PADBは、左右方向においては、中央(鉛直軸)からやや右寄り、即ち運転席寄りに定められている。ハイビーム配光を担う照射範囲PADBが鉛直軸に対して左右均等に配置されると、車両Cの左側に山肌や高速道路の防護壁等の壁が存在した場合、その壁が明るすぎる(ハイビーム光により過度に照射される)ため、相対的に対向車線側が暗くなり、ドライバーの目を疲れさせる。本実施形態のように、配光可変型光学ユニットADBの光軸(照射範囲PADB)を運転席側に寄せることで、全体として均等な明るさになり、ドライバーの目の負担が軽減される。
 右前照灯1Rと左前照灯1Lは、搭載する各種光学ユニットの配置は左右対称配置であるが、配光可変型光学ユニットADBは助手席側、図形描画光学ユニットRMは運転席側に配置される。図13A,13Bを用いて、図形描画光学ユニットRMが運転席側に配置される場合の効果を説明する。
 図13Aは、図形描画光学ユニットRMを用いて車両前方にマーク67を描画した車両Cの平面図であり、図形描画光学ユニットRMが右前照灯1Rに搭載された場合(本実施形態)を示す。図13Bは、図形描画光学ユニットRMが左前照灯1Lに搭載された場合(比較例)の車両の平面図を示す。
 描画される図形がドライバーに注意喚起を促すためのものである場合、通常状態では、車両C中央の前方の路面ではなく、運転手のいる運転席の前方の路面に描画される。
 図13A,13Bの両図には、路面に描画されるマーク67の通常状態(実線)、および車両Cが段差に乗り上げてしまった場合や砂利道など、車両Cに上下方向の変位(ピッチング)があった状態(一点鎖線)の両方が示されている。
 図13Aに示すように、運転席側である右前照灯1Rに図形描画光学ユニットRMが搭載された場合、ピッチングの影響はマーク67が前後方向へずれる程度であるが、図13Bに示すように助手席側である左前照灯1Lに図形描画光学ユニットRMが搭載された場合、ピッチングがあるとマーク67は前後方向だけでなく左右方向へもずれるため、ずれ量が大きい上、ドライバーの視線の左右移動を促し、影響が大きい。図形描画光学ユニットRMを運転席側の前照灯1Rに搭載することで、ピッチングの影響を小さくすることができる。さらにマーク67を路面に描画する際も、正面へ描画するため、描画図形のゆがみが少ない。
 また配光可変型光学ユニットADBは、図形描画光学ユニットRMに対応した位置に配置されているため、右前照灯1Rと左前照灯1Lは左右対称であり、車両Cは正面視して左右対称であり見目が良い。
 (第2の実施形態)
 次に第2の実施形態について説明する。第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
 図14は第2の実施形態に係る右前照灯101Rの正面図、図15は第2の実施形態に係る左前照灯101Lの正面図である。
 第1の実施形態と異なり、右前照灯101R及び左前照灯101Lは、それぞれ灯室内に3つの光学ユニットを収容している。
 右前照灯101Rの灯室には、車幅方向内側(左方)から順に、図形描画光学ユニットRM、配光可変型光学ユニットADB-R、ロービーム用光学ユニットLo-Rが収容されている。左前照灯1Lの灯室には、車幅方向内側(右方)から順に、配光可変型光学ユニットADB-L2、配光可変型光学ユニットADB-L1、ロービーム用光学ユニットLo-Lが収容されている。右前照灯101Rと左前照灯101Lは、左右対称な外形を有し、内部に備えられる各光学ユニットも左右対称配置となっている。
 右前照灯101R及び左前照灯101Lには、第1の実施形態でも配置された光学ユニットに、それぞれ1つずつ配光可変型光学ユニットADB-R,ADB-L1(第二の配光可変型光学ユニットの一例)が追加されたため、両前照灯には合わせて3つの配光可変型光学ユニットADB-R,ADB-L1,ADB-L2が配置されている。これら配光可変型光学ユニットADB-R,ADB-L1,ADB-L2は、全て第1の実施形態で説明した配光可変型光学ユニットADBと同一の構成を有し、全て可変ハイビーム配光を形成するために使用される。
 図16A,16Bは、上記構成からなる、右前照灯101Rおよび左前照灯101Lによる照射範囲のイメージ図である。
 図16Aに示すように、ロービーム領域に対応する照射範囲PLoの上方領域に、配光可変型光学ユニットADB-Rの照射範囲PADB-R、配光可変型光学ユニットADB-L1の照射範囲PADB-L1、及び配光可変型光学ユニットADB-L2の照射範囲PADB-L2は位置し、これらの合成領域は仮想鉛直スクリーン上の水平線上方領域かつ鉛直線を含む中央領域、即ちハイビーム領域に対応する。
 照射範囲PADB-L1は主にハイビーム領域の左方を照射し、照射範囲PADB-Rは主にハイビーム領域の右方を照射し、照射範囲PADB-L2は、ハイビーム領域中央やや右方寄りを照射する。それぞれの領域はオーバーラップしている。
 照射範囲PRMは水平方向には鉛直軸を中心として左右均等に、鉛直方向には水平線よりも下方を照射し、その領域はロービーム領域内に収まる。
 配光可変型光学ユニットADB-R,ADB-L1,ADB-L2によって、可変ハイビーム配光パターンが形成される。複数の光学ユニットが使用されているため、第1の実施形態に比べて光度の高い配光を得ることができる。
 本実施形態においては、ハイビーム配光を形成する照射範囲PADB-R、照射範囲PADB-L1は中央近傍でオーバーラップするよう構成したが、両者の合成照射範囲が仮想鉛直スクリーンにて水平線よりも上方領域を含んでいれば良く、上記構成に限定されない。例えば図16Bに示すように、照射範囲PADB-Rは、ハイビーム領域の上方を左右端まで照射し、照射範囲PADB-L1は照射範囲PADB-Rの下方で、やはりハイビーム領域を左右端までに照射するよう構成しても良い。
 (第3の実施形態)
 次に第3の実施形態について説明する。第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
 図17は第3の実施形態に係る右前照灯201Rの正面図、図18は第3の実施形態に係る左前照灯201Lの正面図である。
 第2の実施形態と同様、右前照灯101R及び左前照灯101Lは、それぞれ灯室内に3つの光学ユニットを収容している。
 右前照灯201Rの灯室には、車幅方向内側(左方)から順に、図形描画光学ユニットRM-R、配光可変型光学ユニットADB-R、ロービーム用光学ユニットLo-Rが収容されている。左前照灯1Lの灯室には、車幅方向内側(右方)から順に、図形描画光学ユニットRM-L、配光可変型光学ユニットADB-L、ロービーム用光学ユニットLo-Lが収容されている。右前照灯201Rと左前照灯201Lは、左右対称な外形を有し、内部に備えられる各光学ユニットも左右対称配置となっている。
 配光可変型光学ユニットADB-R,ADB-Lは、どちらも第1の実施形態で説明した配光可変型光学ユニットADBと同一の構成を有し、可変ハイビーム配光を形成するために使用される。
 図形描画光学ユニットRM-R,RM-Lも同様に、第1の実施形態で説明した図形描画光学ユニットRMと同一の構成を有するが、運転席側である右前照灯201Rの図形描画光学ユニットRM-Rは、路面に所定の図形や文字を描画するために使用され、助手席側である左前照灯201Lの図形描画光学ユニットRM-Lは、可変ハイビーム配光を形成するために使用される。図形描画光学ユニットRMは、光で任意のパターンを形成するデバイスであるため、各ミラー素子71のON/OFF制御により、所望の配光パターンを形成することも、その配光パターン内の所望の位置に遮光部を形成することも可能である。即ち、配光可変型光学ユニットADB-R,ADB-L及び図形描画光学ユニットRM-Mの三つの光学ユニットにより可変ハイビーム配光が形成される。
 図19は、上記構成からなる、右前照灯201Rおよび左前照灯201Lによる照射範囲のイメージ図である。ロービーム領域に対応する照射範囲PLoの上方領域に、配光可変型光学ユニットADB-Rの照射範囲PADB-R、配光可変型光学ユニットADB-Lの照射範囲PADB-L、及び図形描画光学ユニットRM-Lの照射範囲PRM-Lは位置し、これらの合成領域は仮想鉛直スクリーン上の水平線上方領域かつ鉛直線を含む中央領域、即ちハイビーム領域に対応する。
 照射範囲PADB-Lは主にハイビーム領域の左方を照射し、照射範囲PADB-Rは主にハイビーム領域の右方を照射する。さらに照射範囲PRM-Lは、水平軸よりも上方かつ鉛直線お含み中央やや右側方寄りを照射する。それぞれの領域はオーバーラップしている。
 図形描画光学ユニットRM-Rの照射範囲PRM-Rは水平方向にはほぼ中央に、鉛直方向には水平線よりも下側方を照射する。図形描画光学ユニットRM-Lはその光軸を水平よりも上とすることで、可変ハイビーム配光の形成に助し、図形描画光学ユニットRM-Rはその光軸を水平線よりも下とすることで、前照灯前方の路面に所定の図形を描画することを可能としている。
 図形描画光学ユニットRM-L,RM-Rは、同一の構成要素を有するが、照射範囲PRM-Rは、照射範囲PRM-Lよりも狭くなるように構成されている。これは、ユニットが備える投影レンズの広角角度を調整する等により照射範囲を狭く設定することで実施され、照射される図形の単位面積当たりの解像度が高いもの、かつ光度が高いものとすることができる。光度が高く鮮明な描画図形により、運転手に高い注意を促すことができる。
 図形描画光学ユニットRM-Rの光源の輝度が、図形描画光学ユニットRM-Lの輝度よりも高くなるよう構成することでも、同様の効果を得ることができる。また、図形描画光学ユニットRM-Rの有するミラー素子の数を図形描画光学ユニットRM-Lのミラー素子数よりも多くすることで、描画図形の解像度を上げ、より細かい描写を可能とすることができ、同様の効果を得ることができる。
 また、各実施形態においては、車両Cを右ハンドル仕様としたが、左ハンドル仕様においては、右前照灯1Rと左前照灯1Lの構成を左右反転させることで対応できる。
 以上、本発明の好ましい実施形態について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。
 本出願は、2018年9月28日出願の日本特許出願2018-185478号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。

Claims (10)

  1.  それぞれ灯室に複数の光学ユニットを備えた左右一対の車両用前照灯であって、
     助手席側の第一車両用前照灯には、ハイビームの配光態様を、車両の周囲の状態や走行状態に応じて可変とする配光可変型光学ユニットが配置され、
     運転席側の第二車両用前照灯には、出射した光により車両前方の路面に所望の図形を形成可能な図形描画光学ユニットが、前記配光可変型光学ユニットと対称となる位置に配置される、車両用前照灯。
  2.  前記第一車両用前照灯の前記複数の光学ユニットは、前記第二車両用前照灯の前記複数の光学ユニットと対称となるように配置されている、請求項1に記載の車両用前照灯。
  3.  前記図形描画光学ユニットの光軸は、仮想スクリーンの水平軸よりも下向きに設定され、前記配光可変型光学ユニットの光軸は、前記仮想スクリーンの水平軸よりも上向きに設定される、請求項1または請求項2に記載の車両用前照灯。
  4.  前記図形描画光学ユニットの光軸は、仮想スクリーンの鉛直軸上に設定され、
     前記配光可変型光学ユニットの光軸は、前記仮想スクリーンの鉛直軸よりも運転席側に向けて設定される、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  5.  前記図形描画光学ユニット及び前記配光可変型光学ユニットは、マトリックス状に配置された複数の反射素子が表面に設けられた反射装置であり、前記反射素子は個別に入射した光を選択的に反射可能である、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  6.  前記図形描画光学ユニットの反射素子の数は、前記配光可変型光学ユニットの反射素子の数よりも多い、請求項5に記載の車両用前照灯。
  7.  仮想スクリーンにおける前記図形描画光学ユニットの照射範囲は、前記仮想スクリーンにおける前記配光可変型光学ユニットの照射範囲よりも狭くなるよう構成されている、請求項5または請求項6に記載の車両用前照灯。
  8.  前記図形描画光学ユニットによって仮想スクリーンに形成される図形は、前記配光可変型光学ユニットによって前記仮想スクリーンに形成される図形よりも輝度が高い、請求項5~請求項7のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  9.  前記図形描画光学ユニットを構成する光源の輝度が、前記配光可変型光学ユニットを構成する光源の輝度よりも高くなるよう構成されている、請求項1~請求項8のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  10.  前記第一車両用前照灯および前記第二車両用前照灯にはそれぞれ、ロービーム配光パターンを形成するロービーム配光用光学ユニット、およびハイビーム配光パターンを形成する第二配光可変型光学ユニットが更に配置されている、請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
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