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技術 車両用前照灯システム

出願人 スタンレー電気株式会社
発明者 内田光裕喜多靖
出願日 2015年8月25日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-165458
公開日 2017年3月2日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-043149
状態 特許登録済
技術分野 車両の外部照明装置、信号
主要キーワード 仮想鉛直線 脇領域 非照射範囲 千鳥状配列 二次元スキャン 格子状配列 光照射範囲 前方空間
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月2日)のものです。
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図面 (7)

課題

コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度配光制御を行い、かつ、光照射可能な範囲を上下左右に広く確保する車両用前照灯システムを提供する。

解決手段

カメラ10、画像処理部11、制御部12、LDユニット駆動部13、LDユニット14、LEDユニット駆動部15、LEDユニット16を有する。制御部12は、車両用前照灯システムによって光照射可能な全範囲のうち、画像処理部によって検出される前方車両の位置を含んだ一定範囲を非照射範囲としてそれ以外の範囲を光の照射範囲として設定し、その光照射範囲並びに非照射範囲に基づいた配光パターンを形成させるための制御信号をLDユニット駆動部13及びLEDユニット駆動部15へ出力する。LEDユニット16は、複数のLEDを有しており、LEDユニット駆動部15から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

概要

背景

自車両の前方に存在する対向車両先行車両(以下、「前方車両」という。)に対してグレアを与えないようにしつつ前方視認性を向上させるために、前方車両の存在する領域を選択的に遮光してそれ以外の領域へ光照射を行う技術が知られている。このような選択的な光照射は、例えば、マトリクス状に配列された複数のLED(Light Emitting Diode)を備える光源(例えば特許文献1参照)を用いて、前方車両の存在する領域に対応して各LEDを選択的に点灯消灯させて、それらから出射する光を車両前方照射することによって実現される。また、別な方法として、半導体レーザー素子高速点灯制御し、その出射光MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーなどを用いて走査することにより、選択的な光照射を実現することもできる(例えば特許文献2参照)。

ところで、複数のLEDをマトリクス状に配列した光源を用いる場合には、前方車両の状況に応じて高い解像度配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保するためには非常に多数のLEDとそれらを個別に制御し駆動するための制御ユニット等が必要となる。このため、システムが複雑化し、コストが増大するという不都合が生じる。他方で、半導体レーザー素子とその出射光を走査するMEMSミラー等を用いる場合には、出射光を走査可能な範囲が比較的狭く(例えば左右±10°程度)、光照射可能な範囲を広く確保するのが難しいという不都合が生じる。これについて、半導体レーザー素子とMEMSミラー等を備えるランプユニットを複数用いることも考えられるが、その場合にはやはりシステムが複雑化し、コスト増に繋がるという不都合がある。

概要

コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ、光照射可能な範囲を上下左右に広く確保する車両用前照灯システムを提供する。カメラ10、画像処理部11、制御部12、LDユニット駆動部13、LDユニット14、LEDユニット駆動部15、LEDユニット16を有する。制御部12は、車両用前照灯システムによって光照射可能な全範囲のうち、画像処理部によって検出される前方車両の位置を含んだ一定範囲を非照射範囲としてそれ以外の範囲を光の照射範囲として設定し、その光照射範囲並びに非照射範囲に基づいた配光パターンを形成させるための制御信号をLDユニット駆動部13及びLEDユニット駆動部15へ出力する。LEDユニット16は、複数のLEDを有しており、LEDユニット駆動部15から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

目的

本発明に係る具体的態様は、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能な技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

少なくとも、第1の発光素子と当該第1の発光素子の出射光走査する走査素子とを有する第1ランプユニットと、少なくとも、配列された複数の第2の発光素子と当該各第2の発光素子からの出射光を投影するレンズとを有する第2ランプユニットと、前記第1及び第2ランプユニットの動作を制御する制御手段と、を含み、前記第1ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前方車両の位置に応じて、前記自車両の前方中央と重なる第1領域において選択的な光照射を行い、前記第2ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前記前方車両の位置に応じて、少なくとも前記第1領域の左側及び右側に配置される各領域を含む第2領域において選択的な光照射を行う、車両用前照灯システム

請求項2

前記第1領域は、前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称に設定される、請求項1に記載の車両用前照灯システム。

請求項3

前記第2領域は、道路脇側の領域を形成する道路脇領域と、対向車線側の領域を形成する対向車線領域と、を含み、前記道路脇領域と、前記対向車線領域と、は前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称の幅に設定される、請求項1又は2に記載の車両用前照灯システム。

請求項4

前記道路脇領域を形成する各個別の配光領域のうち、前記対向車線領域に最も近い個別の配光領域は、前記対向車線領域に最も遠い個別の配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、前記対向車線領域を形成する各個別の前記配光領域のうち、前記道路脇領域に最も近い個別の前記配光領域は、前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、前記道路脇領域のうち前記対向車線領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数は、前記対向車線側領域のうち前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数よりも多く設定された、請求項3に記載の車両用前照灯システム。

請求項5

前記第2領域は、前記第1領域の上側に配置される領域を更に含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の車両用前照灯システム。

請求項6

前記第1領域の幅が可変に設定される、請求項1〜5の何れか1項に記載の車両用前照灯システム。

技術分野

0001

本発明は、車両前方光照射する車両用前照灯システムに関する。

背景技術

0002

自車両の前方に存在する対向車両先行車両(以下、「前方車両」という。)に対してグレアを与えないようにしつつ前方視認性を向上させるために、前方車両の存在する領域を選択的に遮光してそれ以外の領域へ光照射を行う技術が知られている。このような選択的な光照射は、例えば、マトリクス状に配列された複数のLED(Light Emitting Diode)を備える光源(例えば特許文献1参照)を用いて、前方車両の存在する領域に対応して各LEDを選択的に点灯消灯させて、それらから出射する光を車両前方へ照射することによって実現される。また、別な方法として、半導体レーザー素子高速点灯制御し、その出射光MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーなどを用いて走査することにより、選択的な光照射を実現することもできる(例えば特許文献2参照)。

0003

ところで、複数のLEDをマトリクス状に配列した光源を用いる場合には、前方車両の状況に応じて高い解像度配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保するためには非常に多数のLEDとそれらを個別に制御し駆動するための制御ユニット等が必要となる。このため、システムが複雑化し、コストが増大するという不都合が生じる。他方で、半導体レーザー素子とその出射光を走査するMEMSミラー等を用いる場合には、出射光を走査可能な範囲が比較的狭く(例えば左右±10°程度)、光照射可能な範囲を広く確保するのが難しいという不都合が生じる。これについて、半導体レーザー素子とMEMSミラー等を備えるランプユニットを複数用いることも考えられるが、その場合にはやはりシステムが複雑化し、コスト増に繋がるという不都合がある。

先行技術

0004

特開2011−198720号公報
特開2009−224039号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明に係る具体的態様は、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能な技術を提供することを目的の1つとする。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、(a)少なくとも、第1の発光素子と当該第1の発光素子の出射光を走査する走査素子とを有する第1ランプユニットと、(b)少なくとも、配列された複数の第2の発光素子と当該各第2の発光素子からの出射光を投影するレンズとを有する第2ランプユニットと、(c)前記第1及び第2ランプユニットの動作を制御する制御手段とを含み、(d)前記第1ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前方車両の位置に応じて、前記自車両の前方中央と重なる第1領域において選択的な光照射を行い、(e)前記第2ランプユニットは、前記制御手段の制御により、前記前方車両の位置に応じて、少なくとも前記第1領域の左側及び右側に配置される各領域を含む第2領域において選択的な光照射を行う、車両用前照灯システムである。

0007

上記構成によれば、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能となる。

0008

上記の車両用前照灯システムにおいて、第1領域または第2領域の少なくとも何れか一方は、自車両の前方中央を挟んで左右非対称に設定されることも好ましい。また、第2領域は、第1領域の上側に配置される領域を更に含むことも好ましい。また、第1領域の幅が可変に設定されることも好ましい。

0009

また、前記第2領域は、道路脇側(一例として歩道側)の領域を形成する道路脇領域と、対向車線側の領域を形成する対向車線領域と、を含み、前記道路脇領域と、前記対向車線領域と、は前記自車両の前方中央を挟んで左右非対称の幅に設定される、ことも好ましい。この場合に、前記道路脇領域を形成する各個別の配光領域のうち、前記対向車線領域に最も近い個別の配光領域は、前記対向車線領域に最も遠い個別の配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、前記対向車線領域を形成する各個別の前記配光領域のうち、前記道路脇領域に最も近い個別の前記配光領域は、前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定され、前記道路脇領域のうち前記対向車線領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数は、前記対向車線側領域のうち前記道路脇領域に最も遠い個別の前記配光領域よりも幅が狭いものとして設定された各個別の前記配光領域の数よりも多く設定されることが好ましい。

図面の簡単な説明

0010

図1は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。
図2は、LDユニットの構成例を示す図である。
図3は、LEDユニットの構成例を示す図である。
図4は、車両用前照灯システムの動作内容について説明するための図である。
図5は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。
図6は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。

実施例

0011

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0012

図1は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用前照灯システムは、カメラ10、画像処理部11、制御部12、レーザーダイオード(LD)ユニット駆動部13、レーザーダイオード(LD)ユニット14、LEDユニット駆動部15、LEDユニット16を含んで構成されている。なお、制御部12、LDユニット駆動部13およびLEDユニット駆動部15が「制御手段」に対応する。

0013

カメラ10は、自車両の所定位置(例えばダッシュボード上、フロントガラス上部等)に設置され、自車両の前方空間撮影する。

0014

画像処理部11は、カメラ10によって撮影される車両の前方空間の画像に基づいて自車両の前方に存在する対向車両や先行車両(以下これらを「前方車両」という。)の位置を検出する。

0015

制御部12は、画像処理部11によって検出される前方車両の位置に対応して選択的な光照射を行うための制御を行うものである。この制御部12は、例えばCPU、ROM、RAM等を備えるコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行することによって構成されるものである。詳細には、制御部12は、車両用前照灯システムによって光照射可能な全範囲のうち、画像処理部11によって検出される前方車両の位置を含んだ一定範囲を非照射範囲としてそれ以外の範囲を光の照射範囲として設定し、その光照射範囲並びに非照射範囲に基づいた配光パターンを形成させるための制御信号をLDユニット駆動部13およびLEDユニット駆動部15へ出力する。

0016

LDユニット駆動部13は、制御部12から与えられる制御信号に基づいて、LDユニット14に駆動信号を供給する。LDユニット14は、レーザーダイオードを含んで構成されており、LDユニット駆動部13から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

0017

LEDユニット駆動部15は、制御部12から与えられる制御信号に基づいて、LEDユニット16に駆動信号を供給する。LEDユニット16は、複数のLEDを含んで構成されており、LEDユニット駆動部15から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

0018

図2は、LDユニットの構成例を示す図である。図示のLDユニット14は、レーザーダイオード20、集光レンズ21、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー22、波長変換部材23、投影レンズ24を含んで構成されている。なお、レーザーダイオード20が「第1の発光素子」に対応し、MEMSミラー22が「走査素子」に対応する。

0019

レーザーダイオード20は、例えば励起光として青色域(例えば、発光波長450nm)のレーザー光を放出する半導体発光素子である。MEMSミラー22は、LDユニット駆動部13によって駆動されて、レーザーダイオード20から入射するレーザー光を二次元方向(水平方向および垂直方向)に走査して波長変換部材23へ入射させる。

0020

波長変換部材23は、入射するレーザー光の少なくとも一部を異なる波長に変換する。本実施形態では、波長変換部材23は、レーザー光によって励起されて黄色光を発する蛍光体を備える。この黄色光と、波長変換部材23を透過するレーザー光(青色)との混色により擬似的な白色光が得られる。投影レンズ24は、波長変換部材23から出射する光を車両前方へ投影する。

0021

このLDユニット14においては、レーザーダイオード20から放出されるレーザー光が集光レンズ21によって集光されてMEMSミラー22へ入射する。MEMSミラー22は、このレーザー光を二次元スキャンして波長変換部材23へ入射させる。MEMSミラーによるスキャン動作とレーザーダイオード20の点消灯駆動をLDユニット駆動部13の制御によって同期させることにより、制御部12によって設定された光照射範囲及び非照射範囲に対応した配光パターンが形成される。この配光パターンが投影レンズ24によって自車両前方へ投影されることにより、前方車両の位置に応じた選択的な光照射が実現される。

0022

図3は、LEDユニットの構成例を示す図である。LEDユニット16は、LEDアレイ30と、投影レンズ32を含んで構成されている(図3(B)参照)。LEDアレイ30は、マトリクス状に配列された複数のLED31を有する。各LED31は、図示のような格子状配列のほか、例えば千鳥状配列されていてもよい。各LED31は、LEDユニット駆動部15によってそれぞれ個別に点灯制御される。なお、各LED31が「第2の発光素子」に対応する。

0023

LEDアレイ30の各LED31から出射する光は投影レンズ32によって自車両前方へ投影される。制御部12によって設定された光照射範囲及び非照射範囲に対応してLEDユニット駆動部15によって各LED31が個別に点消灯制御されることにより、所望の配光パターンが形成され、前方車両の位置に応じた選択的な光照射が実現される。

0024

図4は、車両用前照灯システムの動作内容について説明するための図である。同図では自車両の前方の様子と前方車両に対応した配光パターンの制御例が模式的に示されている。図4(A)に示すように、光照射可能な全範囲のうち、自車両の前方の中心付近に第1領域a1が設定され、この第1領域a1に対してLDユニット14により選択的な光照射が行われる。図示の例では2つの前方車両が存在するので、第1領域a1の内部において、これらの前方車両の存在する領域については非照射範囲とし、それ以外の領域については光照射範囲として、LDユニット14により選択的な光照射が行われる。

0025

図4(B)は第1領域を拡大して示した図である。図示のように第1領域a1は、自車両を基準としてその前方中央に想定される仮想鉛直線oと重なる領域として設定される。本実施形態では、第1領域a1は、自車両の前方中央の仮想鉛直線oを挟んで左右非対称に設定されている。具体的には、図示のように第1領域a1は、自車両の前方中央の仮想鉛直線oを挟んで右側領域の幅が左側領域の幅よりも広くなるように設定されている。図示の例の第1領域a1は、自車両の中心を基準とした角度で示すと左−5°以内、右10°以内、上3°以内、下−2°以内の範囲で設定されている。

0026

なお、例示した左右非対称な領域の設定は、法規上車両が左側通行とされており自車両を基準にして右側領域に前方車両(対向車両)が存在する場合が多いことを想定したものであり、法規上車両が右側通行とされている場合には逆に設定するとよい。

0027

また、図4(A)に示すように、光照射可能な全範囲のうち、第1領域a1の左側、右側、上側にそれぞれ配置される各領域を含んで第2領域a2が設定され、この第2領域a2に対してLEDユニット16により選択的な光照射が行われる。図示の例では、第2領域a2は、上下左右に配列した複数の分割領域(配光領域)を含んでおり、各分割領域に対してLEDユニット16により個別に光照射が行われる。第2領域a2の上段には6つの分割領域、中段下段にはそれぞれ8つの分割領域が含まれている。各分割領域は、上段から下段へ向かうにつれて上下方向の長さ(高さ)が小さくなっている。また、各分割領域は、中段と下段では、第1領域a1に近いものほど左右方向の幅が小さくなっている。

0028

なお、LEDユニット16のLEDアレイ30には、第2領域a2に対応する複数のLED31のほかに、第1領域a1を照射可能なLED31を備えるようにしてもよい。それにより、LDユニット14が故障した場合等においても第1領域a1に対して光照射を続けることができる。

0029

上記のように、前方車両は自車両の前方の中央付近に存在する場合が多く、またそれらの前方車両の相対的位置は自車両との距離によって微小に変化する。このため、本実施形態では、自車両の前方中央付近に対応する第1領域a1に対しては、より高精細な配光制御が可能なLDユニット14を用いている。また、想定される前方車両の存在位置は自車両の前方中央に対して左右非対称となるので、これに対応して第1領域a1を左右非対称に設定している。また、それほどの高精細な配光制御が必要とされない第2領域a2に対してはLEDユニット16を用い、かつ各分割領域を比較的大きい面積とすることで、必要なLED数を削減し、LEDユニット16の簡素化を図ることができる。

0030

また、図4(A)に示すように本実施形態では、第1領域a1だけではなく、第2領域a2の領域設定を左右非対称としている。この場合には、第2領域a2のうち、道路脇領域a21の方が対向車線領域a22よりも幅広のものとして設定されている。厳密には、道路脇領域a21の各分割領域(配光領域)のうち、外側(自車両の前方中央側と逆側)に配置された分割領域の方が、内側(自車両の前方中央側)に配置された分割領域よりも幅広に設定されている。また、対向車線領域a22に含まれる各分割領域も同様に、外側(自車両の前方中央側と逆側)に配置された分割領域の方が、内側(自車両の前方中央側)に配置された分割領域よりも幅広に設定されている。そして、道路脇領域a21における幅狭の分割領域の数は、対向車線領域a22における幅狭の分割領域の数よりもその数が多く設定されている。これによって、第1領域a1を左右非対称に設定した際と同様の効果が得られる。

0031

図5は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。図5(A)、図5(B)に示すように、第1領域a1の範囲をより狭く設定してもよい。具体的には、図示の例の第1領域a1は、自車両の中心を基準とした角度で示すと左−3°以内、右5°以内、上3°以内、下−2°以内の範囲で左右非対称に設定されている。

0032

図6は、車両用前照灯システムの他の動作内容について説明するための図である。図6(A)、図6(B)に示すように、第1領域a1の範囲をより広く設定してもよい。具体的には、図示の例の第1領域a1は、自車両の中心を基準とした角度で示すと左−7°以内、右12°以内、上3°以内、下−2°以内の範囲で左右非対称に設定されている。このような広めに設定した第1領域a1は、例えば図示のように緩やかなカーブ路において有効である。

0033

なお、図4図6に示したように第1領域a1の幅は種々に設定することが可能であり、例えば道路状況に応じて可変に設定することもできる。具体的には、図示しないカーナビゲーション装置等から道路種別の情報を取得し、例えば、一般道高速道、直線路とカーブ路のそれぞれに対応して第1領域a1の幅を設定してもよい。あるいは、画像処理部11において路面の白線等を検出し、その検出結果に応じて制御部12にて道路状況を判定し、その判定結果に応じて第1領域a1の幅を設定してもよい。これらの場合において、第1領域a1の幅の変動に応じて、LEDユニット16が光照射すべき第2領域a2の幅も可変に設定するとよい。

0034

以上のような実施形態によれば、コストを抑えつつ前方車両の状況に応じて高い解像度で配光制御を行い、かつ光照射可能な範囲を上下左右に広く確保することが可能となる。

0035

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、LDユニットやLEDユニットの構成は一例であり、これらに限定されるものではない。また、上記では第1の発光素子の一例としてレーザーダイオードを挙げていたが、第1の発光素子はこれに限定されるものではなく、例えばLEDであってもよい。

0036

10:カメラ
11:画像処理部
12:制御部
13:LDユニット駆動部
14:LDユニット
15:LEDユニット駆動部
16:LEDユニット
20:レーザーダイオード
21:集光レンズ
22:MEMSミラー
23:波長変換部材
24:投影レンズ
30:LEDアレイ
31:LED
32:投影レンズ
a1:第1領域
a2:第2領域
a21:道路脇領域
a22:対向車線領域

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