JP2012151058A

JP2012151058A - シェード駆動ユニット

Info

Publication number: JP2012151058A
Application number: JP2011010537A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sugiyama; 祐次杉山
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-08-09

Abstract

【課題】可動シェードと光源の点消灯を組み合わせて配光パターンを形成する車両用前照灯において、配光パターンの切替時にユーザに与える違和感を軽減する。
【解決手段】シェード１２Ａ、１２Ｂは、光度を調整可能な光源１４ａ、１４ｂから出射した光に対してその一部を遮光する遮光位置と非遮光とする退避位置とを移動して配光パターンを切替可能なシェードである。移動機構１８は、シェード１２Ａ、１２Ｂに接続されて遮光位置と退避位置とのいずれかの位置に移動させる。制御部２２８は、光源１４ａ、１４ｂの点灯開始から全点灯に至るまでの時間と、シェード１２Ａ、１２Ｂが遮光位置から退避位置に移動完了するまでの時間とが略一致するように移動機構１８を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用灯具において可動シェードを移動させるシェード駆動ユニットに関する。

従来、光源からの光をシェードにより遮光することによりロービーム用配光パターンを形成し、シェードにより遮光しない場合にハイビーム用配光パターンを形成する配光可変タイプの車両用前照灯装置がある。また、近年の車両の高性能化に伴い前照灯も周囲の状況に応じて標準的なロービームやハイビームとは形状の異なる配光パターンを形成する前照灯装置が提案されている。特にハイビームの場合、運転者の視界を向上させる一方で、対向車や歩行者へのグレアを考慮する必要がある。例えば、特許文献１では、光源の点消灯制御と、遮光位置と非遮光位置との間で移動する複数の可動シェードとを組み合わせることで、多様な配光パターンを形成可能な車両用前照灯装置が開示されている。

特願２０１０−１３１７１２号

しかしながら、特許文献１に記載の車両用前照灯装置では、配光パターンの切替時に光源の点消灯および可動シェードの作動が瞬間的に行われるため、パターン変更時に照射領域における明暗変化が急激になり、自車両のドライバーに違和感を与えることがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動シェードと光源の点消灯とを組み合わせて配光パターンを形成する車両用前照灯において、配光パターンの切替時にユーザに与える違和感を軽減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のシェード駆動ユニットは、車両用灯具のシェード駆動ユニットであって、光度を調整可能な光源から出射した光に対してその一部を遮光する遮光位置と非遮光とする退避位置とを移動して配光パターンを切替可能なシェードと、シェードに接続されて遮光位置と退避位置とのいずれかの位置に移動させる移動機構と、光源の点灯開始から全点灯に至るまでの時間と、シェードが遮光位置から退避位置に移動完了するまでの時間とが略一致するように移動機構を制御する制御部と、を備える。

この態様によると、光源の点灯時に、光源の光度変化とシェードの移動とが瞬間的ではなく漸増するように制御されるので、シェード付近での光度も徐々に変化するようになる。したがって、配光パターンの切替時に急激な照度変化によりドライバーに与える違和感を軽減することができる。

制御部は、光源の光度増加の時間比率と、シェードによる遮光範囲減少の時間比率とが略一致するように、移動機構を制御してもよい。これによると、ドライバーの観察する照度変化が一定比率になり、違和感がさらに軽減される。

制御部は、光源の全点灯から消灯に至るまでの時間と、シェードが退避位置から遮光位置に移動完了するまでの時間とが略一致するように移動機構を制御してもよい。これによると、光源の消灯時にもドライバーの観察する照度変化を少なくして、違和感を軽減することができる。

本発明によれば、可動シェードと光源の点消灯とを組み合わせて配光パターンを形成する車両用前照灯において、配光パターンの切替時にユーザに与える違和感を軽減することができる。

車両用前照灯装置の内部構造を説明する概略断面図である。光学ユニットの第１光源、第２光源によって形成される配光パターンを説明する説明図である。光学ユニットで形成可能な配光パターンの一例を説明する説明図である。本発明の一実施形態にしたがって、制御部が光源および可動シェードを制御する様子を説明する図である。

図１は、本実施形態の光学ユニット１０を搭載する車両用前照灯装置２１０の内部構造を説明する概略断面図である。車両用前照灯装置２１０は車両の車幅方向の左右に１灯ずつ配置されるハイビーム用の前照灯であり、その構造は実質的に左右同等なので代表して車両右側に配置される車両用前照灯装置２１０Ｒの構造を説明する。なお、ハイビーム用の車両用前照灯装置２１０は、別途配置されているロービーム用の車両用前照灯装置が形成するロービームに配光パターンを重ね合わせることにより全体としてハイビーム用の配光パターンを形成する。

車両用前照灯装置２１０Ｒは、ランプボディ２１２と透明カバー２１４を含む。ランプボディ２１２は、車両前方方向に開口部を有し、後方側にはメンテナンス時に取り外す着脱カバー２１２ａを有する。そして、ランプボディ２１２の前方の開口部には、透明カバー２１４が接続されて灯室２１６が形成される。灯室２１６には、光を車両前方方向に照射する光学ユニット１０が収納されている。

灯室２１６の内壁面、例えば、光学ユニット１０の下方位置には、光学ユニット１０の点消灯制御や配光パターンの形成制御を実行する制御部２２８が配置されている。なお、制御部２２８は、車両用前照灯装置２１０Ｒ以外に設けられてもよい。また、車両側からの点消灯等の制御を中継する機能だけとしてもよい。

光学ユニット１０は、２種類のシェード（後述する第１シェード１２Ａ、第２シェード１２Ｂ）、移動機構１８、光源１４、リフレクタ１６を内壁に支持する灯具ハウジング１７、投影レンズ２０で構成される。本実施形態では、光源１４をＬＥＤアレーで構成する例を示すが、それ以外でも例えば白熱球やハロゲンランプ、放電球、ＬＥＤなどが使用可能である。リフレクタ１６は光源１４から放射される光を反射する。そして、リフレクタ１６で反射した光は投影レンズ２０へと導かれる。本実施形態の光学ユニット１０は、図２に示すように車幅方向Ｗに第１光源としての光源１４ａと第２光源としての光源１４ｂを有し、それぞれが制御部２２８によって点消灯制御される。また、光源１４ａ、１４ｂに対応してそれぞれ専用のリフレクタ１６ａ、１６ｂが配置され、光源１４ａ、１４ｂからの光をそれぞれ所定の方向に導いている。さらに、本実施形態の場合、車幅方向Ｗに隣接するように、複数の第１シェード１２Ａが配置されている。図２の場合、主として光源１４ａからの光を遮光する第１シェード１２Ａ１と、主として光源１４ｂからの光を遮光する第１シェード１２Ａ２が配置されている例を示している。なお、以下の説明で特に区別する必要のない場合は、第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２は第１シェード１２Ａと表記する。同様に、特に区別する必要のない場合、光源１４ａ、１４ｂは光源１４と表記し、リフレクタ１６ａ、１６ｂはリフレクタ１６と表記する。

第１シェード１２Ａおよび第２シェード１２Ｂは光源１４から投影レンズ２０へ向かう光の一部を遮光する位置（以下、進出位置という）と遮光しない位置（以下、退避位置という）に移動可能に回転軸１８ａを中心に回動するように構成されている。なお、図１は、第１シェード１２Ａおよび第２シェード１２Ｂが進出位置に移動している状態を示している。移動機構１８は、第１シェード１２Ａを回動させるアクチュエータを含む。第１シェード１２Ａ１、第１シェード１２Ａ２は、移動機構１８の動作によって独立的にそれぞれ進出位置（遮光位置とも言う）と退避位置に移動可能である。また、第２シェード１２Ｂは、第１シェード１２Ａ１または第１シェード１２Ａ２の少なくとも一方の車幅方向Ｗの端部と係合して、係合する第１シェードに従動して進出位置と退避位置とを移動する。

また、第１シェード１２Ａはアクチュエータが非駆動状態のときに所定の姿勢、例えば退避位置に復帰させる付勢部材が設けられている。付勢部材は、例えばコイルばねやトーションスプリングで構成できる。このような構成にしておくことにより、移動機構１８がフェールした場合でも、光源１４の点消灯制御によりハイビーム照射の有無を制御できる。つまり、ハイビーム用配光パターンが使用不可になる状況を回避できる。また、フェール等により移動機構１８が非駆動状態になった場合、光源１４を消灯すればロービーム照射状態に移行させることができるので、フェールセーフ機能を実現できる。なお、第２シェード１２Ｂは、第１シェード１２Ａの移動動作に従動するシェードであり、例えば退避位置に復帰するための付勢部材のみが接続され進出位置に移動させるためのアクチュエータは接続されていない。したがって、第１シェード１２Ａが進出位置に移動すれば、第２シェード１２Ｂも進出位置に移動する。また、第１シェード１２Ａが退避位置に移動すれば、第２シェード１２Ｂも退避位置に移動する。

図２は、本実施形態の光学ユニットの光源１４ａ、１４ｂによって形成される配光パターンを説明する説明図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態の光学ユニット１０は光源１４を２個備えている。光源１４ａは投影レンズ２０を介して車両前方へ光を照射して、図２（ｂ）に示すように車幅方向Ｗに延びる細長い第１照射領域１００ａを形成可能である。また、他方の光源１４ｂも同様に投影レンズ２０を介して車両前方へ光を照射して車幅方向Ｗに延びる細長い第２照射領域１００ｂを形成可能である。光源１４ａは光源形状自体が図２（ｂ）の細長い配光パターンに対応するような形状に形成されるか、リフレクタ１６ａによる反射調整により細長い配光パターンに対応する形状が形成されて投影レンズ２０方向に導かれる。光源１４ｂについても同様である。各リフレクタ１６ａ、１６ｂは、例えば回転放物面等を基準に形成されたリフレクタである。

本実施形態の場合、第２照射領域１００ｂは光軸Ｏに対して第１照射領域１００ａの横方向に連なるように連結されている。図２（ｂ）は第１照射領域１００ａの端部領域と第２照射領域１００ｂの端部領域とが互いに重なってオーバーラップ部１００ｃを形成する例を示している。このオーバーラップ部１００ｃの調整は例えば各光源１４ａ、１４ｂの配置調整やリフレクタ１６ａ、１６ｂの形状調整によって可能である。このように第１照射領域１００ａと第２照射領域１００ｂとを連結部分でオーバーラップさせることにより、ハイバームを形成した場合、中央部近傍で光が重畳され光度を高めることが可能となると共に、第１照射領域１００ａと第２照射領域１００ｂの接続部分で暗部が形成されず、ハイビーム使用時の視認性向上、品質向上に寄与できる。

第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２および第２シェード１２Ｂが進出位置に移動した場合、少なくとも第１照射領域１００ａと第２照射領域１００ｂとが連結される連結部分を含む端部領域への光を遮光するようになっている。図２（ｂ）は、第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２および第２シェード１２Ｂによる遮光領域１０２を破線で示している。本実施形態においては、遮光領域１０２は、オーバーラップ部１００ｃを完全に覆うようにオーバーラップ部１００ｃの広さより広めになるように第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２の大きさが定められている。

このように、光源１４ａ、１４ｂを点灯することにより、別途点灯しているロービーム用配光パターンの上部に第１照射領域１００ａと第２照射領域１００ｂを追加することにより、全灯状態のハイビーム用配光パターンを形成できる。したがって、遮光領域１０２を形成する２個の第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２及び第２シェード１２Ｂを進出位置へ移動させることにより、光源１４ａ、１４ｂの点灯状態を変化させることなく、ハイビーム用配光パターンの一部を遮光した特殊な配光パターンを形成できる。

図３は、光学ユニット１０の制御状態と形成される配光パターンのイメージ例を示す。なお、図３に示す配光パターンは、ハイビーム用の光学ユニット１０で形成される配光パターンをロービーム用の光学ユニットで形成されるロービーム用配光パターンＬｏの上部に追加して状態を示している。

なお、本実施形態の車両用前照灯装置２１０は、車両側に搭載された前方視認装置、例えばカメラ等により取得された前方領域における前方車や歩行者の存在位置に応じて光源１４ａ、１４ｂの点灯／消灯制御を行うと共に、第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２の進退制御を行うことで最適な配光パターンを選択するものとする。図３は、光源１４ａ、１４ｂは点灯状態のままで、第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２の移動制御のみ行う場合を一例として説明する。

まず、完全なハイビーム用配光パターンＨｉ１を形成する制御１を説明する。制御部２２８は、光源１４ａ、１４ｂを点灯させると共に、自車前方領域の車両等の存在状況に応じて移動機構１８を非制御状態として、第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２を退避位置に移動させる。つまり完全非遮光状態にすることにより、図２（ｂ）におけるオーバーラップ部１００ｃを含む第１照射領域１００ａおよび第２照射領域１００ｂが点灯した状態となる。この状態は、完全なハイビーム照射状態となる。したがって、自車の運転者の前方領域の視認性を向上させることができる。また、オーバーラップ部１００ｃの形成により中央付近の光度が向上し、さらに視認性を向上させる。

次に、制御２は、光源１４ａ、１４ｂの点灯状態における最大遮光状態である。制御部２２８、光源１４ａ、１４ｂを点灯させると共に、自車前方領域の車両等の存在状況に応じて移動機構１８を制御して、第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２を進出位置に移動させる。第１シェード１２Ａ１、１２Ａ２により遮光することにより、自車前方の中央付近（遠距離）から対向車線の中央付近（近距離）に対しハイビームの光が照射されない、特殊ハイビーム用配光パターンＨｉ２が形成できる。これは例えば、遠距離及び対向車線の近距離に多数の対向車が存在すると共に、自車線側の近距離に先行車が存在せず、また対向車線の路肩に歩行者が存在しない場合に適用が好ましい配光パターンである。この場合、遠距離に存在する前方車や対向車線側の近距離に存在する対向車にグレアを与えないようにできると共に、自車の運転者の自車線側の視界及び対向車の路肩の視認性を向上させることができる。

制御３は、光源１４ａ、１４ｂの点灯状態における対向車線の近距離に対するグレア防止を可能にする配光パターンである。制御部２２８は、光源１４ａ、１４ｂを点灯させると共に、自車前方領域の車両等の存在状況に応じて移動機構１８を制御して、第１シェード１２Ａ２のみを進出位置に移動させる。第１シェード１２Ａ２により遮光することで、対向車線の中央付近に対しハイビームの光が照射されない、特殊ハイビーム用配光パターンＨｉ３が形成できる。これは例えば、対向車線の近距離に対向車が存在すると共に、遠距離に先行車が存在せず、また対向車線の路肩に歩行者が存在しない場合に適用が好ましい配光パターンである。この場合、対向車線側の特に近距離に存在する対向車にグレアを与えないようにできると共に、自車の運転者の自車線側及び遠距離の視界及び対向車線側の路肩の視認性を向上させることができる。

制御４は、光源１４ａ、１４ｂの点灯状態における自車前方の中央付近に前方車が存在すると共に、自車線側の近距離に先行車が存在せず、また対向車線側に歩行者が存在しない場合に適用が好ましい配光パターンである。制御部２２８は、光源１４ａ、１４ｂを点灯させると共に、自車前方領域の車両等の存在状況に応じて移動機構１８を制御して、第１シェード１２Ａ１のみを進出位置に移動させる。第１シェード１２Ａ１により遮光することにより、自車前方の中央付近に対しハイビームの光が照射されない、特殊ハイビーム用配光パターンＨｉ４が形成できる。これば例えば、自車前方の中央付近（遠距離）に前方車が存在すると共に、対向車線の近距離に対向車が存在せず、また自車線側の近距離に先行車が存在せず、対向車線側に歩行者が存在しない場合に適用が好ましい配光パターンである。この場合、自車前方の中央付近で遠距離に存在する前方車にグレアを与えないようにできると共に、自車の運転者の自車線側近距離及び対向車線側近距離の視界及び対向車線側の路肩の視認性を向上させることができる。

このように、第１シェード１２Ａ１，１２Ａ２の進退を制御することにより、光源１４ａ、１４ｂの点消灯制御のみでは実現できない配光パターンの形成が可能になる。そして、制御１〜制御４の第１シェード１２Ａ１，１２Ａ２の制御に加え、光源１４ａ、１４ｂの点消灯制御を加えることによりさらに多くの配光パターンを形成できる。例えば、図３で説明した制御２において、光源１４ａのみを点灯し光源１４ｂを消灯することにより、主として自車線側をハイビーム状態にする、いわゆる「左片ハイ用配光パターン」が形成できる。逆に光源１４ｂのみを点灯し光源１４ａを消灯することにより、ロービーム用配光パターンとほぼ同等でありながら、対向車線の路肩の視界を主にハイビームで照射する配光パターンが形成できる。

また、図３で説明した制御３において、光源１４ａのみを点灯し光源１４ｂを消灯することにより、自車線側及び中央付近の遠距離をハイビーム状態にして、対向車線側に存在する物体へのグレアを抑制する「拡張左片ハイ用配光パターン」が形成できる。逆に光源１４ｂのみを点灯し光源１４ａを消灯することにより、自車線側及び対向車線における近距離に対するグレアを抑制する「対向車線部分遮光配光パターン」が形成できる。

図３で説明した制御４において、光源１４ａのみを点灯し光源１４ｂを消灯することでも、「左片ハイ用配光パターン」が形成できる。逆に光源１４ｂのみを点灯し光源１４ａを消灯することにより、主として対向車線側をハイビーム状態にする、いわゆる「右片ハイ用配光パターン」が形成できる。

このように、第１シェード１２Ａ１，１２Ａ２及び、光源１４ａ、１４ｂの点消灯制御組み合わせによりさらに多くの配光パターンが容易に形成できる。

上記のように、可動シェードの作動と光源の点消灯とを組み合わせて様々な配光パターンを形成する車両用前照灯では、配光パターンの切替時間が瞬間的（例えば０．１秒以下）であり、照射範囲の明暗が急激に変化するので、自車両のドライバーに違和感を与えることがある。

この違和感を軽減するために、光源がＬＥＤアレイ等で構成され電圧制御により調光が可能である場合には、光源を比較的長い時間をかけて徐々に点灯または消灯することが考えられる。しかしながら、一般的に可動シェードの移動機構は駆動源としてソレノイドを使用しており、可動シェードの作動、すなわち進出位置と退避位置との切替が瞬時にしか行えないようになっている。たとえ光源の光度を徐々に変化させても、可動シェードの切替が瞬間的であれば、瞬間的な明暗変化をユーザに感じさせないようにすることはできない。

そこで、本実施形態では、可動シェードの切替を徐々に行うことができるような移動機構を採用して、光源の光度を徐変させるときに、可動シェードの進出位置と退避位置間の移動も徐々に行うことで、ドライバーに与える明暗変化の違和感を軽減するようにした。

本実施形態では、移動機構１８は、可動シェードの駆動源としてソレノイド等の瞬時作動するものの代わりに、ステッピングモータ、または直流モータと減速器との組み合わせを採用する。この構成により、光源の光度変化に合わせるように可動シェードを徐々に移動させることが可能になる。但し、駆動源としてソレノイドを用いる場合でも、適切な制御回路を組み込むことによって、本実施形態に適した構成にすることも考えられる。

図４は、制御部２２８による光源および可動シェードの制御の様子を説明する図である。

図４（Ａ）は、光源の点灯と可動シェードの開放（すなわち、退避位置から進出位置への移動）とを同時に行う場合の制御の様子を示す。図中、上段のグラフＡ１は光源の光度変化を表し、中段のグラフＡ２は可動シェード近傍での光度変化を表し、下段のグラフＡ３は可動シェードの位置変化を表している。

制御部２２８は、光源の点灯開始から全点灯に至るまでの時間（グラフＡ１参照）と、可動シェードが進出位置から退避位置に移動完了するまでの時間（グラフＡ３参照）とが略一致するように移動機構１８を制御する。つまり、光源の光度を徐々に上げて全点灯に至るまでの時間に合わせるように、可動シェードを進出位置から退避位置に至るまで徐々に移動させる。この結果、グラフＡ２に示すように、可動シェード近傍における光度変化も漸増するようになるので、配光パターンにおける急激な照度変化によりドライバーの感じる違和感も軽減される。

ここで、「略一致」とは、光源が全点灯するタイミングと、可動シェードの移動完了時のタイミングとを完全に一致させる必要はなく、ドライバーが照度変化による違和感を感じない程度の時間差に収まっていればよいことを意味する。許容される時間差は、実験またはシミュレーション等に基づき決定されるが、一例では光源の点灯開始から全点灯に至るまでの時間に対し±１０％程度の時間差に収まっていれば十分であると考えられる。

なお、グラフＡ１に点線で表したように、光源の光度が直線的に増加するように制御できると、ドライバーの観察する照度変化率が一定になり好ましい。この場合、制御部２２８は、光源の光度増加の時間比率と、シェードによる遮光範囲減少の時間比率とが略一致するように、移動機構１８を制御するとよい。

図４（Ｂ）は、光源の消灯と可動シェードの遮光（すなわち、進出位置から退避位置への移動）とを同時に行う場合の制御の様子を示す。図４（Ａ）と同様に、上段のグラフＢ１は光源の光度変化を表し、中段のグラフＢ２は可動シェード近傍での光度変化を表し、下段のグラフＢ３は可動シェードの位置変化を表している。

この場合、制御部２２８は、光源の全点灯から消灯に至るまでの時間と、可動シェードが退避位置から進出位置に移動完了するまでの時間とが略一致するように移動機構１８を制御する。これにより、光源の消灯時にも、ドライバーの観察する照度変化を少なくして違和感を軽減することができる。

但し、一般に光源の消灯時には、対向車にグレアを与えないようにするという理由から、できるだけ短時間で消灯する方が好ましい場合もある。そこで、光源の消灯時には、短時間での消灯および可動シェードの移動と、光源光度とシェード開度の徐変とを選択できるように制御部を構成してもよい。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

１０光学ユニット、１２Ａ第１シェード、１２Ｂ第２シェード、１４光源、１８移動機構、２０投影レンズ、２２８制御部。

Claims

車両用灯具のシェード駆動ユニットであって、
光度を調整可能な光源から出射した光に対してその一部を遮光する遮光位置と非遮光とする退避位置とを移動して配光パターンを切替可能なシェードと、
前記シェードに接続されて前記遮光位置と前記退避位置とのいずれかの位置に移動させる移動機構と、
前記光源の点灯開始から全点灯に至るまでの時間と、前記シェードが前記遮光位置から前記退避位置に移動完了するまでの時間とが略一致するように前記移動機構を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするシェード駆動ユニット。
前記制御部は、前記光源の光度増加の時間比率と、前記シェードによる遮光範囲減少の時間比率とが略一致するように、前記移動機構を制御することを特徴とする請求項１に記載のシェード駆動ユニット。
前記制御部は、前記光源の全点灯から消灯に至るまでの時間と、前記シェードが前記退避位置から前記遮光位置に移動完了するまでの時間とが略一致するように前記移動機構を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のシェード駆動ユニット。