JP2018142433A - 照明装置、照明システム、及び移動体 - Google Patents

照明装置、照明システム、及び移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】特定領域で調色を容易に実現でき、調色むらも抑制できる照明装置、照明システム、及び移動体を提供すること。
【解決手段】前照灯が、複数の光源５０が基板３３に実装されたＬＥＤ基板２２、複数の光源５０の光出射側に配設されるプライマリレンズ２３、及びプライマリレンズ２３に対して複数の光源５０側とは反対側に配置される投影レンズ２４を備える。複数の光源５０には、明光色の光を出射する第１白色ＬＥＤ６０と昼白色の光を出射する第２白色ＬＥＤ６１を含む複数の組光源５０ｂが含まれる。プライマリレンズ２３には、同一の組光源５０ｂから出射される明光色の光と昼白色の光を合成可能に導光する導光合成部４０ａが含まれる。導光合成部４０ａの光出射面であって明光色の光が出射する第１色光出射領域５２ａと、当該導光合成部４０ａの光出射面であって昼白色の光が出射する第２色光出射領域５２ｂとが、互いに重なる部分を有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、照明装置、照明システム、及び移動体に関する。
従来、照明装置としては、特許文献１に記載されている車両の前照灯がある。この前照灯では、複数の発光素子が１つの基板に実装され、複数の発光素子は、同じ色の光を出射する。この前照灯では、基板の第１領域に実装された発光素子は、その輝度が基板の第２領域に実装された発光素子と独立して制御される。このようにして、ロウビーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターンという２値的な配光制御よりも柔軟な配光制御を可能にしている。
特開２００９−２２４１９１号公報
照射領域内の特定領域で調色が容易になって調色むらも抑制できれば、車両の運転中に注意すべき対象や暗い箇所を際立たせて照らすことができる。したがって、事故を減らすことができ、大きな意義がある。
そこで、本開示の目的は、照射領域の少なくとも一部をなす特定領域で調色を容易に実現でき、調色むらも抑制できる照明装置、照明システム、及び移動体を提供することにある。
本開示に係る照明装置は、複数の光源が基板に実装された光源基板と、複数の光源の光出射側に配設される導光部材と、導光部材に対して光源基板側とは反対側に配置される投影レンズと、を備える照明装置であって、複数の光源には、第１色の光と第２色の光とを含む複数色の光を出射可能な複数の発光素子を含む１以上の組光源が含まれ、導光部材には、組光源の光出射側に配置される光入射面と、この光入射面とは反対側の端部に配設される光出射面とを含んで複数色の光を合成可能に導光する１以上の導光合成部が含まれ、組光源から第１色の光を出射したときに光出射面において第１色の光が出射する第１色光出射領域と、組光源から第２色の光を出射したときに光出射面において第２色の光が出射する第２色光出射領域とは、互いに重なる部分を有する。
なお、本明細書では、異なる色の光を、スペクトルの分布形状が異なる光として定義する。
本開示の照明装置、照明システム、及び移動体によれば、照射領域の少なくとも一部をなす特定領域で調色を容易に実現でき、調色むらも抑制できる。
本開示の一実施形態に係る自動車を前側から見たときの平面図である。 上記自動車の前照灯の一部断面図である。 上記前照灯を分解した際の、光源基板、導光部材、及び投影レンズの分解斜視図である。 上記前照灯を含む前照灯システムの制御ブロック図である。 導光部材の光出射面、導光部材の光出射面、及び光源基板の発光面の関係を表す図であり、（ａ）は、導光部材の光出射面を示す平面図である。また、（ｂ）は、導光部材の光入射面を示す平面図であり、（ｃ）は、光源基板の発光面を示す平面図である。 前照灯における色度分布を説明するための図であり、（ａ）は、光源基板に含まれる全ての第２白色ＬＥＤを点灯させたときに運手席から見たときの色度分布を表す図である。また、（ｂ）は、光源基板に含まれる全ての第１及び第２白色ＬＥＤを点灯させたときに運転席から見たときの色度分布を表す図である。 上記自動車の運転席から前方を見たときの図であり、上記自動車で事故を抑制できる理由を説明するための図である。 変形例の前照灯における、導光部材の光入射面、及び光源基板の発光面の関係を表す図であり、（ａ）は、導光部材の光入射面を示す平面図である。また、（ｂ）は、光源基板の発光面の平面図である。 変形例の前照灯における色度分布を説明するための図であり、（ａ）は、光源基板に含まれる全ての第２白色ＬＥＤを点灯させたときに運転席から見たときの色度分布である。また、（ｂ）は、光源基板に含まれる全ての第２白色ＬＥＤと、１つの第１白色ＬＥＤを点灯させたときに運転席から見たときの色度分布を表す図である。また、（ｃ）は、全ての第２白色ＬＥＤと、光源基板の周辺に位置する第１白色ＬＥＤを点灯させたときに運転席から見たときの色度分布を表す図である。 投影レンズのフォーカス面に対するプライマリレンズの光出射面の好適な相対位置を説明するための図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。
図１は、本開示の一実施形態に係る自動車１を前側から見たときの平面図である。図１に示すように、この自動車１は、前照灯２、人感センサの一例としてのカメラ３、バッテリ４、生体情報入力部５、及び制御部６を備える。前照灯２は、自動車１の前端部の幅方向両側に配置される。カメラ３は、例えば、車室におけるフロントガラス７とルームミラー（図示せず）との間にフロントガラス７の内側かつ上部に取り付けられる。また、バッテリ４は、エンジンコンパートメント内に搭載される。また、生体情報入力部５は、インストルメントパネル（図示しない）等に配置される。インストルメントパネルは、ナビゲーションシステムのモニタ、オーディオのモニタ等が配置され前方パネルである。自動車１の運転者は、生体情報入力部５を用いて、年齢、白内障の有無又、及びその進行度合等を入力できるようになっている。
制御部６は、前照灯２のケース内に配置されてもよく、ケース外、例えば、図示しないインストルメント内部等に配設されてもよい。インストルメントは、ナビゲーションシステム、オーディオ、助手席のエアバッグなどが収容される前方側装備室である。制御部６が、前照灯２のケース外に配置される場合、制御部６は、自動車１を統括制御する制御部の一部として構成されてもよい。制御部６は、カメラ３からの信号と、生体情報入力部５からの信号を受ける。また、制御部６は、前照灯２に信号を出力することで、前照灯２の配光及び調色制御を行う。この配光及び調色制御は、カメラ３からの信号に基づいて実行でき、上記配光及び調色制御は、生体情報入力部５から生体信号が入力されると当該生体信号に基づいて実行される。この配光及び調色制御によって、当該制御に基づく電力がバッテリ４から前照灯２に供給され、前照灯２が当該制御に応じた光を出射する。係る配光及び調色制御については、図４以下で詳細に説明する。
図２は、前照灯２の一部断面図であり、図３は、前照灯２を分解した際の、ＬＥＤ基板２２、プライマリレンズ２３、及び投影レンズ２４の分解斜視図である。以下、図２及び図３を用いて、前照灯２の構造について簡単に説明する。
図２に示すように、前照灯２は、光源基板の一例としてのＬＥＤ基板２２、導光部材としてのプライマリレンズ２３、及び投影レンズ（プロジェクタレンズ）２４をケース２１内に備える。ＬＥＤ基板２２は、基板３３と、基板３３の表側（投影レンズ２４側）に間隔をおいて実装された複数の光源５０を有する。ＬＥＤ基板２２は、固定手段、例えば、締結部材や接着剤等によって基板取付板２５に固定される。基板取付板２５は、例えばケース２１の底部を形成する平板部２１ａに、固定手段、例えばボルト２７ａ及びナット２７ｂによって取り付けられる。各光源５０は、１以上の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）で構成される。光源５０の構成については、後で説明する。ＬＥＤ基板２２には、光源５０に電力を供給するためのケーブル５５が電気的に接続される。ケーブル５５は、例えば基板取付板２５に設けられた貫通孔とケース底部に設けられた貫通孔を通過し、ケース内側からケース外側に引き出される。
プライマリレンズ２３は、複数の光源５０の光出射側に配設される。プライマリレンズ２３は、光源５０の数と同一の数の複数の導光部４０を有し、各導光部４０は、光源５０の光出射側に配置される光入射面５１と、光入射面５１とは反対側の端部に配設される光出射面５２を含む。複数の導光部４０は、複数の光源５０に一対一に対応し、各導光部４０は、対応する光源５０からの光を光入射面５１から光出射面５２まで導光する。各導光部４０の光出射面側の端部の周囲部は、隣り合う導光部４０の光出射面側の端部の周囲部に接合される。その結果、複数の導光部４０が一体化され、一体のプライマリレンズ２３が構成される。
プライマリレンズ２３は、例えばプライマリ固定部材２６によってケース側壁部２１ｂに固定される。プライマリ固定部材２６は、プライマリレンズ２３の側方に全周に亘って接触することで当該側方を拘束する環状部３７、ケース側壁部２１ｂの内側面に対応する取付面を有する板状の取付部３８、及び環状部３７と取付部３８を連結する連結部３９を有する。取付部３８が、固定手段、例えばボルト２８ａ及びナット２８ｂでケース側壁部２１ｂに取り付けられることで、プライマリレンズ２３がケース２１に固定される。
投影レンズ２４は、プライマリレンズ２３の光出射面５２に対して光源５０側とは反対側に配置される。投影レンズ２４の光出射側の面は凸面２４ｂで構成され、投影レンズ２４の入射側の面は平面２４ｃで構成される。ケース２１は、軸方向（底部の底面の法線方向）の一方側が開口し、当該一方側の端部に円筒内周面２１ｃを有する。投影レンズ２４は、その縁部２４ａが円筒内周面２１ｃに固定される。
図３に示すように、複数の光源５０は、基板３３の表側にマトリクス状に実装される。複数の光源５０には、１つのＬＥＤのみで構成される単光源５０ａと、２つのＬＥＤで構成される組光源５０ｂが含まれる。ＬＥＤは、発光素子の一例である。図３に示す例では、複数の光源５０は５行９列に配置され、組光源５０ｂは中央部に３行３列に配置され、単光源５０ａはそれ以外の箇所に配置される。
組光源５０ｂは、色温度が８０００Ｋ付近の明光色の光を発光する第１白色ＬＥＤ６０と、色温度が５０００Ｋ付近の昼白色の光を発光する第２白色ＬＥＤ６１で構成される。他方、単光源５０ａは、第２白色ＬＥＤ６１のみで構成される。明光色の光は、第１色の光の一例であり、昼白色の光は第２色の光の一例である。
周囲が暗くなると、人の目の感度は上昇し、人の見易い光は短波長側へシフトすることが知られている。明光色は、防犯灯が設置されるような薄暗い環境において目の光への感度がピークとなる５０７ｎｍの波長に近い光を多く含み、照射された領域を明るく見せることができ、際立たせることができる。
プライマリレンズ２３は、光源５０の数と同じ数の導光部４０を有する。各光源５０からの光は、その光源５０に対応する導光部４０の光入射面５１に入射し、対応する導光部４０の光出射面５２から出射される。プライマリレンズ２３の複数の光出射面５２は、複数の光源５０の配置に対応するように５行９列にマトリクス状に配置される。複数の光源５０と、複数の導光部４０とが一対一に対応するため、同じ組光源５０ｂから出射される明光色の光と昼白色の光は、同じ導光部４０を通過する。したがって、明光色の光と昼白色の光が、同一の組光源５０ｂからそれに対応する導光部４０に出射されると、明光色の光と昼白色の光が導光部４０で合成される。基板３３に３行３列に配置される９つの組光源５０ｂは、プライマリレンズ２３の中心部に３行３列に配置される導光部４０に対応する。当該３行３列に配置される導光部４０の夫々は、組光源５０ｂからの２色の光を合成可能に導光する導光合成部４０ａを構成する。
組光源５０ｂから明光色の光を出射したとき、明光色の光は、対応する導光合成部４０ａの光出射面５２の第１色光出射領域５２ａから出射する。また、それと同じ組光源５０ｂから昼白色の光を出射したとき、昼白色の光は、対応する導光合成部４０ａの光出射面５２の第２色光出射領域５２ｂから出射する。第１色光出射領域５２ａと、第２色光出射領域５２ｂとは互いに重なる部分を有する。
各光源５０から出射された光は、対応する導光部４０を通過して導光部４０の光出射面５２から出射される。各導光部４０の光出射面５２から出射された光は、投影レンズ２４に入射する。上述のように、投影レンズ２４は、ＬＥＤ基板２２側とは反対側に凸面２４ｂを有する。投影レンズ２４に入射した光は、投影レンズ２４の凸面２４ｂから外側に出射される。
なお、図３に示す例とは異なり、複数の光源及びプライマリレンズの光出射面は、Ｎ行Ｍ列（Ｎ,Ｍは、任意の自然数）に配置されてもよく、少なくとも１つの光源は、他の発光素子の例としての１以上の半導体レーザ素子を含んでもよい。また、複数の光源には、少なくとも１つの組光源が含まれていればよい。また、１以上の組光源は、３以上の発光素子を含んでもよく、互いに頃なる３色以上の光を出射できてもよい。また、第１の色が明光色で、第２の色が昼白色である場合について説明した。しかし、第１の色と、第２の色は、電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色、明光色のうちから互いに異なるように選択されてもよい。ここで、電球色の色温度は、３０００Ｋ付近の温度であり、温白色の色温度は３５００Ｋ付近であり、白色の色温度は、４２００Ｋ付近である。また、昼白色の色温度は、５０００Ｋ付近であり、昼光色の色温度は、６５００Ｋ付近であり、明光色の色温度は、８０００Ｋ付近である。又は、１以上の組光源は、白色以外の１以上の光を出射できてもよい。
次に、図４、すなわち、前照灯２を含む前照灯システム７５の制御ブロック図を用いて、自動車１における前照灯２に関する制御について説明する。図４を参照して、前照灯システム７５は、照明システムの一例であり、前照灯２、カメラ３、バッテリ４、生体情報入力部５、及び制御部６を備える。前照灯システム７５では、カメラ３と、生体情報入力部５からの信号が、制御部６に入力される。前照灯２は、ＬＥＤ基板２２に加えて、駆動回路３１を備える。駆動回路３１は、バッテリ４に電気的に接続されている。駆動回路３１は、例えば前照灯２に含まれる５４個（５×９＋３×３）の第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１の夫々に対応する５４個のスイッチング部を有し、制御部６は、５４個のスイッチング部を互いに独立にオンオフ制御する。各スイッチング部は、例えば、トランジスタ等で構成される。制御部６にオン制御されたスイッチング部に対応する白色ＬＥＤ６０,６１にバッテリ４から電圧が印加され、当該白色ＬＥＤ６０,６１から光が出射される。また、駆動回路３１は、複数のスイッチング部を含む変圧回路３１ａを有する。制御部６からの変圧回路３１ａのスイッチング部への信号に基づいてバッテリ４から印加される電圧を各第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１毎に複数段階に変動可能になっている。
次に、図５乃至図８を用いて、カメラ３からの信号や生体情報入力部５からの信号を用いた制御例や、それらの信号を用いない制御例について説明する。図５は、プライマリレンズ２３の光出射面、プライマリレンズ２３の光入射面、及びＬＥＤ基板２２の発光面の関係を表す図である。詳しくは、図５（ａ）は、プライマリレンズ２３の光出射面を示す平面図であり、図５（ｂ）は、プライマリレンズ２３の光入射面を示す平面図である。また、図５（ｃ）は、ＬＥＤ基板２２の発光面を示す平面図である。また、図６は、前照灯２における色度分布を説明するための図である。詳しくは、図６（ａ）は、ＬＥＤ基板２２に含まれる全ての第２白色ＬＥＤ６１を点灯させたときに運転席から見たときの色度分布である。また、図６（ｂ）は、ＬＥＤ基板２２に含まれる全ての第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１を点灯させたときに運転席から見たときの色度分布である。なお、図６（ａ）,図６（ｂ）において、閉曲線７０は、前照灯２の照射領域の外縁を表し、閉曲線７１は、９つの組光源５０ｂの照射領域の外縁を表す。
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、組光源５０ｂに対応する導光合成部４０ａの光入射面５１ａは、単光源５０ａに対応する導光部４０の光入射面５１ｂの略２倍の面積を有する。他方、図５（ａ）に示すように、組光源５０ｂに対応する導光合成部４０ａの光出射面５４ａは、単光源５０ａに対応する導光部４０の光出射面５４ｂと略等しい面積を有する。導光合成部４０ａは、光の進行方向に垂直な切断面が光の進行方向に行くにしたがって徐々に小さくなる。その結果、明光色の光と昼白色の光を、導光合成部４０ａで効率的に合成できる。
また、図６（ａ）に示す場合と比較して、図６（ｂ）に示す場合は、閉曲線７１で囲まれた領域を、明光色の光と昼白色の光とを合成した光で照射できる。このため、前照灯２は、閉曲線７１で囲まれた領域を、明光色の光を含んだ光でより明るくより際立たせて照射できる。閉曲線７１で囲まれた領域は、第１色の光としての明光色で照射可能な特定領域を構成する。
図７は、自動車１の運転席から前方を見たときの図であり、自動車１で事故を抑制できる理由を説明するための図である。図６を用いて説明したように、自動車１では、照射領域の中央部を占める特定領域を、明光色の光を含んだ光で明るく際立たせて照らすことができる。したがって、道路上の領域Ｒ１を、道路の側方領域Ｒ２,Ｒ３よりも明るく際立たせて照射できる。よって、運転者が領域Ｒ１上の対向車や道路を横切っている歩行者を認識し易くなるので、対向車や歩行者との接触事故を抑制できる。
再度、図４を参照して、自動車１の運転者が、生体情報入力部５を介して年齢や白内障の有無やその進行状況を入力すると、制御部６は、生体情報入力部５からの生体情報を含んだ信号に基づいて第１白色ＬＥＤ６０と第２白色ＬＥＤ６１の点灯制御を実行する。一般的に、人は年齢が高くなると短波長の青色の光の感度が低下する。また、人が白内障を発症すると、青色の光の感度は症状の進行が進むにしたがって低下する。自動車１は、例えば制御部内や制御部外に記憶部を有し、当該記憶部には年齢及び白内障の進行の程度と、第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に印加する電圧の値とを関連付けたマップが記憶されている。制御部６は、生体情報を含んだ信号と、当該マップとに基づいて、第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に印加する電圧を特定し、特定した電圧が第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に印加されるように上述の各スイッチング部を制御する。
一例では、制御部６は、年齢が高くなるにしたがって、また白内障が進行するにしたがって、第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に印加する電圧を高くする。更には、制御部６は、年齢が高くなるにしたがって、また白内障が進行するにしたがって、昼白色の光を出射する第２白色ＬＥＤ６１に印加する電圧に対する明光色の光を出射する第１白色ＬＥＤ６０に印加する電圧の比が段階的に高くなる制御を行う。また、他の例では、制御部６は、生体情報を含んだ信号に限らず第２白色ＬＥＤ６１に印加する電圧を変化させないのに対し、第１白色ＬＥＤ６０に印加する電圧を年齢が高くなるにしたがって、また白内障が進行するにしたがって段階的に高くする制御を行う。
なお、自動車１が、年齢と、白内障の有無と、白内障の進行度合とを入力できる生体情報入力部５を有する場合について説明した。しかし、生体情報入力部は、年齢と、白内障の有無のみを入力できる構成でもよい。又は、生態情報入力部は、年齢のみを入力できる構成でもよい。又は、移動体は、生体情報入力部を有さなくてもよい。また、各第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に印加する電圧を段階的に変動できる場合について説明したが、各発光素子に印加する電圧は連続的に変動可能であってもよく、又は各発光素子に印加する電圧は変動不可能であってもよい。また、制御部６が、生体情報入力部５からの信号に基づいて各第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に印加する電圧を段階的に変動させる制御を行う場合について説明した。しかし、移動体が、少なくとも１つの発光素子に印加する電圧を連続的又は段階的に変更できる操作部を有し、移動体の運転者等が当該操作部を用いて当該少なくとも１つの発光素子に印加する電圧を変更できる構成でもよい。また、閉曲線７１で囲まれた領域を、第１白色ＬＥＤ６０のみからの明光色の光のみで照らしてもよい。
以上、前照灯２が、複数の光源５０が基板３３に実装されたＬＥＤ基板２２と、複数の光源５０の光出射側に配設されるプライマリレンズ２３と、プライマリレンズ２３に対してＬＥＤ基板２２側とは反対側に配置される投影レンズ２４とを備える。また、複数の光源５０には、第１色としての明光色の光と、第２色としての昼白色の光とを含む複数色の光を出射可能であって、互いに異なる色の光を出射する第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１を含む１以上の組光源５０ｂが含まれる。また、プライマリレンズ２３には、組光源５０ｂの光出射側に配置される光入射面５１ａと、この光入射面５１ａとは反対側の端部に配設される光出射面５４ａとを含んで明光色の光と昼白色の光を合成可能に導光する１以上の導光合成部４０ａが含まれる。また、組光源５０ｂから明光色の光を出射したときに、光出射面５２の第１色光出射領域５２ａから明光色の光が出射し、組光源５０ｂから昼白色の光を出射したときに、光出射面５２の第２色光出射領域５２ｂから昼白色の光が出射する。そして、第１色光出射領域５２ａと、第２色光出射領域５２ｂとは、互いに重なる部分を有する。
上記実施形態の前照灯２によれば、組光源５０ｂから明光色の光と昼白色の光を同時に出射するだけで、組光源５０ｂからの光で照射される閉曲線７１で囲まれた領域において、明光色の光と昼白色の光の合成を実行でき、調色を容易かつ確実に実行できる。また、明光色を出射する第１白色ＬＥＤ６０に供給する電力と、昼白色の光を出射する第２白色ＬＥＤ６１に供給する電力を調整するだけで、明光色の光の強度と、昼白色の光の強度も容易に調整でき、調色の自由度も高くなる。更には、明光色の光と昼白色の光が同一の導光合成部４０ａ内で合成されるため、導光合成部を用いずに明光色の光と昼白色の光とを調色する場合との比較において、調色むらも抑制できる。
また、前照灯２において、複数の第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１を個別に制御可能な制御部６を備えてもよい。また、制御部６は、１以上の特定の組光源５０ｂの夫々に含まれる第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１のうちで明光色の光を出射する第１白色ＬＥＤ６０を、選択的に駆動可能であってもよい。また、１以上の特定の組光源５０ｂの夫々に含まれる第１白色ＬＥＤ６０から出射される明光色の光で照射される領域は、前照灯２によって照射可能な領域のうちの特定の一部領域である閉曲線７１で囲まれた領域に偏在してもよい。
この構成によれば、特定領域である閉曲線７１で囲まれた領域を他の領域と異なる色の光で照射できる。よって、特定領域を他の領域と区別するように際立たせるマーキング照射を実現できる。
また、前照灯２において、各組光源５０ｂが、互いに異なる複数の色温度の明光色及び昼白色を出射する第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１を含んでもよい。
この構成によれば、運転者の視力に応じて照射する白色光を変更することができ、例えば、運転者が高齢者や白内障を患っている人の場合、照射する光を、より青色光等の波長が短い光のスペクトル強度が大きい白色光に変動させることができる。よって、運転者の視力に基づいて視界が悪くなる現象を抑制でき、運転中の事故を抑制できる。
また、自動車１は、複数の第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１を個別に制御可能な制御部６と、運転者の生体情報を入力する生体情報入力部５と、を備え、制御部６は、生体情報入力部５からの信号に基づいて１以上の組光源５０ｂを駆動制御してもよい。
この構成によれば、生体情報入力部５からの生体情報を含む信号によって照射する光を変更できる。そして、例えば、運転者が高齢者や白内障を患っている人の場合、前照灯２から出射される光を、照射領域の少なくとも一部で、より青色光等の波長が短い光のスペクトル強度が大きい光に変動させることができる。よって、運転者の視力に基づいて視界が悪くなる現象を抑制でき、運転中の事故を抑制できる。
次に、図７乃至図９を用いて、配光の自由度がより高い変形例の前照灯１０２と、カメラ３からの情報を利用した前照灯１０２の制御について説明する。図８は、変形例の前照灯１０２における、プライマリレンズ１２３の光入射面、及びＬＥＤ基板１２２の発光面の関係を表す図である。詳しくは、図８（ａ）は、プライマリレンズ１２３の光入射面を示す平面図であり、図８（ｂ）は、ＬＥＤ基板１２２の発光面の平面図である。また、図９は、変形例の前照灯１０２における色度分布を説明するための図である。詳しくは、図９（ａ）は、ＬＥＤ基板１２２に含まれる全ての第２白色ＬＥＤ６１を点灯させたときに運転席から見たときの色度分布を表す図である。また、図９（ｂ）は、全ての第２白色ＬＥＤ６１と、１つの第１白色ＬＥＤ６０を点灯させたときに運転席から見たときの色度分布を表す図である。また、図９（ｃ）は、全ての第２白色ＬＥＤ６１と、ＬＥＤ基板１２２において周辺に位置する第１白色ＬＥＤ６０のみを点灯させたときに運転席からみたときの色度分布を表す図である。
図８（ｂ）に示すように、変形例の前照灯１０２では、５行９列に配置される全ての光源１５０が、組光源５０ｂであり、各光源１５０が、第１色としての明光色を出射する第１白色ＬＥＤ６０と、第２色としての昼白色を出射する第２白色ＬＥＤ６１とで構成される。変形例の前照灯１０２は、５行９列に配置される全ての光源１５０が組光源５０ｂである点と、この点に付随して変更される点が、前照灯２と異なり、その他の構成は前照灯２と同一である。例えば、変形例の前照灯１０２は、前照灯２と同様に、各第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１が、制御部によって他の第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に対して独立に駆動制御される。
図８（ｂ）及び図９（ｂ）を参照して、ＬＥＤ基板１２２の発光面を前側から見た図８（ｂ）の紙面において、右から２番目の列で下から２行目に配設される組光源５０ｂの第１白色ＬＥＤ６０ａが点灯したとする。すると、運転席から見た図９（ｂ）の紙面において、右側上部に位置する領域Ｒ４が第１白色ＬＥＤ６０からの明光光で照射される。前照灯１０２では、全ての光源１５０が、組光源であり、各第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１が、制御部によって第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１に対して独立に駆動制御される。よって、運転席から見た図において、所望の局所領域を、明光色の光、昼白色の光、及びそれらの光を合成してなる合成光のいずれかの光で照射でき、所望の光で照射できる。その結果、配光の自由度が格段に高くなる。
図９（ｃ）を参照して、配光の１例を説明すると、全ての第２白色ＬＥＤ６１と、ＬＥＤ基板１２２において周辺に位置する第１白色ＬＥＤ６０を点灯させたとする。この場合、運転席からは、中央部を取り囲む周辺領域Ｒ５が、明光色を含んだ光で照射され、当該周辺領域Ｒ５を、明るく見せることができ、際立たせることができる。
したがって、この場合、図７を参照して、道路上の領域Ｒ１よりも見えにくい道路の側方領域Ｒ２,Ｒ３を明るく見せることができ、際立たせることができる。よって、道路の側方領域Ｒ２,Ｒ３に存在して、道路脇から飛び出そうとする歩行者等が見易くなり、歩行者等との接触事故を大きく低減できる。
変形例の前照灯１０２では、所望の局所領域を所望の光で照射でき、配光の自由度が高い。したがって、カメラ３からの情報を有効利用し易い。例えば、制御部は、カメラ３からの信号を受けて、照射領域のうちで検知対象の一例としての歩行者が存在する領域を特定する。そして、当該歩行者が存在する領域の下側に対応する組光源５０ｂの第１白色ＬＥＤ６０を駆動し、歩行者の足元を明るく際立った光で照射する。このようにすれば、運転者が歩行者に気が付き易いだけでなく、歩行者にも車両が近づいていることを注意喚起でき、自動車と歩行者の接触事故を大きく低減できる。なお、変形例の前照灯システムでは、人を検知可能であって、制御部に信号を出力する人感センサがカメラ３であったが、人感センサは、赤外線センサやカメラ以外の画像センサで構成されてもよい。
以上、図８及び図９で説明した変形例のように、照射可能な領域のうちの特定の一部領域である特定領域が、照射可能な領域のうちで周辺に位置する周辺領域Ｒ５に含まれてもよい。
この構成によれば、例えば道路上の領域Ｒ１よりも見えにくい道路の側方領域Ｒ２,Ｒ３を明るく見せることができ、運転者が道路脇から飛び出そうとする歩行者等が見易くなり、歩行者等との接触事故を大きく低減できる。
また、前照灯システムが、前照灯１０２を備えてもよい。そして、前照灯１０２が、複数の第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１を個別に制御可能な制御部を備えてもよい。また、制御部は、１以上の特定の組光源５０ｂの夫々に含まれる複数の第１及び第２白色ＬＥＤ６０,６１のうちで明光色の光を出射する第１白色ＬＥＤ６０を選択的に駆動可能であってもよい。また、１以上の特定の組光源５０ｂの夫々に含まれる第１白色ＬＥＤ６０から出射される明光色の光で照射される領域は、照射可能な領域のうちの特定の一部領域である特定領域に偏在してもよい。また、前照灯システムが、人を検知可能であって、制御部に信号を出力するカメラ３を備えてもよい。また、制御部は、カメラ３が検知した歩行者の下側領域に特定領域を一致させるように１以上の組光源５０ｂを駆動制御してもよい。
この構成によれば、歩行者の足元を明るく際立った光で照射できる。よって、上述のように、運転者が歩行者に気が付き易いだけでなく、歩行者にも車両が近づいていることを注意喚起でき、自動車と歩行者の接触事故を大きく低減できる。
次に、図１０を用いて、投影レンズのフォーカス面に対するプライマリレンズの光出射面の好適な相対位置について説明する。図１０（ａ）は、変形例の前照灯２０２における、投影レンズ２２４に対するプライマリレンズ２２３の相対位置を表す図である。また、図１０（ｂ）は、更なる変形例の前照灯３０２における、投影レンズ３２４に対するプライマリレンズ３２３の相対位置を表す図である。
図１０（ａ）を参照して、変形例の前照灯２０２では、プライマリレンズ２２３が、複数の導光合成部２４０ａを含む。また、図示しないが、基板が、矩形状の表側面を有し、複数の光源は、行方向が表側面の長手方向に一致すると共に列方向が図１０（ａ）に矢印Ａで示す表側面の幅方向に一致するように基板にマトリクス状に実装される。また、各導光合成部２４０ａの長さは、その導光合成部２４０ａに列方向に隣り合う導光合成部２４０ａの長さと異なる。また、各導光合成部２４０ａの光出射面２５２は、湾曲し、組光源２５０ｂ側が凸になっている。また、複数の導光合成部２４０ａの光出射面２５２で構成される投影レンズ２２４側の面も、湾曲し、組光源２５０ｂ側が凸になっている。また、投影レンズ２２４は光が出射される側（紙面の右側）に凸面２２４ａを有し、投影レンズ２２４のフォーカス面２８０は、組光源２５０ｂ側が凸の形状になっている。光出射面２５２は、投影レンズ２２４のフォーカス面２８０に沿うように湾曲している。また、投影レンズ２２４のフォーカス面２８０は、光出射面２５２の近傍に配置される。
また、図１０（ｂ）を参照して、他の変形例の前照灯３０２では、複数の導光合成部３４０ａを含む。また、図示しないが、基板が、矩形状の表側面を有し、複数の光源は、行方向が表側面の長手方向に一致すると共に列方向が図１０（ｂ）に矢印Ｂで示す表側面の幅方向に一致するように基板にマトリクス状に実装される。また、各導光合成部３４０ａの長さは、その導光合成部３４０ａに列方向に隣り合う導光合成部３４０ａの長さと異なる。また、各導光合成部３４０ａの光出射面３５２は、湾曲し、投影レンズ３２４側が凸になっている。また、複数の導光合成部３４０ａの光出射面３５２で構成される投影レンズ３２４側の面も、湾曲し、投影レンズ３２４側が凸になっている。また、投影レンズ３２４が組光源３５０ｂ側（紙面の左側）に凸面３２４ａを有し、投影レンズ３２４のフォーカス面３８０は、投影レンズ３２４側が凸の形状になっている。光出射面３５２は、投影レンズ３２４のフォーカス面３８０に沿うように湾曲している。投影レンズ３２４のフォーカス面３８０は、光出射面３５２の近傍に配置される。
以上、変形例の前照灯２０２,３０２のように、プライマリレンズ２２３,３２３が、複数の導光合成部２４０ａ,３４０ａを含んでもよい。また、基板が、矩形状の表側面を有し、複数の光源は、行方向が表側面の長手方向に一致すると共に列方向が表側面の幅方向に一致するように基板にマトリクス状に実装されてもよい。また、各導光合成部２４０ａ,３４０ａの長さは、その導光合成部２４０ａ,３４０ａに列方向に隣り合う導光合成部２４０ａ,３４０ａの長さと異なってもよい。
この場合、基板上で列方向に隣り合う組光源２５０ｂ,３５０ｂ同士の距離を長くできるので、配線の実装等が容易になって光源基板の製造が容易になる。また、列方向に隣り合う発光素子同士の距離も長くできるので、光源基板に熱がこもりにくくなって発光素子が熱で劣化することを抑制できる。
また、変形例の前照灯２０２,３０２のように、導光合成部２４０ａ,３４０ａの光出射面２５２,３５２は湾曲してもよい。
この場合、前照灯２０２,３０２から出射された複数の光の位相を揃え易くなって、鮮明な光が出射し易くなる。
また、変形例の前照灯２０２のように、光出射面２５２は、組光源２５０ｂ側が凸になっていてもよい。
この場合、前照灯２０２から出射された複数の光の位相を更に揃え易くなって、より鮮明な光が出射し易くなる。
また、変形例の前照灯２０２,３０２のように、光出射面２５２,３５２は、投影レンズ２２４,３２４のフォーカス面２８０,３８０に沿うように湾曲してもよい。
この場合、前照灯２０２,３０２から出射された複数の光の位相が一致し易くなって、鮮明度が高い光が出射し易くなる。
また、変形例の前照灯２０２,３０２のように、光出射面２５２,３５２の近傍に投影レンズ２２４,３２４のフォーカス面２８０,３８０が配置されてもよい。
この場合、前照灯２０２,３０２から出射された複数の光の位相がより一致し易くなって、更に鮮明度が高い光が出射し易くなる。
以上、２つの例で、投影レンズ２２４,３２４のフォーカス面２８０,３８０に対するプライマリレンズ２２３,３２３の光出射面の好適な相対位置について説明した。しかし、投影レンズの形状や、投影レンズのフォーカス面に対するプライマリレンズの光出射面の好適な相対位置が、図１０に示す例に限られないことは言うまでもない。例えば、投影レンズは、一方側面と他方側面の両方が凸面であってもよく、一方側面と他方側面の両方が凹面であってもよい。そして、この場合でも、導光合成部の光出射面が、投影レンズのフォーカス面に沿うように湾曲していると好ましい。
尚、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
例えば、前照灯の全ての光源が組光源で、各組光源が、赤色光を出射する赤色発光素子、緑色光を出射する緑色発光素子、及び青色光を出射する青色発光素子で構成されてもよい。そして、各発光素子が、他の発光素子と独立に制御可能であって、組光源に含まれる各発光素子に印加する電圧を連続的に変動できるようにしてもよい。この場合、各組光源で、赤色発光素子に印加する電圧、緑色発光素子に印加する電圧、及び青色発光素子に印加する電圧を適宜調整することで、各組光源が、全ての可視光の色領域の光を出射できる。よって、所望の領域を、所望の色で照らすことができる。
また、上記実施形態では、光源５０から出射される光が可視光である場合について説明した。しかし、光源から出射される光に可視光でない１以上の光が含まれてもよい。例えば、自動運転される車両では、人が運転する必要がないので、光源から出射される光が可視光である必要はない。したがって、光源から出射される光は、人を検知可能であって制御部に信号を出力する人感センサ、例えばカメラが人物や物を特定できる光であればよく、光源から出射される光は、例えば紫外光や赤外光等を含んでもよい。
また、上記実施形態では、発光素子から出射される光の明るさを、発光素子に印加する電圧を変動させて制御する方法について説明した。しかし、発光素子に供給する電流を制御することによって、各発光素子から出射される光の明るさを制御してもよい。より詳しくは、照明装置が、各発光素子に流れる電流を検出する電流検出部を有してもよい。そして、当該電流検出部からの信号を受けた制御部が、発光素子用ドライバＩＣ（例えば、ＬＥＤ用ドライバＩＣ）に外部から入力するパルス幅変調信号を調整することによって調光（発光素子の明るさを調整すること）を行ってもよい。このように、パルス幅変調（PWM：Pulse Width Modulation）調光方式で発光素子に供給する電流を制御して調光を行ってもよい。又は、当該電流検出部からの信号を受けた制御部が、外部から供給する電圧値を、可変抵抗等などを使ってアナログ的に変化させることによって、発光素子に供給する電流量を変化させて調光を行ってもよい。このように、アナログ調光方式で発光素子に供給する電流を制御して調光を行ってもよい。又は、それ以外の方式、例えば位相調光方式等で、発光素子に供給する電流量を変化させて調光を行ってもよい。そして、これらの方式によって、適宜、光源基板に供給する電流を変動させて、各発光素子の調光を独立に実行してもよく、各発光素子の調光を他の１以上の発光素子と関連づけて実行してもよい。
また、移動体が、自動車である場合について説明したが、移動体は、乗り物であればよく、自動車以外の車両、船舶、飛行機等であってもよい。また、照射装置が、前照灯２,１０２である場合について説明したが、照射装置は、乗り物以外の設備や機械に搭載されてもよい。
１ 自動車、 ２,１０２,２０２,３０２ 前照灯、 ３ カメラ、 ５ 生体情報入力部、 ６ 制御部、 ２２,１２２ ＬＥＤ基板、 ２３,１２３ プライマリレンズ、 ２４,２２４,３２４ 投影レンズ、 ３３ 基板、 ４０ａ,２４０ａ 導光合成部、 ５０,１５０ 光源、 ５０ｂ,２５０ｂ,３５０ｂ 組光源、 ６０,６０ａ 第１白色ＬＥＤ、 ６１ 第２白色ＬＥＤ、 ５１ａ 導光合成部の光入射面、 ５２ａ 第１色光出射領域、 ５２ｂ 第２色光出射領域、 ５４ａ,２５２,３５２ 導光合成部の光出射面、 ７５ 前照灯システム、 ２８０,３８０ 投影レンズのフォーカス面、 Ｒ５ 周辺領域。

Claims (12)

  1. 複数の光源が基板に実装された光源基板と、
    前記複数の光源の光出射側に配設される導光部材と、
    前記導光部材に対して前記光源基板側とは反対側に配置される投影レンズと、を備える照明装置であって、
    前記複数の光源には、第１色の光と第２色の光とを含む複数色の光を出射可能な複数の発光素子を含む１以上の組光源が含まれ、
    前記導光部材には、前記組光源の光出射側に配置される光入射面と、この光入射面とは反対側の端部に配設される光出射面とを含んで前記複数色の光を合成可能に導光する１以上の導光合成部が含まれ、
    前記組光源から前記第１色の光を出射したときに前記光出射面において前記第１色の光が出射する第１色光出射領域と、前記組光源から前記第２色の光を出射したときに前記光出射面において前記第２色の光が出射する第２色光出射領域とは、互いに重なる部分を有する、照明装置。
  2. 前記複数の発光素子を個別に制御可能な制御部を備え、
    前記制御部は、１以上の特定の前記組光源の夫々に含まれる前記複数の発光素子のうちで前記第１色の光を出射する第１発光素子を選択的に駆動可能であり、
    前記１以上の特定の組光源の夫々に含まれる前記第１発光素子から出射される前記第１色の光で照射される領域は、前記照明装置によって照射可能な領域のうちの特定の一部領域である特定領域に偏在する、請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記特定領域は、前記照射可能な領域のうちで周辺に位置する周辺領域に含まれる、請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記各組光源は、互いに異なる複数の色温度の白色光を出射する複数の白色発光素子を含む、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の照明装置。
  5. 前記導光部材が、複数の前記導光合成部を含み、
    前記基板は、矩形状の表側面を有し、
    前記複数の光源は、行方向が前記表側面の長手方向に一致すると共に列方向が前記表側面の幅方向に一致するように前記基板にマトリクス状に実装され、
    前記各導光合成部の長さは、その導光合成部に前記列方向に隣り合う前記導光合成部の長さと異なる、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の照明装置。
  6. 前記光出射面は、湾曲している、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の照明装置。
  7. 前記光出射面は、前記組光源側が凸になっている、請求項６に記載の照明装置。
  8. 前記光出射面は、前記投影レンズのフォーカス面に沿うように湾曲している、請求項６又は７に記載の照明装置。
  9. 前記光出射面の近傍に前記投影レンズのフォーカス面が配置される、請求項６乃至８のいずれか１つに記載の照明装置。
  10. 請求項２に記載の照明装置と、
    人を検知可能であって、前記制御部に信号を出力する人感センサと、を備え、
    前記制御部は、前記人感センサが検知した対象の下側領域に前記特定領域を一致させるように前記１以上の組光源を駆動制御する、照明システム。
  11. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の照明装置、又は請求項１０に記載の照明システムを備える、移動体。
  12. 前記複数の発光素子を個別に制御可能な制御部と、
    運転者の生体情報を入力する入力部と、を備え、
    前記制御部は、前記入力部からの信号に基づいて前記１以上の組光源を駆動制御する、請求項１１に記載の移動体。
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