JP5539796B2 - 車両用前照灯システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数のシェードを切り換えて配光パターンを変化させる車両用前照灯に関する。
車両用前照灯装置は、光源からの光を直接前方に向けるか光源からの光をリフレクタで前方へ反射させてロービームまたはハイビームを照射するようになっている。ロービームとハイビームとでは照射するビームの配光パターンが異なる。異なる配光パターンを形成する場合、２つの光源を用いてそれぞれの光源の点灯切り換えを行ってロービームとハイビームの切り換える車両用前照灯装置がある。また、単一の光源により照射されるビームの一部を遮ることによりロービーム用の配光パターンを形成し、遮らないときに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も知られている。前者の場合は４灯式のいわゆる配光固定式前照灯であり、後者の場合は２灯式のいわゆる配光可変式前照灯として構成している。
光源が単一の場合におけるビーム切り換え方法の１つとして、シェードと呼ばれる遮光部材を形成したい配光パターンに応じて移動させてビーム切り換えを行う方法が提案されている。例えば、水平支持軸回りに回転可能な回転シェードが提案されている。この回転シェードは、モータ等のアクチュエータを備えたビーム切換装置により回転する。回転シェードの外周面上には軸方向に複数の稜線部が形成されている。ある稜線部は、左側通行時に使用可能なロービーム用の配光パターンを形成し、別の稜線部は右側通行時に使用可能なロービーム用の配光パターンを形成する。また、特許文献１には、光源の光軸に対して垂直方向に進退可能であるシェードを複数備えることにより、複数種類のハイビーム用の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。
特開２０１０−４０４５９号公報
車両用前照灯装置では、前走車や対向車、歩行者などに対し不快感を伴う眩しさ、いわゆる「グレア」を与えないような配光パターンを形成することが望ましい。しかしながら、特許文献１のような複数のシェードを切り換えることで配光パターンを変化させる構造の車両用前照灯装置では、あるシェードから別のシェードに切り換える際にシェードの隙間から光源の光が漏れてグレアを発生させることがある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、複数枚のシェードを切り換えて配光パターンを可変とする車両用前照灯装置において、グレアの発生を抑制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車両用前照灯システムは、光源からの光に対する遮光領域がそれぞれ異なるような形状に形成された複数のシェードと、複数のシェードをそれぞれ独立に、投影レンズの焦点面またはその近傍である進出位置と配光パターンに影響を与えない後退位置との間で移動するように構成されたシェード駆動部と、車両の走行する環境に応じて車両の前方に形成すべき配光パターンを決定する配光パターン決定部と、配光パターン決定部により決定された配光パターンに対応する新たなシェードを進出位置に移動させるとともに、配光パターン決定部による決定前の配光パターンに対応する以前のシェードを後退位置に移動させる制御信号をシェード駆動部に発するシェード制御部と、を備える。シェード制御部は、以前のシェードを新たなシェードで置き換える際に、新たなシェードで遮光されるべき領域からの漏光を防止するように制御する。
この態様によると、以前のシェードを新たなシェードで置き換えることで配光パターンを変化させるときに、シェード制御部によって新たなシェードで遮光されるべき領域からの漏光を防止するような適切なタイミングで各シェードが移動される。したがって、配光パターンの切り換え中のグレアの発生を抑制することができる。
シェード制御部は、以前のシェードを新たなシェードで置き換える際に、新たなシェードを後退位置から進出位置まで移動させた後に、以前のシェードを進出位置から後退位置まで移動させるように制御してもよい。これによると、例えば水平線より上方に遮光領域を有する配光パターン間で切換を行うとき、以前のシェードが後退位置に移動を開始する前に新たなシェードを先に進出位置に移動させておくことで、新たなシェードで遮光されるべき領域からの光でグレアが発生するのを防止することができる。
複数のシェードは三枚以上からなり、そのうち少なくとも二枚は、進出位置にあるときに各シェードのカットライン形成部分が投影レンズの焦点面に一致するように構成されるとともに、その他のシェードは進出位置にあるときに各シェードのカットライン形成部分が投影レンズの焦点面の前方または後方にずれて位置するように構成されており、焦点面に一致する二枚のシェード間で置き換えを実行する場合、シェード制御部は、以前のシェードを進出位置から後退位置に移動させる前に、その他のシェードを後退位置から進出位置に移動させるように制御してもよい。これによると、カットライン形成部分が投影レンズの焦点面に一致する二枚のシェード同士が焦点面で干渉するような事態を回避することができる。
シェード駆動部は、シェードを駆動するためのソレノイドおよびモータを含んで構成され、各シェードはソレノイドまたはモータと一対一に対応してもよい。これによると、複数枚のシェードがそれぞれ別々のアクチュエータで駆動されるので、各シェードを独立して駆動することができる。したがって、複数シェード間での作動開始タイミングの調整が容易になる。
本発明の別の態様は、制御装置である。この装置は、光源からの光に対する遮光領域がそれぞれ異なるような形状に形成された複数のシェードを有し、複数のシェードをそれぞれ独立に、投影レンズの焦点面またはその近傍である進出位置と配光パターンに影響を与えない後退位置との間で移動することで異なる配光パターンを形成可能に可能な構成された車両用前照灯の制御装置であって、車両の走行する環境に応じて車両の前方に形成すべき配光パターンを決定する配光パターン決定部と、配光パターン決定部により決定された配光パターンに対応する新たなシェードを進出位置に移動させるとともに、配光パターン決定部による決定前の配光パターンに対応する以前のシェードを後退位置に移動させる制御信号をシェード駆動部に発するシェード制御部と、を備える。シェード制御部は、以前のシェードを新たなシェードで置き換える際に、新たなシェードで遮光されるべき領域からの漏光を防止するように制御する。
本発明のさらに別の態様は、車両用前照灯である。この車両用前照灯は、光源からの光に対する遮光領域がそれぞれ異なるような形状に形成された複数のシェードと、複数のシェードをそれぞれ独立に、投影レンズの焦点面またはその近傍である進出位置と配光パターンに影響を与えない後退位置との間で移動するように構成されたシェード駆動部と、を備え、配光パターンを変更する外部からの制御信号に応じて第１のシェードから第２のシェードに切り換える際に、第２のシェードで遮光されるべき領域からの漏光を防止するようなタイミングで第１のシェードおよび第２のシェードを駆動するように構成される。
本発明によれば、複数枚のシェードを切り換えて配光パターンを可変とする車両用前照灯装置において、グレアの発生を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る車両用前照灯システムで使用される車両用前照灯の内部構造を説明する概略断面図である。 上述のように構成された車両用前照灯と、車両の前方を撮像するように車両に配置されたカメラと、車両用前照灯における配光パターンの形成を制御する制御装置とを含む、車両用前照灯システムの構成図である。 投影レンズ側から観察したときのシェード機構、灯具ハウジングおよびバルブの斜視図である。 ソレノイドとハイ／ロー切換用シェードとを接続するリンク機構の拡大側面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る車両用前照灯装置において、シェード駆動部のタイミング制御の一例を説明する図である。 本実施形態に係る車両用前照灯装置において、シェード駆動部の改善されたタイミング制御を説明する図である。 別の実施形態に係るシェード機構の構成を示す拡大側面図である。 （ａ）は、左側の車両用前照灯で形成される配光パターンを示し、（ｂ）はこのときのシェードの配置を示す図である。 （ａ）は、右側の車両用前照灯で形成される配光パターンを示し、（ｂ）はこのときのシェードの配置を示す図である。 図９に示した左右の車両用前照灯で形成される配光パターンを合成した様子を示す図である。 可視光カットフィルタで形成されたシェードで左片ハイビームを形成した実施例を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施例の構造を示す模式図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯システム１００で使用される車両用前照灯２１０の内部構造を説明する概略断面図である。図１は、灯具の光軸Ｘを含む鉛直平面によって切断された車両用前照灯２１０を灯具左側から見た断面を示している。車両用前照灯２１０は車両の車幅方向の左右に１灯ずつ配置される配光可変式前照灯であり、その構造は実質的に左右同等なので、以下では特に区別することなく説明する。
車両用前照灯２１０は、車両前方方向に開口部を有するランプボディ２１２とこのランプボディ２１２の開口部を覆う透明カバー２１４で形成される灯室２１６を有する。灯室２１６には、光を車両前方方向に照射する灯具ユニット１０が収納されている。灯具ユニット１０の一部には、当該灯具ユニット１０の揺動中心となるピボット機構２１８ａを有するランプブラケット２１８が形成されている。ランプブラケット２１８はランプボディ２１２の内壁面に立設されたボディブラケット２２０とネジ等の締結部材によって接続されている。したがって、灯具ユニット１０は灯室２１６内の所定位置に固定されると共に、ピボット機構２１８ａを中心として、例えば前傾姿勢または後傾姿勢等に姿勢変化可能となる。
また、灯具ユニット１０の下面には、曲線道路走行時等に進行方向を照らす曲線道路用配光可変前照灯（Adaptive Front-lighing System:ＡＦＳ）を構成するためのスイブルアクチュエータ２２２の回転軸２２２ａが固定されている。スイブルアクチュエータ２２２は車両側から提供される操舵量のデータやナビゲーションシステムから提供される走行道路の形状データ、前方車と自車の相対位置の関係等に基づいて灯具ユニット１０をピボット機構２１８ａを中心に進行方向に旋回（スイブル：swivel）させる。その結果、灯具ユニット１０の照射領域が車両の正面ではなく曲線道路のカーブの先に向き、運転者の前方視界を向上させる。スイブルアクチュエータ２２２は、例えばステッピングモータで構成することができる。なお、スイブル角度が固定値の場合には、ソレノイドなども利用可能である。
スイブルアクチュエータ２２２は、ユニットブラケット２２４に固定されている。ユニットブラケット２２４には、ランプボディ２１２の外部に配置されたレベリングアクチュエータ２２６が接続されている。レベリングアクチュエータ２２６は例えばロッド２２６ａを矢印Ｍ、Ｎ方向に伸縮させるモータなどで構成されている。ロッド２２６ａが矢印Ｍ方向に伸長した場合、灯具ユニット１０はピボット機構２１８ａを中心として後傾姿勢になるように揺動する。逆にロッド２２６ａが矢印Ｎ方向に短縮した場合、灯具ユニット１０はピボット機構２１８ａを中心として前傾姿勢になるように揺動する。灯具ユニット１０が後傾姿勢になると、光軸を上方に向けるレベリング調整ができる。また、灯具ユニット１０が前傾姿勢になると、光軸を下方に向けるレベリング調整ができる。このような、レベリング調整をすることで車両姿勢に応じた光軸調整ができる。その結果、車両用前照灯２１０による前方照射の到達距離を最適な距離に調整することができる。
灯室２１６の内壁面、例えば、灯具ユニット１０の下方位置には、灯具ユニット１０の点消灯制御や配光パターンの形成制御を実行する灯具制御部４０が配置されている。この灯具制御部４０は、スイブルアクチュエータ２２２、レベリングアクチュエータ２２６等の制御も実行する。
灯具ユニット１０は、複数のシェード１２ａ〜１２ｃを含むシェード機構１８、光源としてのバルブ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。バルブ１４は、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。本実施形態では、バルブ１４をハロゲンランプで構成する例を示す。リフレクタ１６はバルブ１４から放射される光を反射する。そして、バルブ１４からの光およびリフレクタ１６で反射した光は、その一部がシェード１２ａ〜１２ｃを経て投影レンズ２０へと導かれる。
投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸Ｘ上に配置され、バルブ１４は投影レンズ２０の後方焦点面よりも後方側に配置される。投影レンズ２０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、後方焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具ユニット１０前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。
シェード機構１８は、複数枚の板状のシェード１２ａ〜１２ｃを含む。一例として、シェード１２ａはハイ／ロー切換用シェード、シェード１２ｃは片ハイビーム用シェード、シェード１２ｂはＶビーム用シェードであるが、これ以外にも任意の形状のシェードを組み合わせることができる。シェード機構１８は、投影レンズ２０の後方焦点Ｆを含む後方焦点面の近傍に、各シェード１２ａ〜１２ｃを移動するように構成される。そして、光軸Ｘ上に位置する１２ａ〜１２ｃの稜線部の形状に従う配光パターンが形成される。例えば、シェード機構１８のシェード１ａ〜１２ｃのいずれか１つを光軸Ｘ上に移動させてバルブ１４から照射された光の一部を遮光することで、ロービーム用配光パターンまたは一部にロービーム用配光パターンの特徴を含む配光パターンを形成する。また、光軸Ｘ上にシェードを移動させずにバルブ１４から照射された光を非遮光とすることでハイビーム用配光パターンを形成する。
本実施形態では、シェード１２ａ〜１２ｃのうち二枚がそれぞれ直流モータ（図示せず）で駆動され、一枚がソレノイド（図示せず）で駆動される。なお、以下の説明では、シェードの上端が光軸Ｘの位置にあり、バルブ１４およびリフレクタ１６から照射される光を遮るときを「進出位置」と、シェードの上端が光軸Ｘから離れ、光を遮らないときを「後退位置」と呼ぶ。
本実施形態では、ハイ／ロー切換用シェード１２ａと片ハイビーム用シェード１２ｂの中間に焦点Ｆが位置するように各シェードが配置されることが好ましい。すなわち、片ハイビーム用シェード１２ｂが進出位置にあるとき、その先端が焦点Ｆに来るように配置される。また、片ハイビーム用シェード１２ｂが後退位置にあるとき、ハイ／ロー切換用シェード１２ａが進出位置にあるとき、その先端が焦点Ｆに来るように配置される。Ｖビーム用シェード１２ｃは、焦点Ｆよりもバルブ１４側にずれて配置される。
従来、並列する複数枚のシェードを切り換えて配光パターンを可変とする車両用前照灯では、ロービームのような使用頻度の高い配光パターンを形成するシェードが焦点Ｆに位置するように配置していた。このようにすると、他のシェードは焦点からかなり外れて位置することになるので、他のシェードを使用して配光パターンを形成した場合、色収差によりカットオフライン近傍に色が発生したり、ピンぼけによりカットオフラインが不鮮明になるなどの問題があった。
これに対し、上記のように二枚のシェードの中間に焦点Ｆが来るように配置すると、ハイ／ロー切換用シェード１２ａと片ハイビーム用シェード１２ｂとを同時に使用するときには焦点Ｆにシェードが位置することになるため、カットオフラインの鮮明な配光が実現される。また、ハイ／ロー切換用シェード１２ａまたは片ハイビーム用シェード１２ｂを単独で使用する場合でも、焦点Ｆと各シェード間の距離が近くなるため、色収差によりカットオフライン近傍での色の発生やピンぼけの発生を軽減することができる。
図２は、上述のように構成された車両用前照灯２１０と、車両の前方を撮像するように車両に配置されたカメラ３０と、車両用前照灯２１０における配光パターンの形成を制御する制御装置５０とを含む、車両用前照灯システム１００の構成図である。
図２において、制御装置５０について示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子で実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
カメラ３０は、前走車や対向車、歩行者などの対象物を検出するために対象物の認識手段として車両の前方に設置される。カメラ３０は、制御装置５０の制御専用のものでもよいし、他のシステムと共用するカメラでもよい。
制御装置５０は、カメラ３０の撮像画像に基づき、車両用前照灯２１０に対して適切な配光パターンを指示する。制御装置５０は、車両検出部５２、配光パターン決定部５４、マップ格納部５６、シェード制御部５８を含む。
車両検出部５２は、カメラ３０から車両の前方を撮像した画像データを受けて、車両を示す特徴点を画像データ内で探索することで、先行車や対向車の位置を検出する。このような車両位置の検出は周知であるので、詳細な説明を省略する。
配光パターン決定部５４は、基本的に、車両検出部５２で検出された前走車の有無およびその位置の変化に応じた最適な配光パターンで車両前方を照射すべく、左右の車両用前照灯２１０で形成する配光パターンを決定する。決定された配光パターンはシェード制御部５８に送られる。
マップ格納部５６は、前走車の位置に基づき配光パターン決定部５４が配光パターンを決定するためのマップを保持する。このマップは、前方画像内の前走車の水平方向および垂直方向の位置に応じて対応する配光パターンが定められている二次元マップであってもよいし、または前方画像を複数の区画に分割し、前走車の位置する各区画について対応する配光パターンが定められているテーブル形式のものであってもよい。
例えば、自車の前方に先行車や対向車が検出された場合には、配光パターン決定部５４は、マップ格納部５６内のマップを参照して、ロービーム用合成配光パターンを形成してグレアを防止するべきであると判定する。また、配光パターン決定部５４は、自車の前方に先行車や対向車が検出されない場合には、照射範囲を広げたハイビーム用合成配光パターンを形成して運転者の視界を向上させるべきであると判定する。
また、配光パターン決定部５４は、交通法規が左側通行の地域の場合で前走車が存在せず対向車または歩行者が存在する場合には、マップ格納部５６内のマップを参照して、自車線側のみハイビームとする特殊ハイビーム用配光パターンの１つである左片ハイ合成配光パターンを形成すべきと判定する。また、前走車のみ存在し対向車または歩行者が存在しない場合には、対向車線側のみをハイビームにする特殊ハイビーム用配光パターンの１つである右片ハイ合成配光パターンを形成すべきと判定する。
上記以外にも、左右の車両用前照灯２１０で異なる形状のシェードを組み合わせることで、任意の形状の合成配光パターンを形成することができる。このような前走車の位置に応じて配光パターンを可変とするＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）システム自体は周知であるから、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
シェード制御部５８は、配光パターン決定部５４で決定された配光パターンが実施されるように、車両用前照灯２１０の灯具制御部４０に対して対応する制御信号を出力する。
車両用前照灯２１０は、灯具制御部４０、電力回路６０、バルブ１４、シェード機構１８を含む。
灯具制御部４０は、制御装置５０からの信号を受けて、決定された配光パターンが車両用前照灯で形成されるように、電力回路６０を通じてシェード機構１８を制御する。
シェード機構１８は、シェード１２ａ〜１２ｃと、シェード駆動部２９を含む。シェード駆動部２９はシェードの駆動手段としてソレノイド２８と、モータ２８ｂおよび２８ｃを含む。ハイ／ロー切換用シェード１２ａはソレノイド２８により駆動され、片ハイビーム用シェード１２ｂは第１のモータ２８ｂにより駆動され、Ｖビーム用シェード１２ｃは第２のモータ２８ｃにより駆動される。このように、三枚のシェードのそれぞれについて別個の駆動手段を割り当てることで、各シェードを独立して動作させることが可能になる。
続いて、図２の車両用前照灯システムの作用について述べる。車両検出部５２はカメラ３０で撮像された画像を解析して前走車の位置を検出する。配光パターン決定部５４は、マップ格納部５６内のマップを参照して、車両用前照灯２１０で形成すべき配光パターンを決定する。シェード制御部５８は、決定された配光パターンを形成するシェードが進出位置に移動させる制御信号を灯具制御部４０に発信する。灯具制御部４０は、制御信号にしたがって各シェード１２ａ〜１２ｃの動作を制御する。
図３は、投影レンズ２０側から観察したときのシェード機構１８、灯具ハウジング１７およびバルブ１４の斜視図である。
ハイ／ロー切換用シェード１２ａは、進出位置にあるとき、ロービーム用配光パターンを、後退位置にあるときハイビーム用配光パターンを形成するシェードである。ハイ／ロー切換用シェード１２ａは段の付けられた板状であり、その上端が光軸Ｘ上に位置するように取り付けられる。ハイ／ロー切換用シェード１２ａの上端の辺は、ロービームのカットオフラインの形状となるように加工されている。ハイ／ロー切換用シェード１２ａの下端は、ソレノイド２８の駆動軸２８ａとリンク機構（図４を参照して後述）により接続されている。ソレノイド２８の駆動軸２８ａは、オンにされたときに図３の奥行方向に進出し、オフにされたときに図示しない復帰ばねによって図３の手前方向に戻るよう構成されている。ソレノイド２８がオンにされると、ハイ／ロー切換用シェード１２ａは図３に示すような進出位置に移動する。ソレノイド２８がオンにされると、ハイ／ロー切換用シェード１２ａは後退位置に移動する。
片ハイビーム用シェード１２ｂおよびＶビーム用シェード１２ｃは、それぞれ全体として略Ｌ字形の形状をしており、略水平方向に延び光を遮る水平部と、略垂直方向に延び直流モータの回転力を伝達する垂直部とから主に構成されている。片ハイビーム用シェード１２ｂの水平部の上端は、シェードが進出位置にあるとき片ハイ用配光パターンを形成するように加工されている。Ｖビーム用シェード１２ｃは、シェードが進出位置にあるときＶビーム用配光パターンを形成するように加工されている。
片ハイビーム用シェード１２ｂおよびＶビーム用シェード１２ｃは、それぞれ水平部と垂直部との接合部近傍に設けられた回転軸３６ｂ、３６ｃによって、灯具ハウジング１７に対して旋回可能に保持されている。
灯具ハウジング１７の左下および右下には、直流モータ２８ｂおよび２８ｃがそれぞれ配置される。直流モータ２８ｂおよび２８ｃの回転軸の先端には、ギヤ３８ｂおよび３８ｃが取り付けられる。ギヤ３８ｂおよび３８ｃは、シェード１２ｂおよび１２ｃの垂直部下端にそれぞれ形成された溝部Ｍと噛合している。直流モータ２８ｂ、２８ｃが回転すると、ギヤ３８ｂ、３８ｃから溝部Ｍに回転力が伝達され、シェード１２ｂ、１２ｃは回転軸３６ｂ、３６ｃを中心にして旋回する。このように、ギヤと噛合する溝を各シェードに直接形成することで、ギヤ部品の削減による駆動精度の向上、低コスト化および軽量化を実現できる。
この実施形態では、シェード１２ｂ、１２ｃの進出位置から後退位置（図３に示す位置）への移動は、直流モータ２８ｂ、２８ｃの回転によって行われる。シェード１２ｂ、１２ｃに対してそれぞれストッパ（図示せず）が設けられており、シェード１２ｂ、１２ｃがストッパに当接したときがシェードの後退位置に相当する。
シェード１２ｂ、１２ｃの後退位置から進出位置への移動は、シェード１２ｂ、１２ｃに取り付けられた復帰ばね（図示せず）の復元力によって行われる。代替的に、直流モータ２８ｂ、２８ｃを逆方向に回転させて、シェード１２ｂ、１２ｃを後退位置から進出位置に移動させてもよい。
図４は、ソレノイド２８とハイ／ロー切換用シェード１２ａとを接続するリンク機構３１の拡大側面図である。図示のように、ソレノイド２８の駆動軸２８ａと、リンク機構とが固定されている。ハイ／ロー切換用シェード１２ａの下端にはロッド３２が取り付けられ、ロッド３２とリンク機構３１とが接続される。ソレノイド２８がオフにされると、ハイ／ロー切換用シェード１２ａは図３に示すような進出位置に移動する。ソレノイド２８がオンにされると、ハイ／ロー切換用シェード１２ａは後退位置に移動する。
また、従来技術では、ハイ／ロー切換用シェードについては、進出位置と後退位置とを切り換えるだけでよいので、ソレノイドと復帰ばねという安価な組み合わせでアクチュエータを構成できる。これに対し、残りの二枚のシェードは、片ハイビーム用シェードが進出位置にある場合、Ｖビーム用シェードが進出位置にある場合、および両方のシェードが後退位置にある場合の三つの切換を高速かつ精度よく行う必要があるので、ステッピングモータのような高価なアクチュエータを使用する必要があった。
これに対し、本実施形態に係るシェード機構１８の構成では、三枚のシェードをそれぞれ別々のアクチュエータで駆動するので、各シェードを独立して制御することができる。
また、本実施形態では、各シェードの動作は全て進出位置と後退位置との切り換えで済むので、アクチュエータをソレノイドや直流モータなどの安価な部品で構成することが可能となる。さらに、アクチュエータをオンにしたときはシェードをストッパに当接させることでロックし、アクチュエータをオフにしたときは復帰ばねにより元の位置に戻すという簡単な構成にすることができる。したがって、製造コストをさらに下げることができる。
また、本実施形態では、比較的体積の小さな直流モータを灯具ハウジング１７の左右下側にバランスよく配置できるので、灯具ユニットのレイアウト構成が容易になる。また、直流モータに関連するリンク機構を廃止できるので、灯具ユニットのレイアウト構成がさらに容易になる。
また、本実施形態では、ソレノイドの駆動軸の動きをリンク機構を介してハイ／ロー切換用シェードに伝達するので、リンクの構造や向きを変えることで、灯具ユニット内におけるソレノイドの位置の自由度が向上する。
三枚のシェードを交換して配光パターンを可変とする従来の車両用前照灯装置では、配光パターンを切り換える際にシェードの隙間から光が漏れて、瞬間的にグレアを発生してしまうことがあった。一例として、片ハイ用配光パターンからＶビーム用配光パターンに切り換える場合を考える。従来のシェード機構では、片ハイビーム用シェードとＶビーム用シェードとはリンク機構により関連して作動するため、片ハイビーム用シェードが進出位置から後退位置へ下降するのと、Ｖビーム用シェードが後退位置から進出位置へ上昇するのとが同じタイミングにならざるを得ない。このため、いずれのシェードでも遮光領域となっている水平線より下の領域で瞬間的にシェードが存在しない状態が生じ、グレアを発生してしまう。
これに対し、本実施形態では、上述のように、各シェードを独立して動作可能な構成としたことで、シェードの動作タイミングをずらして、配光パターン切り換え途中のグレアの発生を抑えることができる。例えば、片ハイ用配光パターンからＶビーム用配光パターンに切り換える場合、先にＶビーム用シェードを進出位置に移動させた後に、片ハイビーム用シェードを後退位置に移動させるようにタイミングを調整することで、水平線より下の領域はシェードの交換の間常に遮光された状態になる。したがって、グレアの発生を防止することができる。
ハイ／ロー切換用シェードと片ハイビーム用シェードとが共に進出位置にある場合、両者の間で干渉が発生してしまう。そこで、両者の間でシェードの切換を行う場合には、特別の遅延制御が必要になる。以下、このタイミング制御について説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る車両用前照灯装置において、シェード駆動部のタイミング制御の一例を説明する図である。ここでは、ロービーム用配光パターンから片ハイ用配光パターンに切り換える場合を考える。
図５（ａ）では、ハイ／ロー切換用シェード１２ａが進出位置にあり、片ハイビーム用シェード１２ｂおよびＶビーム用シェード１２ｃが共に後退位置にある。このとき、車両用前照灯はロービーム用配光パターンを形成する。この状態で片ハイビーム用シェード１２ｂを進出位置に移動させると、焦点Ｆで両者が干渉する。そこで、図５（ｂ）に示すように、ハイ／ロー切換用シェード１２ａを先に後退位置に移動させた後に、図５（ｃ）に示すように、片ハイビーム用シェード１２ｂを進出位置に移動させるタイミング制御が考えられる。
しかしながら、このようにすると、シェード間の干渉は発生しない物の、図５（ｂ）に相当する時点で水平線よりも下方に遮光されていない領域ができるため、グレアが発生してしまうことになる。
図６は、本実施形態に係る車両用前照灯装置において、シェード駆動部の改善されたタイミング制御を説明する図である。図５と同様に、ロービーム用配光パターンから片ハイ用配光パターンに切り換える場合を考える。
図６（ａ）では、ハイ／ロー切換用シェード１２ａが進出位置にあり、片ハイビーム用シェード１２ｂおよびＶビーム用シェード１２ｃが共に後退位置にある。このとき、車両用前照灯はロービーム用配光パターンを形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、Ｖビーム用シェード１２ｃを進出位置に移動させた後、ハイ／ロー切換用シェード１２ａ後退位置に移動させる。Ｖビーム用シェードは、片ハイビーム用シェード１２ｂと同様に、水平線より上方が遮光領域とされるシェードなので、切り換えの間にグレアが発生することはない。
続いて、図６（ｃ）に示すように、片ハイビーム用シェード１２ｂを進出位置に移動させた後、Ｖビーム用シェード１２ｃを後退位置へと移動させる。この切換の間も、グレアが発生することはない。片ハイ用配光パターンからロービーム用配光パターンに切り換える場合も、逆の動作をさせることでグレアの発生を防ぐことができる。
このように、ハイ／ロー切換用シェード１２ａと片ハイビーム用シェード１２ｂとを切り換える際に、両方のシェードと干渉することのないＶビーム用シェード１２ｃを一端進出位置に移動させた後に、ハイ／ロー切換用シェード１２ａまたは片ハイビーム用シェード１２ｂを後退位置へと移動させることで、グレアの発生を防止することができる。
続いて、シェード機構の別の例を説明する。図７は、別の実施形態に係るシェード機構１８’の構成を示す拡大側面図である。図４と同様に、ハイ／ロー切換用シェード１２は、リンク機構３１およびロッド３２を介して、ソレノイド２８の駆動軸２８ａと接続される。Ｖビーム用シェード１２ｃは、ハイ／ロー切換用シェード１２ａおよび片ハイビーム用シェード１２ｂよりもバルブ１４寄りに配置される。ハイ／ロー切換用シェード１２ａと片ハイビーム用シェード１２ｂは、進出位置でその上端がレンズの焦点Ｆに一致するように配置される。
この実施形態では、ハイ／ロー切換用シェード１２ａの投影レンズ寄りに、さらに別のＯＨＳ（オーバーヘッドサイン）用シェード２４が設けられる。このＯＨＳ用シェード２４の上面には、反射面が形成されている。ハイ／ロー切換用シェード１２ａが進出位置にあるとき、すなわちロービーム用配光パターンを形成しているとき、リフレクタ１６からの反射光がＯＨＳ用シェード２４の反射面で反射されて、水平線よりも上方の領域にわずかな拡散光が照射される。この拡散光によって、例えば道路の上方に設置されている標識の近傍も照射されることになり、標識の視認性を向上させることができる。なお、ＯＨＳ用シェード２４の反射面の面積はわずかであるため、対向車のドライバーにグレアを与える心配はない。
以上説明したように、本実施形態によれば、切り換えて使用される三枚のシェードがそれぞれ別個の駆動手段により駆動されるので、各シェードを独立して動かすことができる。また、シェードの動作タイミングを調整することで、配光パターンの切り換え途中に、光軸上にいずれのシェードも存在しない状況を回避することができる。したがって、配光パターン切り換え中のグレアの発生を抑制することができ、パッシングライトと誤認されることもなくなる。
なお、上述の実施形態では三枚のシェードを備えるシェード機構について説明したが、シェードが四枚以上の場合でも、適切なリンク機構を用いることによってグレアが発生しないようにシェードの動作を制御することができる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、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り、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わせされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。以下、そのような変形例について述べる。
０６４
（変形例１）
実施の形態で説明した配光パターン可変の車両用前照灯において、片ハイビームまたはＶビームのように、ハイビーム用配光パターンの一部を利用した形状の配光パターンが選択された場合、前走車の乗員にグレアを与えないように前走車の周囲を遮光する。これによって前走車の周囲は暗くなるため、前走車の周囲の状況をカメラが認識しにくくなる。
この問題を解決するために、従来から赤外線投光器を用いた赤外線暗視装置を車両に取り付けることが考えられている。しかしながら、赤外線投光器を前照灯とは別に車両に設置する必要があるため、取り付けスペースの不測や消費電力の増加、コストの増加といった問題が新たに発生してしまう。
そこで、この実施例では、車両用前照灯に設けられたシェードを、可視光を吸収し赤外光を透過する可視光カットフィルタで形成するようにした。これにより、シェードにより遮光された領域でも、赤外光が照射される。通常のカメラとは別の赤外線カメラを車両に設けておくことで、前走車にグレアを与えることなく、前走車周囲の状況も同時に把握することができる。
図９〜図１２は、可視光カットフィルタで形成されたシェードで左片ハイビームを形成した実施例を説明する図である。この実施例では、図２に示した車両検出部５２により対向車が検出されたために、配光パターン決定部５４が左片ハイ用配光パターンを選択したとする。
図８（ａ）は、左側の車両用前照灯２１０Ｌで形成される配光パターンを示し、図８（ｂ）はこのときのシェード１１２ａ〜１１２ｃの配置を示す。シェード１１２ａ〜１１２ｃは、実施の形態で説明したシェード１２ａ〜１２ｃと対応しており、同様の形状を有する。シェード１１２ａ〜１１２ｃが可視光カットフィルタで形成されている点を除き、車両用前照灯の構成は実施の形態と同様である。
図８（ｂ）に示すように、左側の車両用前照灯では、ハイ／ロー切換用シェード１１２ａは後退位置に、片ハイビーム用シェード１１２ｂは後退位置に、Ｖビーム用シェード１１２ｃは進出位置に移動される。この結果、図８（ａ）に示すように、左片ハイ用配光パターンに相当する領域ＡＶが可視光で照射され、水平線より上側かつ垂直線より右側の領域ＡＩが赤外光で照射される。
図９（ａ）は、右側の車両用前照灯２１０Ｒで形成される配光パターンを示し、図９（ｂ）はこのときのシェード１１２ａ〜１１２ｃの配置を示す。
図９（ｂ）に示すように、右側の車両用前照灯では、ハイ／ロー切換用シェード１１２ａは進出位置に、片ハイビーム用シェード１１２ｂは後退位置に、Ｖビーム用シェード１１２ｃは後退位置に移動される。この結果、図９（ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンに相当する領域ＡＶが可視光で照射され、水平線より上側の領域ＡＩが赤外光で照射される。
図１０は、図１１に示した左右の車両用前照灯で形成される配光パターンを合成した様子を示す。図中、領域ＡＶ１は左右の前照灯により可視光で照射される領域である。領域ＡＶ２は、左側の車両用前照灯により可視光で照射され、右側の車両用前照灯により赤外光で照射される領域である。領域ＡＩは、右側の車両用前照灯により赤外光で照射される領域である。対向車Ｄの存在する領域は赤外光のみで照射されるので、乗員にグレアを与えることはない。
図１１は、自車両Ｃの前方に広がる照射範囲を示す図である。図中の領域ＡＶ１、ＡＶ２、ＡＩは、図１０と対応している。図示するように、前走車の存在しない左側前方は、ハイビームにより遠方視認性が確保される。対向車の走行する右側前方は、ロービームによりグレアを与えないようにするとともに、赤外光がハイビームと同等の範囲まで到達する。領域ＡＶについては、赤外光カメラを用いて障害物等の有無を検知することが可能である。
このように、本実施例によれば、一台の車両用前照灯を用いて可視光および赤外光による照射領域を切り換えることが可能になる。したがって、可視光を用いてドライバーの前方視認性を確保するともに、赤外光を用いた障害物検出を実施することができる。
１４０
（変形例２）
実施の形態では、シェードの作動タイミングを調整してグレアを防止することを述べた。この代わりに、ハイ／ロー切換用シェードの後ろに遅延作動する遮光防止専用のプレートを追加してもよい。
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の構造を示す模式図である。なお、図１２では、ハイ／ロー切換用シェード１０２、追加遮光シェード１０４、Ｖビーム用シェード１０６のみを示すが、片ハイビーム用シェードなどの他のシェードがＶビーム用シェードの後方に設けられていてもよい。
図１２（ａ）は、ロービーム用配光パターンを形成するときの各シェードの位置を示す。ハイ／ロー切換用シェード１０２の後方に追加遮光シェード１０４が配置され、さらにその後方にＶビーム用シェード１０６が配置される。ハイ／ロー切換用シェード１０２はリンク機構１０８によってソレノイド１１４の駆動軸１１４ａに接続され、追加遮光シェード１０４はリンク１１０によってソレノイド１１４の駆動軸１１４ａに接続される。このようなリンク構造を利用することで、ソレノイド一台でハイ／ロー切換用シェードと追加遮光シェードの両方を駆動することができる。Ｖビーム用シェード１０６は、図示しないモータによって独立して駆動される。
図１２（ｂ）は、切り換え途中の各シェードの位置を示す。Ｖビーム用シェード１０６は図示しないモータによって図中の上方向（矢印Ｂで示す）に移動する。ハイ／ロー切換用シェード１０２のリンク機構はソレノイド駆動軸１１４ａに直接接続されているので、ソレノイド駆動軸１１４ａが図中の右方（矢印Ｃで示す）に移動すると、ハイ／ロー切換用シェード１０２はリンク機構１０８を介して図中に矢印Ａで示す方向に回転する。これに対し、拡大図Ｄに示すように、追加遮光シェード１０４のリンク１１０は、ソレノイド駆動軸１１４ａに形成された小径部１１４ｂに遊嵌されたリング１１２を介して駆動軸に接続される。このため、ソレノイド駆動軸１１４ａが図中の矢印Ｃ方向に移動しても、リング１１２が駆動軸の肩部１１４ｃに接触するまでは、追加遮光シェード１０４のリング１１２は作動しない。小径部１１４ｂの長さに相当する遊びのために、追加遮光シェード１０４ハイ／ロー切換用シェード１０２よりも遅れて作動する。その結果、遊びの長さ分だけ追加遮光シェード１０４は元の位置に留まり、その間のグレアの発生を防止する。
図１２（ｃ）は、Ｖビーム用配光パターンを形成するときの各シェードの位置を示す。ソレノイド駆動軸１１４ａが遊びの長さ分だけ移動すると、追加遮光シェード１０４はリンク１１０を介してハイ／ロー切換用シェードに隣接する位置まで回転する。この時点で、Ｖビーム用シェード１０６は進出位置までの移動を完了しているので、追加遮光シェード１０４が回転してもグレアが発生することはない。つまり、ソレノイドの小径部１１４ｂの長さ（すなわち遊びの長さ）は、Ｖビーム用シェード１０６が進出位置に移動するまでの間、追加遮光シェード１０４が進出位置に留まるような長さに設定される。
以上説明したように、本実施例では、ハイ／ロー切換用シェードからＶビーム用シェードに切り換えるとき、追加遮光シェード遅延作動するため、切り換え時のグレアの発生を防止することができる。
１０ 灯具ユニット、 １２ シェード、 １８ シェード機構、 ２９ シェード駆動部、 ３０ カメラ、 ４０ 灯具制御部、 ５０ 制御装置、 ５２ 車両検出部、 ５４ 配光パターン決定部、 ５６ マップ格納部、 ５８ シェード制御部、 ６０ 電力回路、 １００ 車両用前照灯システム、 ２１０ 車両用前照灯。

Claims (2)

  1. 光源からの光に対する遮光領域がそれぞれ異なるような形状に形成された複数のシェードと、
    前記複数のシェードをそれぞれ独立に、投影レンズの焦点面またはその近傍である進出位置と配光パターンに影響を与えない後退位置との間で移動するように構成されたシェード駆動部と、
    車両の走行する環境に応じて車両の前方に形成すべき配光パターンを決定する配光パターン決定部と、
    前記配光パターン決定部により決定された配光パターンに対応する新たなシェードを前記進出位置に移動させるとともに、前記配光パターン決定部による決定前の配光パターンに対応する以前のシェードを前記後退位置に移動させる制御信号を前記シェード駆動部に発するシェード制御部と、を備え、
    前記シェード制御部は、前記以前のシェードを前記新たなシェードで置き換える際に、前記新たなシェードで遮光されるべき領域からの漏光を防止するように制御し、
    前記複数のシェードは三枚以上からなり、そのうち少なくとも二枚は、前記進出位置にあるときに各シェードのカットライン形成部分が投影レンズの焦点面に一致するように構成されるとともに、その他のシェードは前記進出位置にあるときに各シェードのカットライン形成部分が投影レンズの焦点面の前方または後方にずれて位置するように構成されており、
    前記焦点面に一致する二枚のシェード間で置き換えを実行する場合、前記シェード制御部は、前記以前のシェードを前記進出位置から前記後退位置に移動させる前に、前記その他のシェードを前記後退位置から前記進出位置に移動させるように制御することを特徴とする車両用前照灯システム。
  2. 前記シェード駆動部は、シェードを駆動するためのソレノイドおよびモータを含んで構成され、各シェードは前記ソレノイドまたは前記モータと一対一に対応することを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯システム。
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