JP6008637B2

JP6008637B2 - 車両用前照灯

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Publication number: JP6008637B2
Application number: JP2012164732A
Authority: JP
Inventors: 清隆望月; 直久多々良
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-07-25
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Description

本発明は、車両が走行する環境に応じて配光パターンを変更する車両用前照灯に関する。

水平線よりも上側で左右方向に分割された複数の個別照射領域をそれぞれ照射可能に構成された、複数個の半導体発光素子からなる発光素子アレイを備える車両用前照灯が知られている。このような車両用前照灯では、前走車や歩行者の位置を検出し、その位置に対応する個別照射領域を照射しないように発光素子アレイを制御することで、前走車のドライバーや歩行者にグレアを与えないようにするＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）を実現することができる。また、水平線よりも上側の領域を左右方向のみならず上下方向にも複数段に分割した格子状の個別照射領域を照射可能とするように発光素子アレイを構成することで、上下方向のカットオフラインを有する配光パターンを形成するようにした車両用前照灯も知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１７９１２１号公報

上記の特許文献１のように、格子状の個別照射領域を用いてＡＤＢを実現する場合、上下方向の配光幅を個別照射領域の高さ単位でしか変更することができない。そのため、配光パターンの水平カットオフラインと前走車との間に大きな隙間が生まれ、遠方視認性の確保の点で重要である水平カットオフライン近傍を十分に照射することができない場合があるなど、適切でない配光パターンとなってしまうことがある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、二つの灯具ユニットによる照射範囲を組み合わせて種々の配光パターンを形成するときに、水平カットオフライン近傍を十分に照射することができる車両用前照灯を提供することにある。

本発明のある態様の車両用前照灯は、水平方向に照射範囲を変更可能である第１灯具ユニットと、上下方向に照射範囲を変更可能である第２灯具ユニットと、を備え、第２灯具ユニットの照射範囲の分解能が、第１灯具ユニットの照射範囲の分解能よりも大きいことを特徴とする。

この態様によると、上下方向に照射範囲を変更可能な第２灯具ユニットによる照射範囲の分解能が第１灯具ユニットよりも大きいため、いずれの配光パターンにおいても水平カットオフライン近傍を適切に照射することができる。なお、本明細書において「分解能」とは、各灯具ユニットにおいて照射範囲を切り替えるときの、仮想鉛直スクリーン上での照射範囲の増減面積の細かさのことを言う。

前記第１灯具ユニットは、ロービーム用配光パターンの水平カットオフラインから上方の領域を水平方向に分割した照射範囲をそれぞれ有する、個別点灯可能に構成された複数の発光素子からなり、前記第２灯具ユニットは、アクチュエータの駆動により水平カットオフラインの高さを変更可能に構成され、第１灯具ユニットの点消灯および第２灯具ユニットのアクチュエータの駆動を制御する制御部をさらに備えてもよい。

これによると、水平方向での照射範囲を細かく設定することができる発光素子アレイ方式の灯具ユニットと、アレイ方式に比べて水平カットオフラインの上下方向での自由度が高いメカ切替方式の灯具ユニットとを組み合わせることで、種々の車両走行環境に合わせて取り得る配光パターンのバリエーションを増やすことができる。

第１灯具ユニットは、車体前部の左右いずれか一方の側に配置され、第２灯具ユニットは、車体前部の他方の側に配置されるとともに、シェードを動かして、ロービーム用配光パターンの水平カットオフラインの上下方向位置が異なる複数の配光パターンを形成可能であってもよい。これによると、水平方向の分解能しか有さない第１灯具ユニットを用いる場合でも、第２灯具ユニットで水平カットオフラインの上下方向位置を制御することで、遠方視認性の確保の点で重要である水平カットオフライン近傍を照射することが可能になる。

第１および第２灯具ユニットが車体前部の左右の側にそれぞれ設置され、車体の右側に配置された第１灯具ユニットの複数の発光素子による照射範囲と、車体の左側に配置された第１灯具ユニットの複数の発光素子による照射範囲が、仮想スクリーン上で垂直線を挟み両側にそれぞれ位置するように構成され、第２灯具ユニットは、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを形成可能であってもよい。これによると、車体前部の左右両側にそれぞれ、左右方向に広がる発光素子アレイ方式の灯具ユニットを設けた構成と比較して、各発光素子アレイの分割数が少なくて済むので、コストを削減することができる。

本発明によれば、上下方向に照射範囲を変更可能な第２灯具ユニットによる照射範囲の分解能が第１灯具ユニットよりも大きいため、いずれの配光パターンにおいても水平カットオフライン近傍を適切に照射することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニットの構成を説明する図である。メカ切替方式の第２灯具ユニットの構成を説明する図である。（ａ）〜（ｃ）は、車両用前照灯を構成する各灯具ユニットで照射可能である配光パターンを説明する図である。車両用前照灯と、車両用前照灯における配光パターンを決定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。（ａ）〜（ｄ）は、第２灯具ユニットとハイ／ロー切替灯具ユニットとの組み合わせにより形成される合成配光パターンの例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は、第１灯具ユニット、第２灯具ユニット、およびハイ／ロー切替灯具ユニットの組み合わせにより形成される合成配光パターンの例を示す図である。（ａ）、（ｂ）は、第１灯具ユニット、第２灯具ユニット、およびハイ／ロー切替灯具ユニットの組み合わせにより形成される、歩行者の周辺を照らす合成配光パターンの例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は、第１灯具ユニット、第２灯具ユニット、およびハイ／ロー切替灯具ユニットの組み合わせにより形成される、合成ハイビーム用配光パターンの例を示す図である。本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。車両用前照灯を構成する各灯具ユニットで照射可能である配光パターンを説明する図である。車両用前照灯と、車両用前照灯における配光パターンを決定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。（ａ）〜（ｅ）は、第１灯具ユニットと第２灯具ユニットの組み合わせにより形成される合成用配光パターンの例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０の概略正面図である。車両用前照灯１０は、車体の前部に配置される左側灯具１０Ｌと右側灯具１０Ｒとを有する。左側灯具１０Ｌは、ＬＥＤアレイ方式の灯具ユニット（以下「第１灯具ユニット」とも呼ぶ）２０と、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌとを有する。右側灯具１０Ｒは、水平方向のカットオフラインを機械的に変更可能に構成されたメカ切替方式の灯具ユニット（以下「第２灯具ユニット」とも呼ぶ）３０と、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｒとを有する。このように、本実施形態では、左側灯具１０Ｌと右側灯具１０Ｒとでそれぞれ異なる種類の灯具ユニットが設けられる。

図２は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２０の構成を説明する図である。図２は、第１灯具ユニット２０を、光軸を含む水平面で切断して上方から見た断面図を示している。

第１灯具ユニット２０は、ホルダ２４、投影レンズ２２、および発光素子ユニット２９を有する。

投影レンズ２２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、その後側焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ２２は筒状に形成されたホルダ２４の一方の開口部に取り付けられる。

発光素子ユニット２９は、基板２５、複数の半導体発光素子（例えばＬＥＤ）からなる発光素子アレイ２８、およびヒートシンク２６を有する。発光素子アレイ２８を構成する各発光素子は同一の高さを有する長方形に形成され、基板２５の表面に帯状となるよう一直線状に配置される。実施の形態１では、各発光素子は同一の幅を有しており、個別点灯可能に構成される。発光素子ユニット２９は、ホルダ２４の他方の開口部に取り付けられる。

発光素子はそれぞれ、発光チップ（図示せず）と薄膜を有する。発光チップは、例えば１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有する白色発光ダイオードによって構成される。なお、発光チップはこれに限られず、例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の光源であってもよい。薄膜はこの発光チップの発光面を覆うように設けられる。投影レンズ２２の後方焦点Ｆは、発光素子アレイ２８の表面中心に位置している。ヒートシンク２６は、アルミなどの金属により多数のフィンを有する形状に形成され、基板２５の裏面に取り付けられる。各発光素子は、個別に点消灯可能となるように構成される。

発光素子アレイ２８を構成する各発光素子が発光することにより、それぞれの像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影される。各発光素子の像が、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒにより照射されるロービーム用配光パターンの水平カットオフラインから上方を含む領域を水平方向に分割した照射範囲をそれぞれ有するように、発光素子のサイズと取り付け位置が調整される。

図３は、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０の構成を説明する図である。図３は、光軸Ｘを含み車両の前後方向に延びる鉛直面で第２灯具ユニット３０を切断したときの断面図を示している。

灯具ユニット３０は、車両前方方向に開口部を有するランプボディ３２とこのランプボディ３２の開口部を覆う透明カバー３４で形成される灯室３６を有する。灯室３６内には、ピボット機構４８ａを有するランプブラケット４８が形成されている。ランプブラケット４８はランプボディ３２の内壁面に立設されたボディブラケット５０とネジ等の締結部材によって接続されている。これにより、ピボット機構４８ａを中心として、光軸Ｘの方向を前傾または後傾等に姿勢変化可能となる。

ユニットブラケット５４には、スイブルアクチュエータ５６が接続されている。スイブルアクチュエータ５６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（ＡＦＳ：Adaptive Front-lighing System）を実現するためのものであり、前方車両と自車との相対位置の関係等に基づいて、ピボット機構５６ａを中心として灯具ユニット３０の光軸Ｘを進行方向に旋回させる。

ユニットブラケット５４には、ランプボディ３２の外部に配置されたレベリングアクチュエータ５２が接続されている。レベリングアクチュエータ５２は例えばロッド５２ａ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５２ａが矢印Ｍ方向に伸長した場合、ピボット機構４８ａを中心として後傾姿勢となり光軸Ｘが上方に向く。逆にロッド５２ａが矢印Ｎ方向に短縮した場合、ピボット機構４８ａを中心として前傾姿勢となり光軸Ｘが下方に向く。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可能になる。

灯具ユニット３０は、回転シェード４２を含むシェード機構３８、光源としてのバルブ（図３ではハロゲンランプ）４０、リフレクタ４６を内壁に支持するハウジング４７、投影レンズ４４を灯室３６内に備える。リフレクタ４６はバルブ４０から放射される光を反射する。そして、バルブ４０からの光およびリフレクタ４６で反射された光は、その一部がシェード機構３８を構成する回転シェード４２を経て投影レンズ４４へと導かれる。

投影レンズ４４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３０前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。

回転シェード４２は、回転軸１２ａを中心にモータ（図示せず）により回転される略円筒形状の部材である。回転シェードの一部には切欠部４２ｂが形成されるとともに、切欠部４２ｂ以外の部分は、円筒の中心を通る面で切断したときの稜線部の形状が連続的に変化するように円筒表面が形成されている。したがって、回転シェード４２を回転させて、投影レンズ４４の後方焦点面に切欠部４２ｂまたはシェードプレート上の任意の位置４２ｃを移動させることで、それぞれの稜線部の形状にしたがった配光パターンが仮想鉛直スクリーン上に形成される（図４（ｃ）参照）。

なお、回転シェード上に、対応する配光パターン毎に異なる稜線形状を有するシェードプレートを配置してもよい。また、第２灯具ユニット３０は、回転シェードの代わりに、モータまたはソレノイド等のアクチュエータを用いて、シェードプレートを焦点近傍の進出位置と退避位置との間で移動させる構成を備えていてもよい。

ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒは、ハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンのいずれかを形成可能に構成される。このような灯具ユニットの構造は周知なので、詳細な説明を省略する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、車両用前照灯１０を構成する各灯具ユニットで照射可能である配光パターンを説明する図である。

図４（ａ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒで形成される、ハイビーム用配光パターン１６０Ａとロービーム用配光パターン１６０Ｂとを示す。

図４（ｂ）は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２０で形成される、水平線Ｈから上方を含む領域を照らす照射範囲１７０を示す。照射範囲１７０は、水平方向に等分割された複数の短冊状の個別照射範囲１７０ａで構成される。一つの個別照射範囲１７０ａが、発光素子アレイ２８上の一つの発光素子にそれぞれ対応する。

図４（ｃ）は、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０で形成される配光パターン１３０Ａ〜１３０Ｄを示す。配光パターン１３０Ａは、回転シェード４２の切欠部４２ｂにおけるシェード断面の稜線形状に対応し、配光パターン１３０Ｂ〜１３０Ｄは、図３に示す回転シェード４２上の位置４２ｃにおける断面の稜線形状にそれぞれ対応している。上述したように、回転シェードの円筒表面形状が連続的に変化するように形成されているので、第２灯具ユニット３０は、配光パターンの水平カットオフラインの位置を上下方向に連続的に変化させることができる。したがって、個別照射範囲１７０ａの単位でしか照射範囲を変更することができない第１灯具ユニット２０よりも、照射範囲の分解能が高いと言える。

図５は、上述のように構成された車両用前照灯１０と、車両用前照灯１０における配光パターンを決定する制御装置１１０とを含む、車両用前照灯システム１００の構成図である。

図５において、制御装置１１０内に示す各ブロックは、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様々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。

車両検出部１０２は、ステレオカメラなどのカメラ１０８で撮影された画像フレームに対象物認識処理などの所定の画像処理を施し、自車両の前方の車両や歩行者を検出したり、走行中の道路の曲率を検出したりする。

パターン決定部１０４は、車両検出部１０２で検出された車両または歩行者の位置、または道路の曲率に基づき、最適な配光パターンを決定し、灯具制御部１２０に対してその配光パターンの形成を指示する。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、グレアを防止するべきであると判定し、ロービーム用配光パターンやスプリット配光パターンの形成を指示する。また、自車の前方に前走車等が存在しないことが検出された場合には、運転者の視認性を向上させるべきであると判定してハイビーム用配光パターンの形成を指示する。このような制御自体は、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）システムとして周知であるので、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。

灯具制御部１２０は、パターン決定部１０４からの指示に従い、各灯具ユニット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１２０は、アレイ点灯部１２２、シェード回転部１２４、ハイ／ロー切替部１２６を含む。

アレイ点灯部１２２は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２０内の発光素子アレイ２８を構成する複数の発光素子を、指示された配光パターンにしたがって個別に点消灯する。

シェード回転部１２４は、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０内の回転シェード４２を、指示された配光パターンにしたがったシェードプレートまたは切欠部が所定位置に来るように、回転モータを制御する。

ハイ／ロー切替部１２６は、指示された配光パターンにしたがって、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒにハイビームまたはロービームを照射させる。

車両用前照灯システム１００は、自車両が走行する種々の環境において、各灯具ユニットでそれぞれ形成される配光パターンを重畳させて、最適な合成配光パターンを形成することができる。このような合成配光パターンの例について、図６ないし９を参照して説明する。なお、図６ないし９は、車両用前照灯１０の前方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を示している。

図６（ａ）〜（ｄ）は、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０とハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒとの組み合わせにより形成される合成配光パターンの例を示す。

図６（ａ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｄとを組み合わせた合成配光パターンである。この合成配光パターンは、例えば上り勾配の坂道を走行中に、前走車の下側近傍を照射するために水平カットオフラインを下方に移動させたロービーム用配光パターンに相当する。

図６（ｂ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｂとを組み合わせた合成配光パターンである。この合成配光パターンは、図６（ａ）の合成配光パターンと比べて、水平カットオフラインを上側に移動させたロービーム用配光パターンに相当する。

図６（ｃ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｃとを組み合わせた合成配光パターンである。このパターンは、路面からの反射を抑制するいわゆるモータウェイモードに相当する。

図６（ｄ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂのみを示す。

図７（ａ）〜（ｄ）は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２０、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０、およびハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒの組み合わせにより形成される合成配光パターンの例を示す。なお、図７（ａ）〜（ｄ）では、第１灯具ユニット２０の照射領域のうちハッチングされた範囲だけ点灯されているものとする。

図７（ａ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｄとを組み合わせ、さらに第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０のうち図中のｆ１で示す個別照射領域のみを消灯した合成配光パターンである。この合成配光パターンは、上り勾配の坂道を走行中に、前走車の両サイド近傍を照射するとともに、前走車の下側近傍を照射するために水平カットオフラインを上方に移動させた、いわゆるスプリット配光パターンに相当する。

図７（ｂ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｂとを組み合わせ、さらに第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０のうち図中のｆ２で示す個別領域のみを消灯した合成配光パターンである。この合成配光パターンは、前走車の両サイド近傍を照射するとともに、図６（ａ）の配光パターンと比べて水平カットオフラインを下側に移動させたスプリット配光パターンに相当する。

図７（ｃ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｃとを組み合わせ、さらに第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０のうち図中のｆ３で示す個別照射領域を消灯した合成配光パターンである。この合成配光パターンは、先行車と対向車が検出された場合に、先行車と対向車のいずれのドライバーにもグレアを与えないようにしたスプリット配光パターンに相当する。

図７（ｄ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｂとを組み合わせ、さらに第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０のうち図中のｆ４で示す個別照射領域のみを消灯した合成配光パターンである。この例では、第２灯具ユニット３０が上述のスイブルアクチュエータによりスイブルされ、配光パターン１３０Ｂが道路形状に合わせて右側に移動されている。この合成配光パターンは、曲路を走行中に、前走車のドライバーにグレアを与えないようにしたスプリット配光パターンに相当する。

図８（ａ）、（ｂ）は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２０、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０、およびハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒの組み合わせにより形成される、歩行者の周辺を照らす合成配光パターンの例を示す。なお、図８（ａ）、（ｂ）では、第１灯具ユニット２０の照射領域のうちハッチングされた範囲だけ点灯されているものとする。

図８（ａ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるハイビーム用配光パターン１６０Ａと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｂとを組み合わせ、さらに第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０のうち図中のｆ５で示す個別照射領域のみを点灯した合成配光パターンである。この合成配光パターンは、ハイビームの照射中に歩行者が検出された場合に、歩行者の周囲をより明るく照らすことによって、自車両のドライバーに歩行者の存在を知らしめることを目的としたパターンである。

図８（ｂ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ｄとを組み合わせ、さらに第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０のうち図中のｆ６で示す個別照射領域のみを点灯した合成配光パターンである。この合成配光パターンは、ロービームの照射中に歩行者が検出された場合に、歩行者の周囲をより明るく照らして自車両のドライバーに歩行者の存在を知らしめるとともに、カットオフラインの近傍をより明るく照射することを目的としたパターンである。

図９（ａ）〜（ｄ）は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２０、メカ切替方式の第２灯具ユニット３０、およびハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒの組み合わせにより形成される、合成ハイビーム用配光パターンの例を示す。図９（ａ）〜（ｄ）では、第１灯具ユニット２０の個別照射領域が全て点灯される。

図９（ａ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるハイビーム用配光パターン１６０Ａと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ａと、第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０の全てを組み合わせた合成配光パターンである。

図９（ｂ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるハイビーム用配光パターン１６０Ａと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ａとを組み合わせた合成配光パターンである。

図９（ｃ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるハイビーム用配光パターン１６０Ａのみを示す。

図９（ｄ）は、ハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒによるロービーム用配光パターン１６０Ｂと、第２灯具ユニット３０による配光パターン１３０Ａと、第１灯具ユニット２０の照射範囲１７０とを組み合わせた合成配光パターンである。

図９（ａ）〜（ｄ）の合成配光パターンは全てハイビーム用配光パターンに相当するが、三種類の灯具ユニットによる配光パターンを適宜組み合わせることで、同じハイビーム用配光パターンでも照度を変化させることができることを示している。すなわち、（ａ）＞（ｂ）≒（ｄ）＞（ｃ）の関係で照度が小さくなる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、水平方向で照射範囲を細かく設定することができるＬＥＤアレイ方式の灯具ユニットと、ＬＥＤアレイ方式に比べて上下方向での水平カットオフラインの自由度が高いメカ切替方式の灯具ユニットとを組み合わせることで、種々の車両走行環境に合わせて取り得る配光パターンのバリエーションを増やすことができる。

このような組み合わせの車両用前照灯は、特許文献１のように格子状の発光素子アレイを有する車両用前照灯よりも安価に製造できる上、ＬＥＤアレイ方式よりも水平カットオフラインを前走車により接近させることができるので、遠方視認性も向上する。さらに、ＬＥＤアレイ方式では目立つことがある、個別照射領域間の配光スジむらも水平方向では発生しない。

また、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニットとメカ切替方式の第２灯具ユニットは、それぞれ右側灯具または左側灯具のいずれか一方にしか配置されていないが、両灯具ユニットが同時に点灯されるシーンが大半である。そのため、車両用前照灯を外側から観察した場合でも、片灯のみが点灯しているという不信感を持たれる可能性は小さい。

また、車両用前照灯１０において、第１灯具ユニットと第２灯具ユニットの両方を消灯した場合に、残りのハイ／ロー切替灯具ユニット６０Ｌ、６０Ｒのみでも従来のハイビームおよびロービーム用配光パターンの形成には支障がない。そのため、第１灯具ユニットと第２灯具ユニットのいずれかが故障した場合のフェールセーフを考慮する必要がない。

実施の形態２．
図１０は、本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯２１０の概略正面図である。車両用前照灯２１０は、車体の前部に配置される左側灯具２１０Ｌと右側灯具２１０Ｒとを有する。左側灯具２１０Ｌは、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２２０Ｌと、メカ切替方式の第２灯具ユニット２３０Ｌとを有する。右側灯具２１０Ｒは、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２２０Ｒと、メカ切替方式の第２灯具ユニット２３０Ｒとを有する。このように、本実施形態では、実施の形態１と異なり、左側灯具２１０Ｌと右側灯具２１０Ｒとに同一の灯具ユニットが設けられる。

ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒと、メカ切替方式の第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒの内部構造は実施の形態１と概ね同様であるので、説明を省略する。但し、それぞれで形成される配光パターンは、実施の形態１と異なっている。これについて図１１を参照して説明する。

図１１は、車両用前照灯２１０を構成する各灯具ユニットで照射可能である配光パターンを説明する図である。

図１１（ａ）、（ｂ）は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒでそれぞれ形成される、水平線Ｈから上方を含む領域を照らす照射範囲３５０Ｌ、３５０Ｒをそれぞれ示す。照射範囲３５０Ｌ、３５０Ｒは、水平方向に分割された複数の短冊状の個別照射領域３５０ａ〜３５０ｇで構成される。一つの個別照射領域が、発光素子アレイ２８上の一つの発光素子にそれぞれ対応する。各発光素子は個別に点消灯可能である。

図示するように、実施の形態２では、車体の左側に配置された第１灯具ユニット２２０Ｌによる照射範囲３５０Ｌと、車体の右側に配置された第１灯具ユニット２２０Ｒによる照射範囲３５０Ｒが、仮想スクリーン上で垂直線Ｖを挟み両側にそれぞれ位置するように構成される。さらに、それぞれの照射範囲を構成する個別照射領域３５０ａ〜３５０ｇは、垂直線Ｖから外側に向かうにつれて、水平方向の幅が拡大するように設定されている。すなわち、領域３５０ａ〜ｅの幅＜領域３５０ｆの幅＜領域３５０ｇの幅の関係にある。

ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニットの個別照射領域を上記のように構成する理由は、以下の通りである。従来のように、左側灯具と右側灯具とにそれぞれ、左右方向に延びる照射範囲を有するような発光素子のアレイを設け、左右の灯具による照射を重ね合わせる場合、アレイの分割数を多くするほど、個々の個別照射領域の幅が小さくなるので、分解能の高い照射が可能になる。その反面、アレイの分割数を多くするほどコストは増大する。これに対して、本実施形態のように、垂直線Ｖを挟んだ左右いずれかの側のみを左側灯具と右側灯具の発光素子アレイでカバーするようにすれば、各発光素子アレイの分割数は半分で済むため、コストが低下する。

また、第１灯具ユニットの個別照射領域を、垂直線Ｖから外側に向かうにつれて幅が拡大するように設定する理由は、外側の領域では幅を大きくしても、配光パターンのバリエーションが減少することにはならず、アレイの分割数が少なくなるので、コストが低下するからである。

図１１（ｃ）、（ｄ）は、左側の第２灯具ユニット２３０Ｌで形成されるロービーム用配光パターン３３０Ｌとハイビーム用配光パターン３４０Ｌをそれぞれを示す。図１１（ｅ）、（ｆ）は、右側の第２灯具ユニット２３０Ｒで形成されるロービーム用配光パターン３３０Ｒとハイビーム用配光パターン３４０Ｒをそれぞれを示す。第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒは、例えば回転シェードの駆動により、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切替可能に構成される。

図１２は、上述のように構成された車両用前照灯２１０と、車両用前照灯２１０における配光パターンを決定する制御装置２５０とを含む、車両用前照灯システム２００の構成図である。図１２においても、制御装置２５０内の各機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによって様々なかたちで実現できる。

車両検出部２０２は、ステレオカメラなどのカメラ２０８で撮影された画像フレームに対象物認識処理などの所定の画像処理を施し、自車両の前方の車両や歩行者を検出したり、走行中の道路の曲率を検出したりする。

パターン決定部２０４は、車両検出部２０２で検出された車両または歩行者の位置、または走行中の道路の曲率に基づき、最適な配光パターンを決定し、灯具制御部２４０に対してその配光パターンの形成を指示する。また、パターン決定部２０４は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒに含まれる複数の発光素子のうち、点灯すべき発光素子または照度を高めるべき発光素子を決定する役割も有する。

灯具制御部２２０は、パターン決定部２０４からの指示に従い、各灯具ユニットの点消灯制御や配光パターンの形成制御を実行する。アレイ点灯部２４２は、ＬＥＤアレイ方式の第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒに含まれる複数の発光素子を、指示された配光パターンにしたがって個別に点消灯するとともに、必要な場合には印加電圧を変えて照度を高める。シェード回転部２４４は、メカ切替方式の第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒの回転シェードを、指示された配光パターンにしたがったシェードプレートが所定位置に来るように、回転モータを制御する。

車両用前照灯システム２００は、自車両が走行する種々の環境において、第１灯具ユニットと第２灯具ユニットでそれぞれ形成される配光パターンを重畳させて、最適な合成配光パターンを形成することができる。このような合成配光パターンの例について、図１３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。なお、図１３（ａ）〜（ｅ）は、車両用前照灯２１０の前方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を示している。

図１３（ａ）、（ｂ）は、第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒによる照射範囲３５０Ｌ、３５０Ｒと、第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒによるハイビーム用配光パターン３４０Ｌ、３４０Ｒとを組み合わせた合成配光パターンである。この合成配光パターンは、走行中の道路が曲がる方向の個別照射領域に対応する発光素子の電流を増加し照度を高める、曲路追従制御を行う場合に対応している。図１３（ａ）は、左方向に曲がる場合であり、垂直線Ｖより左側にある、図中のｆ７で示す範囲の個別照射領域が残りの個別照射領域よりも高い照度とされる。図１３（ｂ）は、右方向に曲がる場合であり、垂直線Ｖより右側にある、図中のｆ８で示す範囲の個別照射領域が残りの個別照射領域よりも高い照度とされる。

図１３（ｃ）は、第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒによる照射範囲３５０Ｌ、３５０Ｒと、第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒによるハイビーム用配光パターン３４０Ｌ、３４０Ｒとを組み合わせた合成配光パターンである。この合成配光パターンでは、図中にｆ９で示す範囲の個別照射領域のみが点灯され、残りの個別照射領域は消灯される。このパターンは、範囲ｆ９で歩行者を照射して自車両のドライバーに注意を喚起する、スポット照射配光パターンに相当する。

図１３（ｄ）は、第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒによる照射範囲３５０Ｌ、３５０Ｒと、第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒによるロービーム用配光パターン３３０Ｌ、３３０Ｒとを組み合わせた合成配光パターンである。この合成配光パターンでは、図中にｆ１０で示す範囲の個別照射領域のみが点灯され、残りの個別照射領域は消灯される。このパターンは、範囲ｆ１０で歩行者を照射して自車両のドライバーに注意を喚起する、スポット照射配光パターンに相当する。

図１３（ｅ）は、第１灯具ユニット２２０Ｌ、２２０Ｒによる照射範囲３５０Ｌ、３５０Ｒと、第２灯具ユニット２３０Ｌ、２３０Ｒによるロービーム用配光パターン３３０Ｌ、３３０Ｒとを組み合わせた合成配光パターンである。この合成配光パターンでは、図中にｆ１１〜ｆ１４で示す範囲の個別照射領域のみが点灯され、残りの個別照射領域は消灯される。このパターンは、ＡＤＢ配光パターンに相当し、範囲ｆ１２、ｆ１３で前走車のドライバーにグレアを与えないように車両の両脇を照射するとともに、範囲ｆ１１、ｆ１４で道路の両脇を照射している。このような方法でＡＤＢを実行すると、左右の灯具の発光素子アレイの重ね合わせる場合よりも照度は低いが、ＡＤＢとしての機能は十分に発揮することができる。

以上説明したように、実施の形態２によれば、一般的なハイビームを形成するメカ切替方式の灯具ユニットと、垂直線の左右のいずれか一方のみを照射するようにした左右で一組のＬＥＤアレイ方式の灯具ユニットとを組み合わせるようにした。このような構成は、左右両側にそれぞれ水平方向に広がるＬＥＤアレイ方式の灯具ユニットを設けた構成と比較して、各ＬＥＤアレイの分割数が少なくて済むので、コストを削減することができる。ハイビームは、メカ切替方式の第２灯具ユニットだけで形成できるので、ハイビームの照度が不足することはない。

また、ハイビームと発光素子アレイによる照射を重ね合わせることで、ハイビームの曲路追従機能やスポット照射機能などの種々の機能を実現することができる。

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。

１０車両用前照灯、２０第１灯具ユニット、２８発光素子アレイ、３０第２灯具ユニット、４２回転シェード、６０Ｌ、６０Ｒハイ／ロー切替灯具ユニット、１００車両用前照灯システム、１０２車両検出部、１０４パターン決定部、１２０灯具制御部、１２２アレイ点灯部、１２４シェード回転部、１２６ハイ／ロー切替部、２０２車両検出部、２０４パターン決定部、２１０車両用前照灯、２２０灯具制御部、２２０Ｌ、２２０Ｒ第１灯具ユニット、２３０Ｌ、２３０Ｒ第２灯具ユニット、２４２アレイ点灯部、２４４シェード回転部。

Claims

水平方向に照射範囲を変更可能である第１灯具ユニットと、
上下方向に照射範囲を変更可能である第２灯具ユニットと、を備え、
前記第１灯具ユニットは、ロービーム用配光パターンの水平カットオフラインから上方の領域を水平方向に分割した照射範囲をそれぞれ有する、個別点灯可能に構成された複数の発光素子からなり、
前記第２灯具ユニットは、アクチュエータの駆動により前記水平カットオフラインの高さを変更可能に構成され、
当該車両用前照灯は、前記第１灯具ユニットの点消灯および第２灯具ユニットのアクチュエータの駆動を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする車両用前照灯。
前記第２灯具ユニットの照射範囲の分解能が、前記第１灯具ユニットの照射範囲の分解能よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
前記第１灯具ユニットは、車体前部の左右いずれか一方の側に配置され、
前記第２灯具ユニットは、車体前部の他方の側に配置されるとともに、シェードを動かして、ロービーム用配光パターンの水平カットオフラインの上下方向位置が異なる複数の配光パターンを形成可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯。
前記制御部は、車両前方の車両または歩行者の位置、あるいは走行中の道路の曲率に応じて、前記第１灯具ユニットの複数の発光素子のうち点灯すべき発光素子と、前記第２灯具ユニットで形成されるロービーム用配光パターンの水平カットオフラインの上下方向位置を決定することを特徴とする請求項３に記載の車両用前照灯。
前記第１および第２灯具ユニットが車体前部の左右の側にそれぞれ設置され、
車体の右側に配置された第１灯具ユニットの複数の発光素子による照射範囲と、車体の左側に配置された第１灯具ユニットの複数の発光素子による照射範囲が、仮想スクリーン上で垂直線を挟み両側にそれぞれ位置するように構成され、
前記第２灯具ユニットは、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを形成可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯。
前記発光素子の個々の照射範囲が、仮想スクリーン上で垂直線から外側に向かうにつれて拡大するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の車両用前照灯。
前記制御部は、車両前方の車両または歩行者の位置、あるいは走行中の道路の曲率に応じて、前記複数の発光素子のうち、点灯すべき発光素子または照度を高めるべき発光素子を決定することを特徴とする請求項６に記載の車両用前照灯。