JP7241908B2 - 前照灯装置 - Google Patents

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Description

本発明は、前照灯装置に関する。
光の出射方向に位置する他の車両の運転者に眩惑を与えることを防止するために、ランプユニットから出射される光の配光パターンを制御、例えば、ADB(Adaptive Driving Beam)制御を行う前照灯装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、カメラによって撮像された画像に基づいて、目標とする領域に光が照射され、他の領域に光が照射されないように配光パターンが切り替えられる。
特開2012-166633号公報
しかしながら、特許文献1では、前照灯装置のランプユニットと異なる位置にカメラが配置されている。つまり、特許文献1では、ランプユニットの光軸とカメラの光軸とが異なる。よって、特許文献1では、カメラの視野とランプユニットが出射する光の配光パターンの照射領域とが一致する距離は限られる。そのため、カメラの視野と光の配光パターンの照射領域とを一致させるキャリブレーションが必要になる。また、カメラの視野と光の配光パターンの照射領域とが一致する距離以外に位置する他の車両に対してもADB制御を行う場合、上述したカメラの視野と配光パターンの照射領域とのずれが生じるため、消灯エリアを必要以上に大きくしなければならないという課題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光の出射方向に位置する他の車両を検出するための視野(つまり、センサの視野)と光の配光パターンの照射領域とのずれが生じることを抑制し、検出結果であるセンサ情報に基づいて光の配光パターンの制御の精度を向上させる前照灯装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る前照灯装置は、第1の光を発する光源部であって、独立して発光量を制御可能な複数の制御単位を含む前記光源部と、入射する前記第1の光の配光パターンを変更する第1の光学部と、入射する第2の光を検出する受光部であって、前記複数の制御単位のいずれかの制御単位と対応し、独立して受光量を検出可能な複数の検出単位を含む前記受光部と、前記配光パターンを予め決められた投射方向に投射し、且つ前記投射方向の反対方向に進む入射光が入射する第2の光学部と、前記第1の光を前記第2の光学部に向けて出射し、且つ前記第2の光学部を通過した前記入射光を前記受光部に向かう前記第2の光として出射する第3の光学部と、前記第3の光学部から出射した前記第2の光を集光して前記受光部に向ける第4の光学部と、を有し、前記光源部と前記第1の光学部と前記第2の光学部とを含む投射光学系の光軸の一部は、前記第2の光学部と前記第4の光学部と前記受光部とを含む撮像光学系の光軸の一部と一致し、前記受光部における前記複数の検出単位の前記第2の光の検出結果に基づいて、前記複数の検出単位に対応する前記制御単位の発光量を変更することで前記配光パターンが制御される。
本発明によれば、センサの視野と光の配光パターンの照射領域とのずれが生じることを抑制し、センサ情報に基づいて照射される光の配光パターンの制御の精度を向上させる前照灯装置を提供することができる。
本発明の実施の形態1に係る前照灯装置の主要な構成を概略的に示す側面図である。 実施の形態1に係る前照灯装置の主要な構成を概略的に示す平面図である。 図1及び2に示される光源部の構成を示す図である。 図1及び2に示される受光部の構成を示す図である。 図3に示される複数の発光面のそれぞれに対応する複数の配光パターンの一例を示す図である。 (A)仮想投影面に投影される第1の光の配光パターンの一例を示す図である。(B)仮想投影面に投影される第1の光の配光パターンの他の例を示す図である。 実施の形態1に係る前照灯装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図1に示される制御部の制御内容を示すフローチャートである。 図4に示される複数の受光面のうち1個の受光面と、図3に示される複数の発光面のうち1個の発光面から出射する第1の光の照射領域とを示す図である。 (A)配光変更レンズの一例を示す側面図である。(B)配光変更レンズの一例を示す平面図である。 (A)配光変更レンズの他の例を示す側面図である。(B)配光変更レンズの他の例を示す平面図である。 (A)実施の形態1の変形例に係る前照灯装置において、受光部の一部と、図3に示される複数の発光面のうち1個の発光面から出射する第1の光の照射領域とを示す図である。(B)実施の形態1の他の変形例に係る前照灯装置において、受光部の一部と、図3に示される複数の発光面のうち1個の発光面から出射する第1の光の照射領域とを示す図である。 (A)本発明の実施の形態2に係る前照灯装置の光源部の構成を示す図である。(B)実施の形態2に係る前照灯装置において、受光部と、図13(A)に示される複数の発光面から出射する第1の光の複数の照射領域とを示す図である。 (A)本発明の実施の形態3に係る前照灯装置の光源部の構成を示す図である。(B)実施の形態3に係る前照灯装置において、受光部と、図14(A)に示される複数の発光面から出射する第1の光の複数の照射領域とを示す図である。 本発明の実施の形態4に係る前照灯装置の主要な構成を概略的に示す側面図である。
以下に、本発明の実施の形態に係る前照灯装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
実施の形態に係る前照灯装置は、例えば、車両用前照灯装置である。車両は、例えば、自動四輪車、自動三輪車、自動二輪車等である。
以下の説明では、実施の形態に係る前照灯装置から照射される光の照射状態が走行用の光の照射状態を示すハイビームである場合を例にして説明する。ハイビームによって照射される光は、すれ違い用の光の照射状態を示すロービームによって照射される光よりも、広範囲で且つ照度の高い配光パターンを有する。そのため、光が前照灯装置からハイビームによって照射されるとき、その前照灯装置を備えた車両の運転者の視界が良好に確保される。ただし、光がハイビームによって照射されるときには、先行車及び対向車の運転者を眩惑させる可能性がある。この眩惑を防止するために、実施の形態に係る前照灯装置では、光の配光パターンを調節する制御、例えば、ADB制御が行われる。実施の形態に係る前照灯装置では、目標とする領域(例えば、先行車及び対向車を除く領域)が光の照射領域となるように、ハイビームによって照射される光の配光パターンが調節される。
図面には、説明の理解を容易にするためにXYZ直交座標系の座標軸が示されている。X軸は、車両の左右方向に平行な座標軸である。すなわち、X軸方向は、車両の幅方向である。車両の前方を向いたときに、左方向が-X軸方向、右方向が+X軸方向である。Y軸は、車両の上下方向に平行な座標軸である。車両の上方向が+Y軸方向であり、車両の下方向が-Y軸方向である。すなわち、車両の+Y軸側は空側であり、-Y軸側は路面側である。Z軸は、X軸及びY軸に直交する座標軸である。Z軸方向は、車両の進行方向である。以下の説明では、「+Z軸方向」を「前方」とも呼ぶ。
《実施の形態1》
〈前照灯装置の構成〉
図1は、実施の形態1に係る前照灯装置100の主要な構成を概略的に示す側面図である。図2は、実施の形態1に係る前照灯装置100の主要な構成を概略的に示す平面図である。実施の形態1では、前照灯装置100が、1つの前照灯モジュール100aを有する例を説明する。そのため、実施の形態1では、前照灯装置100は、前照灯モジュール100aとも呼ばれる。
図1及び2に示すように、前照灯装置100は、光源部1と、第1の光学部2と、第2の光学部3と、受光部4と、第3の光学部5と、第4の光学部6とを有する。なお、前照灯装置100は、図1及び2に示される構成のものに限られない。
図3は、図1及び2に示される光源部1の構成を示す図である。図3は、図1及び2に示される光源部1を+Z軸側から見た図である。図3に示すように、光源部1は、複数の発光素子10を含んでいてもよい。発光素子10は、固体光源である。固体光源は、指向性を持つ光源である。固体光源は、例えば、半導体光源である。図3では、発光素子10は、発光ダイオードである。なお、固体光源は、有機エレクトロルミネッセンス光源であってもよいし、平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射することによって発光する光源であってもよい。
以下の説明では、発光素子10の+Z軸側の面を、発光面11と呼ぶ。光源部1は、複数の発光面11を含む。複数の発光面11は、予め決められた配列方向に配列されたN個の発光面11を含む。図3では、Nは5である。なお、Nは2以上の整数であればよい。複数の発光面11の配列方向は、X軸方向である。なお、以下の説明では、X軸方向に配列された複数の発光面11を11a,11b,11c,11d,11eとも表記する。また、図3に示す例では、複数の発光面11は直線状に1列に配列されている。なお、光源部1に含まれる発光面11は、1個であってもよい。光源部1は、可動式の遮光板(図示せず)などのような配光調節のための構成を備えてもよい。
発光面11は、例えば、矩形状である。図3では、発光面11において、X軸方向に延びる辺111の長さは、Y軸方向に延びる辺112の長さと等しい。つまり、図3では、発光面11は、正方形状である。ただし、発光面11は、正方形状及び矩形状に限られない。
図1及び2に示されるように、第1の光学部2は、光源部1が光L0を出射する出射方向側(本例では、+Z軸側)に位置する。第1の光学部2には、光L0が入射する。第1の光学部2は、入射した光L0の配光パターンを変更する。第1の光学部2は、例えば、配光変更レンズ20である。なお、第1の光学部2は、反射ミラーによって構成されてもよい。配光変更レンズ20は、例えば、正のパワーを有するレンズである。
配光変更レンズ20は、例えば、凸レンズである。ただし、配光変更レンズ20として凹レンズを用いてもよい。配光変更レンズ20は、例えば、透明な樹脂等によって作製される。図1及び2では、配光変更レンズ20は、1枚のレンズから構成されている。なお、配光変更レンズ20は、複数のレンズからなるレンズ群であってもよい。
図1では、光源部1の光軸はC1で示される。配光変更レンズ20の光軸はC2で示される。光軸C1と光軸C2は、例えば、同一の直線上に位置する。すなわち、光軸C1と光軸C2は、一致する。なお、光源部1の光軸C1と配光変更レンズ20の光軸C2は必ずしも同一の直線上に位置していなくてもよく、少なくとも配光変更レンズ20のZ軸上の位置において光源部1が発する光L0の光軸と配光変更レンズ20の光軸C2とが一致していればよい。配光変更レンズ20は、回転非対称の形状を有していてもよい。配光変更レンズ20の例は図10(A)及び(B)、図11(A)及び(B)を用いて後述される。以下の説明では、配光変更レンズ20から出射した第1の光である光L0を光L1と表記する。光L1は+Z軸方向に進み、ビームスプリッタ50を透過した後に投射レンズ30に入射する。
第2の光学部3は、配光変更レンズ20が形成した光L1の配光パターンを予め決められた投射方向(すなわち、+Z軸方向)に投影(以下、「投射」ともいう)する。第2の光学部3は、例えば、投射レンズ30である。なお、第2の光学部3は、反射ミラー又は反射ミラーとレンズとの組み合わせによって構成されてもよい。本例において、投射レンズ30は、光源部1及び配光変更レンズ20よりも+Z軸側に配置されている。Z軸方向において、光源部1から投射レンズ30までの距離は、例えば、50mm以下である。投射レンズ30に入射した光L1は、投射レンズ30を透過し、前方の所定の照射領域に向けて出射される。ここで、「所定の照射領域」とは、投射レンズ30よりも+Z軸側(投射方向側)に配置された照射面90上の予め定められた領域であってもよい。
照射面90は、配光変更レンズ20で変更された光L1の配光パターンが投影される仮想投影面である。ここでは、照射面90が配置される位置は、前照灯装置100の照度又は光度を計測する位置である。車両用前照灯装置において、前照灯装置の照度又は光度を計測する位置は、道路交通規則等で予め規定されている。例えば、UNECE(United Nations Economic Commission for Europe)が定める前照灯装置の光度の計測位置は、前照灯装置の光源から25m離れた位置であり、JIS(Japanese Industrial Standards)が定める光度の計測位置は、前照灯装置の光源から10m離れた位置である。実施の形態1では、照射面90は、前照灯装置100の光源部1から+Z軸方向に25m離れた位置に配置されている。以下の説明では、照射面90に投影された光L1の配光パターンをDと表記する。
投射レンズ30は、光L1の配光パターンDを照射面90に投射する。投射レンズ30は、例えば、正のパワーを有するレンズである。図1及び2では、投射レンズ30は、1枚のレンズから構成されている。なお、投射レンズ30は、複数のレンズからなるレンズ群であってもよい。ただし、投射レンズ30がレンズ群である場合、レンズの枚数が増加するほど、光の利用効率が低下するため、投射レンズ30は、1枚又は2枚のレンズから構成されることが望ましい。投射レンズ30は、例えば、透明な樹脂等によって作製される。
図1及び2では、投射レンズ30の光軸はC3で示される。投射レンズ30は、光軸C3を回転軸とする回転対称の形状を有していてもよい。ここで、光源部1の光軸C1と光軸C3は、同一の直線上に位置する。すなわち、光軸C1と光軸C3は、一致する。また、配光変更レンズ20の光軸C2と光軸C3は、同一の直線上に位置する。すなわち、光軸C2と光軸C3は、一致する。
投射レンズ30には、投射方向の反対方向(-Z軸方向)に進む入射光L2が入射する。入射光L2は、投射レンズ30を通過し、且つ、ビームスプリッタ50で反射した後に光L3として、受光部4に入射する。
受光部4は、Z軸方向において、配光変更レンズ20と投射レンズ30との間に配置されている。受光部4は、前方の所定の受光領域から出射し、投射レンズ30を介して入射する第2の光である光L3を検出する光検出部である。光L3は、受光部4によって検出される検出光である。ここで、「所定の受光領域」とは、投射レンズ30よりも+Z軸側(投射方向側)に存在する、予め定められた領域であってもよい。所定の受光領域は、例えば、少なくとも上記「所定の照射領域」を含む領域であってもよい。例えば、投射レンズ30よりも+Z軸側の、光L1が照射される照射領域に、光を発する物体が存在する場合、光L3は、その物体から発せられた光であってもよい。一例として、前方の所定の受光領域に対向車が存在する場合に、光L3は、その対向車の前照灯から照射される光であってもよい。また、前方の所定の受光領域に先行車が含まれる場合に、光L3は、その先行車の尾灯から照射される光であってもよい。また、例えば、投射レンズ30よりも+Z軸側の、光L1が照射される照射領域に、光を反射する物体が存在する場合、光L3は、その物体で反射した光L1であってもよい。一例として、前方の所定の受光領域に反射材を身に着けた歩行者又は反射材が塗布された路面、ガードレール等が存在する場合に、光L3は、それら物体で反射される光であってもよい。このように、光L3の発光点とされる物体は、投射レンズ30よりも+Z軸側に位置する任意の物体(道路の路面、対向車、先行車、及び歩行者等)でありうる。なお、後述するように、受光部4での検出タイミングを、光源部1の発光タイミングと異ならせることで、光L3を他の物体から発せられた光に限定する(すなわち、光L3から光L1の反射光を除外する)ことも可能である。
図4は、図1及び2に示される受光部4の構成を示す図である。図4は、図1及び2に示される受光部4を-Y軸側から見た図である。図4に示すように、受光部4は、複数の受光素子40を含んでもよい。受光素子40は、例えば、受光した光のエネルギーを電気信号に変換する半導体素子である。受光素子40は、例えば、フォトダイオード、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxiside Semiconductor)イメージセンサ等である。受光部4は、複数の受光素子40を含むラインセンサであってもよい。以下の説明では、受光素子40の-Y軸側の面を、受光面41と呼ぶ。
受光部4は、X軸方向に配列された複数の受光面41を含む。以下の説明では、X軸方向に配列された複数の受光面41を41a,41b,41c,41d,41eとも表記する。複数の受光面41は、複数の発光面11の配列方向に対応する方向に配列されたM個の受光面41を含む。ここで、「複数の発光面11の配列方向に対応する方向」とは、複数の発光面11の配列方向に平行な方向と、複数の発光面11の配列方向に平行ではなく傾斜した方向とを含む意味である。図4では、複数の受光面41は、複数の発光面11の配列方向に平行なX軸方向に配列されている。また、図4では、Mは5である。実施の形態1では、複数の受光面41の個数Mは、図3に示される複数の発光面11の個数Nと等しい。よって、実施の形態1では、複数の受光面41と複数の複数の発光面11とは、1対1に対応している。Mは2以上の整数であることが望ましい。なお、受光部4に含まれる受光面41は、1個であってもよい。
また、図4に示すように、複数の受光面41は直線状に1列に配列されていてもよい。受光面41は、例えば、矩形状である。図4に示す例では、受光面41において、Z軸方向に延びる辺412は、X軸方向に延びる辺411よりも長い。つまり、受光面41は、Z軸方向に長い長方形状である。これは、受光面41の上下方向(つまり、Z軸方向)に余裕をもたせることで、移動体である前方車両又は歩行者等を的確に検知するためである。ただし、受光面41は、長方形状及び矩形状に限られない。
図1に示すように、第3の光学部5は、Z軸方向において、配光変更レンズ20と投射レンズ30との間に配置されている光学部材である。第3の光学部5は、例えば、ビームスプリッタ50である。なお、第3の光学部5は、ダイクロイックミラーによって構成されてもよい。ビームスプリッタ50は、入射した光L1を+Z軸方向に出射する。ビームスプリッタ50よりも-Z軸側に光源部1が配置されている。ビームスプリッタ50は、-Z軸側から入射した光L1を照明光として+Z軸方向に出射する。以下の説明では、「+Z軸方向」を「出射方向」とも呼ぶ。
また、ビームスプリッタ50よりも+Y軸側に受光部4が配置されている。ビームスプリッタ50は、投射レンズ30を介して入射した入射光L2を受光部4に導く。具体的には、ビームスプリッタ50は、光L1の出射方向の反対方向(すなわち、-Z軸方向)に進む入射光L2を受光部4に向かう光L3として出射する。実施の形態1では、ビームスプリッタ50は、光L1を透過させて出射方向に出射し、入射光L2を反射させて受光部4に向かう光L3として出射する。
図1では、ビームスプリッタ50は、光L1を透過させる性質、すなわち光透過性を有する。また、ビームスプリッタ50は、入射光L2を反射させる面50aを含む。光軸C1に対する面50aの角度は、45度である。ただし、この角度は45度に限られない。入射光L2が面50aで反射することによって、入射光L2は、受光部4に向かう光L3として、+Y軸方向に進む。
実施の形態1では、面50aは、フレネル反射によって、入射光L2を反射させる。面50aは、ハーフミラーコーティング等の施された面であってもよい。面50aが入射光L2をフレネル反射によって反射させる面である場合は、面50aがハーフミラーコーティングの施された面である場合に比べて、光透過性が向上する。そのため、光L1は、投射レンズ30に効率良く入射する。
第4の光学部6は、Y軸方向において、ビームスプリッタ50と受光部4との間に配置されている。第4の光学部6には、光L3が入射する。第4の光学部6は、入射した光L3を集光して、受光部4に向ける。第4の光学部6は、例えば、集光レンズ60である。なお、第4の光学部6は、反射ミラーによって構成されてもよい。集光レンズ60は、例えば、正のパワーを有するレンズである。集光レンズ60は、例えば、凸レンズである。集光レンズ60及び投射レンズ30は正のパワーを有しているため、投射レンズ30及びビームスプリッタ50を介して集光レンズ60に入射した光L3は、受光部4に結像される。このように、集光レンズ60は、前照灯装置100を備えた車両の前方の風景を受光部4に結像するためのレンズである。したがって、集光レンズ60は、配光変更レンズ20と異なるパワーを有する。
図1では、受光部4の光軸は、C4で示され、集光レンズ60の光軸は、C6で示される。光軸C4と光軸C6とは、同一の直線上に位置する。すなわち、光軸C4と光軸C6は、一致する。実施の形態1では、集光レンズ60は、光軸C6を回転軸とする回転対称の形状を有していてもよい。光軸C6は、ビームスプリッタ50の+Z軸側において投射レンズ30の光軸C3と一致している。
前照灯装置100の光源部1、配光変更レンズ20、及び投射レンズ30は、前照灯装置100を備えた車両の前方の所定の照射領域に向けて光L1を照明光として照射する投射光学系110を構成する。また、前照灯装置100の投射レンズ30、集光レンズ60、及び受光部4は、前照灯装置100を備えた車両の前方を撮像する撮像光学系120を構成する。つまり、投射光学系110と撮像光学系120は、第2の光学部3である投射レンズ30を共用している。
また、上述の通り、撮像光学系120を構成する集光レンズ60の光軸C6は、ビームスプリッタ50の+Z軸側において投射光学系110を構成する投射レンズ30の光軸C3と一致している。つまり、投射光学系110の光軸の一部と撮像光学系120の光軸の一部とが一致している。
投射光学系110及び撮像光学系120において、光軸の一部が共通し、かつ、投射レンズ30が共用されていることにより、前照灯装置100から照射される光L1の照射範囲と前照灯装置100に入射する入射光L2の入射範囲とを一致させることが容易となり、光L1の照射方向に位置する車両を検出する視野と光L1の配光パターンの照射範囲とのずれが生じることを抑制できる。
なお、上述した前照灯装置100では、ビームスプリッタ50よりも-Z軸側に光源部1が配置され、且つ、ビームスプリッタ50よりも+Y軸側に受光部4が配置される構成である。そのため、ビームスプリッタ50は、光L1を透過させて+Z軸方向に出射し、且つ、入射光L2を反射させて受光部4に向ける光学部材であるが、ビームスプリッタ500は他の光学部材であってもよい。例えば、前照灯装置100において、ビームスプリッタ50よりも-Z軸側に受光部4が配置され、且つ、ビームスプリッタ50よりも+Y軸側に光源部1が配置されてもよい。つまり、ビームスプリッタ50は、光L1を反射させて+Z軸方向に出射し、且つ、入射光L2を透過させて受光部4に向ける光学部材であってもよい。
〈配光パターン〉
次に、図1及び図2に示される光L1の配光パターンDについて説明する。図5は、図3に示される複数の発光面11a~11eのそれぞれに対応する複数の配光パターンDa~Deの一例を示す図である。図6(A)は、光L1の配光パターンDの一例を示す図である。
図5に示される複数の配光パターンDa~Deは、複数の発光面11a~11eのそれぞれから出射した複数の光L0の配光パターンである。例えば、配光パターンDaは、発光面11aから出射した光の配光パターンである。配光変更レンズ20に入射される前の複数の配光パターンDa~Deは、例えば、複数の発光面11a~11eの形状と相似形の正方形状である。そのような複数の配光パターンDa~Deが配光変更レンズ20を介して長方形状に変更(「成形」ともいう)されつつ合成された結果、例えば、図6(A)に示されるような光L1の配光パターンDが形成されて、照射面90に投影される。
なお、図5は、複数の配光パターンDa~Deが配光変更レンズ20によって合成される前のシミュレーション結果を示している。また、図6(A)は、図3に示される複数の発光面11a~11eの全てが点灯したときに、照射面90に投影される配光パターンDのシミュレーション結果を示す図である。
ここで、図3に示される複数の発光面11と図4に示される複数の受光面41とは対応している。具体的には、複数の配光パターンDa~Deが照射面90に投影される複数の領域と、複数の受光面41が検出する光L3の複数の検出領域とが対応している。つまり、複数の受光面41に入射する光L3(図1に示される)は、複数の配光パターンDa~De(図6(A)に示される)が照射面90に投影される複数の領域から出射する。
図4及び図6(A)に示すように、受光面41a、41b、41c、41d、41eは、配光パターンDa、Db、Dc、Dd、Deが投影された位置と重なる位置から出射した入射光(すなわち、入射光L2の一部)をそれぞれ検出する。複数の受光面41a~41eの各々は、検出結果(例えば、検出した光に対応する検出信号)を、図1及び2に示される制御部7に出力する。検出結果は、例えば、受光量を示す信号であってもよいし、予め定められた閾値T1以上の受光量を受光したか否かを示すフラグであってもよい。なお、検出結果は上記の例に過ぎない。制御部7は、例えば、複数の発光面11のうち、予め決められた閾値T1以上の受光量を有する光を検出した受光面41に対応する発光面11を消灯させ、他の発光面11を点灯させる制御を行う。
図6(B)は、光L1の配光パターンDの他の例を示す図である。図6(B)は、図3に示される4個の発光面11a,11b,11d,11eが点灯したときに、照射面90に投影される配光パターンDのシミュレーション結果である。つまり、図6(B)では、発光面11cは消灯している。図6(B)に示される配光パターンDは、第1の配光パターンD1と、第2の配光パターンD2とを有する。第1の配光パターンD1は、配光パターンDaと配光パターンDbとが合成することによって形成された配光パターンである。第2の配光パターンD2は、配光パターンDdと配光パターンDeとが合成することによって形成された配光パターンである。すなわち、図6(B)では、図6(A)に示される配光パターンDcが照射面90に投影されない。
〈制御部〉
次に、制御部7の詳細について説明する。図7は、前照灯装置100の構成を示す機能ブロック図である。図7に示されるように、前照灯装置100は、光源部1及び受光部4に接続された制御部7を有していてもよい。制御部7は、受光部4で検出された光L3に対応する検出信号に基づいて、光源部1に光L1の配光パターンを調節させる。ここで、受光部4から出力される検出信号は、受光部4で検出された光L3の受光量に対応する信号である。制御部7は、複数の受光面41の各々で検出された光L3の受光量に対応する信号に基づいて、複数の発光面11の発光を制御することによって、光源部1に配光パターンを調節させる。
光源部1は、図3に示される複数の発光面11を駆動する光源駆動部としての駆動回路(図示せず)を含む。例えば、図3に示される複数の発光面11の各々が点灯及び消灯することにより、光源部1は、第1の光である光L0を発する。
本例では、互いに独立して発光量の制御(点灯及び消灯を含む)が可能な単位を「制御単位」と呼ぶ場合がある。以下では、そのような「制御単位」の一例として、発光面11及びそれに対応する発光素子10を例示している。しかし、制御単位と発光面11(さらには発光素子10)は必ずしも一致していなくてもよい。例えば、複数の制御単位が1つの光学面を共用することも可能である。そのような発光面の境界が定かでない場合であっても、独立して発光量の制御が可能な単位を複数備える場合は、複数の発光面11を備えるものとみなす。なお、そのような場合において、「複数の発光面11」との表現を、「光源部1に含まれる1つ以上の発光面によって発光する複数の制御単位」と読み替えてもよい。
また、同様に、本例では、互いに独立して受光量の検出(受光有無の判定を含む)が可能な単位を「検出単位」と呼ぶ場合がある。以下では、そのような「検出単位」の一例として、後述する図4に示されるように、受光面41及びそれに対応する受光素子40を例示している。しかし、検出単位と受光面41(さらには受光素子40)は必ずしも一致していなくてもよい。例えば、複数の検出単位が1つの光学面を共用することも可能である。そのような受光面の境界が定かでない場合であっても、独立して受光量の検出が可能な単位を複数備える場合は、複数の受光面41を備えるものとみなす。なお、その場合、「複数の受光面41」との表現を、「受光部4に含まれる1つ以上の受光面によって受光する複数の検出単位」と読み替えてもよい。
実施の形態1では、制御部7は、複数の発光面11の各々の発光量を変更する制御を行うことによって、光源部1に配光パターンを調節させる。ここで、複数の発光面11の各々の発光量を変更する制御とは、複数の発光面11の各々の発光量を連続的又は段階的に変化させる制御だけでなく、複数の発光面11の各々を点灯及び消灯させる制御も含む。以下の説明では、制御部7が、複数の発光面11の各々を点灯及び消灯させる制御を例にして説明する。
図1及び図2に示すように、制御部7は、閾値判定部71と、光源制御部72とを含む。閾値判定部71には、受光部4から出力される検出信号が入力する。受光部4から出力される検出信号は、光L3に対応して複数の受光面41(図4に示される)から出力される複数の信号を含む。
閾値判定部71は、複数の受光面41から出力される複数の信号に基づいて、受光部4で検出される光L3の強度が予め決められた閾値以上か否かを判定する。閾値は、前照灯装置100の光学系の構成又は受光部4の仕様等に基づいて設定される。閾値は、例えば、前照灯装置100から+Z軸方向に予め決められた距離(例えば、100m)離れた位置に存在する他の車両から照射される光の光量に基づいて設定される。実施の形態1では、閾値判定部71は、光源部1が消灯している消灯時間の間に、受光部4で検出される光L3の強度が閾値以上か否かを判定する。また、閾値判定部71は、複数の受光面41の各々で検出される光L3の強度が閾値以上か否かを判定する。
閾値判定部71は、複数の受光面41のうち少なくとも1つの受光面41で検出された光L3の強度が閾値以上であると判定したとき、判定結果を示す信号を光源制御部72に出力する。
光源制御部72は、閾値判定部71から出力された信号に基づいて、図3に示される複数の発光面11の各々を点灯及び消灯させる制御を行う。具体的には、光源制御部72は、複数の発光面11のうち、予め決められた閾値以上の強度を有する光L3が入射した受光面41に対応する発光面11を消灯させ、且つ、他の発光面11を点灯させる制御を行う。
また、光源制御部72は、光源部1が予め決められた点灯時間の間点灯し、点灯時間より短い消灯時間の間消灯する動作を周期的に繰り返すように、光源部1を制御する。
なお、制御部7は、閾値判定部71を有していなくてもよい。例えば、制御部7は、受光部4で検出される光L3の受光量に基づいて、光源部1の発光量を連続的に減少させる制御、又は、光源部1を消灯させる制御を行ってもよい。
制御部7は、例えば、半導体集積回路からなる制御回路である。制御部7は、メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成されてもよい。
図8は、制御部7の制御内容を示すフローチャートである。以下では、図8に示すフローチャートを参照しながら、制御部7による複数の発光面11(図3に示される)の発光を制御する方法について説明する。なお、図8に示されるフローチャートでは、ステップS1からS4までの処理を繰り返すループ処理が行われる。
まず、複数の受光面41の各々が、光を受光したか否かが判定される(ステップS1)。ステップS1において、複数の受光面41の各々が光L3を受光していないと判定された場合、すなわち、前方に先行車又は対向車等が存在していない場合、制御部7は、複数の発光面11の全てを点灯させる制御を行う(ステップS2)。このとき、図6(A)に示される配光パターンDが照射面90に投影される。
ステップS1において、複数の受光面41のうち少なくとも1個の受光面41が光L3を受光したと判定された場合、すなわち、前方に先行車又は対向車が存在している場合、その受光面41で検出された光L3の受光量が閾値以上であるか否かが判定される(ステップS3)。ステップS3において、受光量が閾値未満であると判定された場合、ステップS1に戻る。
ステップS3において、受光量が閾値以上であると判定された場合、制御部7は、複数の発光面11のうち、閾値以上の受光量を有する光L3を検出した受光面41に対応する発光面11を消灯させる制御を行う(ステップS4)。例えば、図4に示される複数の受光面41a~41eのうち受光面41cで検出された光L3の受光量が閾値以上であると判定された場合、図3に示される複数の発光面11a~11eのうち受光面41cに対応する発光面11cが消灯し、他の発光面11a,11b,11d,11eは、引き続き点灯している。このとき、図6(B)に示される配光パターンDが照射面90に投影される。このように、受光部4における検出結果に基づいて、配光パターンDが制御される。
次に、制御部7による他の制御方法について説明する。図8で示される制御方法では、ある受光面41が閾値以上の受光量を検出する度に、配光パターンが変更される。そのため、ある受光面41が、閾値以上の受光量を有する光を繰り返し検出したとき、制御部7は、配光パターンの切り替えを繰り返す。その結果、光L1を照射された車両に搭乗している運転者は、不快感を覚える。そのため、制御部7は、予め決められた条件を満たしたときに、配光パターンを調節するための制御を行ってもよい。
具体的には、閾値判定部71は、受光部4に入射した光L3の強度が予め決められた閾値以上になる回数が、予め決められた時間内に予め決められた基準回数以上になるか否かの判定を行ってもよい。ここで、「予め決められた時間」は、1秒以下の時間に設定されることが望ましい。予め決められた時間が長すぎる場合には、前照灯装置100を備えた車両が、他の車両(例えば、対向車)の距離に近づきすぎて配光パターンを適切に変更できないからである。
〈受光面と照明光の照射領域との関係〉
次に、受光面41と照明光としての光L1の照射領域との関係について説明する。図9は、実施の形態1に係る前照灯装置100において、図4に示される複数の受光面41のうち1個の受光面41aと、図3に示される複数の発光面11のうち1個の発光面11aから出射する光の照射領域R20とを示す図である。なお、図9及び後述する図12(A)及び(B),図13(B)及び図14(B)では、受光面と光L1の照射領域との対応関係を説明するために、受光面に照射領域R20を重ねて示している。
また、図9及び後述する図12(A)及び(B),図13(B)及び図14(B)では、受光部についての説明の理解を容易にするために、新たな座標系としてX直交座標系を用いる。X直交座標系は、XYZ直交座標系を-Y軸側から見た座標系である。X軸は、X軸と同じである。Z軸は、Y軸に平行である。以下の説明では、図4に示される複数の受光面41のうち1個の受光面41の受光領域をR10と表記する。また、図3に示される複数の発光面11のうち1個の発光面11から出射する光L1の照射領域をR20と表記する。
図9に示すように、照射領域R20は、照射領域R20の中央領域である第1の照射領域R21と、第1の照射領域R21の外側の環状の領域である第2の照射領域R22とを含む。第1の照射領域R21は、予め決められた閾値T2以上の光量(すなわち、光の強度)を有する光が照射される照射領域である。第2の照射領域R22は、閾値T2未満の光量(すなわち、光の強度)を有する光が照射される照射領域である。本例において、第1の照射領域R21及び第2の照射領域R22はいずれも、Y軸方向に長い楕円形状である。
受光面41aのZ軸方向の辺の長さAは、楕円形状の第1の照射領域R21の長径Cと一致又は長径Cよりも大きい。受光面41aの受光領域R10は、第1の受光領域R11と、第2の受光領域R12とを有する。第1の受光領域R11は、照射領域R20に対応する領域である。具体的には、第1の受光領域R11は、照射領域R20と重なる領域から出射する光L3(図1に示される)を検出する領域である。
第2の受光領域R12は、第1の受光領域R11とZ軸方向に隣接した位置に配置されている。図9に示すように、受光領域R10は、2つの第2の受光領域R12を有していてもよい。なお、受光領域R10は、1つの第2の受光領域R12を有していてもよい。受光領域R10が第2の受光領域R12を有していることにより、受光領域R10の大きさは、Z軸方向において、照射領域R20の大きさよりも大きい。つまり、受光面41aの大きさは、Z軸方向において、照射領域R20の大きさよりも大きい。なお、実施の形態1では、複数の受光面41の各々の大きさが、照射領域R20の大きさよりも大きい例が示されているが、複数の受光面41のうち少なくとも1つの受光面41の大きさが、照射領域R20の大きさよりも大きくてもよい。
第2の受光領域R12は、照射領域R20に対応しない受光領域である。つまり、受光面41aの受光領域R10は、その受光面41aに対応する制御単位を構成する発光面11aが発する光L1の照射領域R20に対応する領域以外の領域を含んでいてもよい。第2の受光領域R12には、照射領域R20の外側から出射された光が入射する。具体的には、第2の受光領域R12には、照射領域R20の上下方向の外側から出射した光が入射する。すなわち、受光面41aには、光L1の照射領域R20よりも広い領域から出射した光が入射光として入射する。第2の受光領域R12で検出された光は、第2の受光領域R12に入射した後に、第1の受光領域R11に入射することが予測される。
受光部4は、第1の受光領域R11で検出された光に対応する信号と、第2の受光領域R12で検出された光に対応する信号とを制御部7(図1及び2に示される)に出力する。制御部7は、第1の受光領域R11で検出された光に対応する信号に基づいて、光源部1(図1及び2に示される)に、配光パターンを調節させる。また、制御部7は、第2の受光領域R12で検出された光に対応する予測信号に基づいて、第1の受光領域R11に閾値T1以上の光量を有する光L3が入射する前に、光源部1に配光パターンを調節させることができる。なお、図9では、2つの第2の受光領域R12が示されているが、第2の受光領域R12は、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。
〈配光変更レンズ〉
次に、配光変更レンズ20の詳細について、説明する。図10(A)は、配光変更レンズ20の一例を示す側面図である。図10(B)は、配光変更レンズ20の一例を示す平面図である。図10(A)及び(B)に示されるように、配光変更レンズ20は、例えば、トロイダルレンズである。図10(A)に示される面20aのY軸方向の形状は、Y軸方向に曲率を有する凸状の曲線である。図10(B)に示される面20bのX軸方向の形状は、X軸方向に曲率を有する凸状の曲線である。そのため、配光変更レンズ20は、X軸方向に正のパワーを有し、Y軸方向に正のパワーを有する。図10(A)及び(B)の例では、面20aのY軸方向の曲率は、面20bのX軸方向の曲率より大きい。すなわち、Y軸方向の正のパワーは、X軸方向の正のパワーよりも大きい。ここで、パワーは屈折力である。
上述の通り、配光変更レンズ20には、光源部1から発せられた光L0が入射する。図3に示される複数の発光面11の全てが点灯しているとき、光L0が配光変更レンズ20に入射すると、配光変更レンズ20のX軸方向の正のパワーによって、複数の配光パターンDa~De(図5に示される)は、照射面90において、X軸方向に配列される。
また、複数の配光パターンDa~Deのそれぞれの形状は、配光変更レンズ20のY軸方向の正のパワーによって発光面11の正方形状をY軸方向に引き延ばした長方形状となる。つまり、配光変更レンズ20に入射する前の個々の発光面11からの光L0の配光パターンは、正方形状であるが、配光変更レンズ20を透過した後の配光パターンは、Y軸方向に長い長方形状である。例えば、照射面90に投影される複数の配光パターンDa~Deは、Y軸方向の端部においてX軸方向の端部よりもぼかしが多く生じている。つまり、配光パターンDa~DeのそれぞれのY軸方向の端部の境界線が不鮮明になっている。
本例では、トロイダルレンズは、シリンドリカルレンズを含む。図11(A)は、トロイダルレンズの他の例であるシリンドリカルレンズを示す側面図である。図11(B)は、トロイダルレンズの他の例であるシリンドリカルレンズを示す平面図である。図11(A)に示される面20aのY軸方向の形状は、Y軸方向に曲率を有する凸状の曲線である。図11(B)に示される面20bのX軸方向の形状は、X軸方向に曲率を有していない直線である。そのため、図11(A)及び(B)に示される配光変更レンズ20は、Y軸方向に正のパワーを有し、X軸方向に正のパワーを有していない。また、配光変更レンズ20は、光源部1の発光面11のアスペクト比をY軸方向に引き延ばした配光パターンが形成できるものであれば、例えば、自由曲面レンズであってもよい。例えば、配光変更レンズ20は、X軸方向とY軸方向で曲率が異なる自由曲面レンズであってもよい。なお、上記の例は、Z軸方向に配列された複数の発光面11を有する光源部1によって発せられる光の配光パターンを車両用灯具に求められる配光形状とするための一例であって、発光面11が1つの場合、又は複数の発光面11がY軸方向に配列される場合はこの限りではない。また、後述するように、投射レンズ30を利用して引き延ばしを行う場合も、この限りではない。
また、光L0の配光パターンを変更するレンズは、配光変更レンズ20に限られず、図1及び2に示される投射レンズ30であってもよい。すなわち、投射レンズ30が、図10(A)及び(B)、図11(A)及び(B)に示されるようなトロイダルレンズ、又は自由曲面レンズであってもよい。更に、配光変更レンズ20及び投射レンズ30の両方が、図10(A)及び(B)、図11(A)及び(B)に示されるようなトロイダルレンズ、又は自由曲面レンズであってもよい。なお、投射レンズ30の曲率をX軸方向とY軸方向とで異ならせる場合、集光レンズ60の曲率をX軸方向とY軸方向とで異ならせて、投射レンズ30のX軸とY軸との曲率の変化(「異なり」ともいう)を吸収(「無効化」ともいう)してもよい。
実施の形態1では、投射レンズ30は、配光変更レンズ20によって変更された配光パターンD(図6(A)及び(B)に示される)を図1に示される照射面90に投射する例を説明している。以下の説明では、配光変更レンズ20及び投射レンズ30のX軸方向における合成焦点をF1と表記する。また、集光レンズ60の焦点のうち受光部4側の焦点をF2と表記する。合成焦点F1は、配光変更レンズ20及び投射レンズ30よりも-Z軸側の焦点である。図2に示すように、合成焦点F1のZ軸方向の位置は、光源部1のZ軸方向の位置と重なっている。このように、Z軸方向において、X軸方向における合成焦点F1の位置と光源部1の発光面11の位置とが重なるように、配光変更レンズ20及び投射レンズ30は配置される。これにより、X軸方向においては発光面11の像が拡大されて仮想投影面上に投影される。
なお、合成焦点F1の位置は、光源部1の発光面11の位置よりも±Z軸方向にずれた位置であってもよい。例えば、合成焦点F1の位置は、光源部1の発光面11の位置に対して±2mm以下であってもよい。ここで、仮想投影面90は、受光部4の焦点を結ぶ位置にある面としてもよい。その場合において、仮想投影面90から集光レンズ60の受光部4側の焦点F2までの撮像光学系120の光軸上の距離と、仮想投影面90から合成焦点F1までの投射光学系110の光軸上の距離とが略一致(誤差1mm以内)するように構成されてもよい。これにより、X軸方向、特に複数の発光面11から照射される光L0の複数の配光パターンDa~Deの境界において、適度なぼかしを生じさせることができる。つまり、複数の配光パターンDa~Deによって形成される配光パターンDにおいて、複数の配光パターンDa~Deの境界を不鮮明にすることができるので、これらが重ね合された後の実際に投影される配光パターンにおける照度むらを抑制することができる。したがって、配光変更レンズ20及び投射レンズ30のZ軸方向における位置を適切に設定することによって、照射面90に投影される配光パターンD上で、照度むらを抑制することができる。
以上に説明したように、X軸方向における照射面90と光源部1とが結像関係にあることによって、図6(A)及び(B)に示されるように、配光パターンDが照射面90に投影される。具体的には、光源部1が、照射面90上の任意の点に対して結像関係にあることによって、配光パターンDのうち少なくとも縦方向(つまり、Y軸方向)のエッジを照射面90にはっきりと投影することができる。ここで、Y軸方向においては、照射面90と光源部1とが結像関係になくてもよい。
〈実施の形態1の効果〉
以上に説明した実施の形態1に係る前照灯装置100によれば、以下に示す効果が得られる。
前照灯装置100では、投射光学系110及び撮像光学系120において、互いの光軸の一部が共通し、かつ、投射レンズ30が共用されていることによって、前照灯装置100から照射される光L1の照射範囲と前照灯装置100に入射する入射光L2の入射範囲とを一致させることが容易となり、光の照射方向に位置する車両を検出する視野と光の配光パターンの照射範囲とのずれが生じることを抑制できる。
また、投射光学系110及び撮像光学系120において、投射レンズ30が共用されていることにより、前照灯装置100の意匠性を向上させることができる。
また、前照灯装置100では、投射光学系110が配光変更レンズ20を含み、撮像光学系120が集光レンズ60を含んでいることによって、配光変更レンズ20の形状又は曲率を集光レンズ60の形状又は曲率と異ならせることで光L1の配光パターンの照射領域と車両の前方の撮像領域の形状又はぼかし量を制御することができる。
また、配光変更レンズ20の曲率をX軸方向(つまり、水平方向)とY軸方向(つまり、垂直方向)とで異なるせることによって、照射面90に投影される配光パターンDについて、X軸方向とY軸方向とでぼかし量を制御することができる。実施の形態1では、配光パターンDは、Y軸方向の端部においてX軸方向の端部よりもぼかしが多く生じるため、配光パターンDのうち縦方向(つまり、Y軸方向)のエッジを照射面90にはっきりと投影することができ、X軸方向のエッジはやわらかくなる。つまり、X軸方向において配光パターンDを精度良く制御でき(例えば、消灯したい照射領域を精度良く消灯することができ)、且つY軸方向において広い範囲でぼかしを含む光L1を照射することができる。
また、Y軸方向において広い範囲でぼかしを含む光L1が照射されることにより、前照灯装置100を備えた車両の運転者は、早い段階で他の車両の存在に気づき、その後、他の車両が徐々に鮮明に現れることを認識できる。
また、前照灯装置100では、複数の検出単位(複数の受光面41)と複数の制御単位(実施の形態1では、複数の発光面11)とが1対1に対応している。また、制御部7は、複数の発光面11のうち各々の発光を、複数の受光面41のうちの複数の発光面11の各々に対応する受光面41から出力される信号に基づいて制御することによって、光源部1に配光パターンを調節させる。これにより、目標とする領域には、光L1が適切に照射され続けることになるので、前照灯装置100を備えた車両の運転者の視界が良好に確保される。
また、前照灯装置100では、光源部1において、複数の発光面11の各々が点灯及び消灯することで光L1の配光パターンを調節する場合には、簡易な構成によって、配光パターンを調節することができる。
また、複数の発光面11の全てが消灯しているときに、閾値判定部71が、複数の受光面41で検出される光L3の受光量が閾値T1以上か否かを判定する場合には、受光部4から閾値判定部71に出力される検出信号には、光L1に対応する検出信号が含まれないため、閾値判定部71の判定精度が向上する。そのため、制御部7は、光源部1に光L1の配光パターンを正確に調節させることができる。また、制御部7が、光源部1の点灯時間を消灯時間よりも長くすることにより、光L1の照射量を十分に多くすることができる。
また、前照灯装置100では、Z軸方向において、受光面41の受光領域R10は、光L1の照射領域R20よりも大きくした場合には、受光部4は、光L1の照射領域に他の車両が近づいてきていることを示す予測信号を制御部7に出力することができる。制御部7は、予測信号を用いることで、早い段階で配光パターンを適切に切り替えることができる。
また、前照灯装置100によれば、前照灯装置100の撮像光学系120は、受光素子40を含む受光部4を有するため、撮像光学系がカメラを有する場合と比べて、前照灯装置100を小型化することができる。
《実施の形態1の変形例》
実施の形態1で説明した受光部4の構成は、他の構成であってもよい。例えば、実施の形態1の受光部4の受光面41は、他の形状であってもよい。
図12(A)は、本発明の実施の形態1の変形例に係る前照灯装置において、受光部14の一部と、図3に示される複数の発光面11のうち1個の発光面11aから出射する光の照射領域R20とを示す図である。図12(A)では、図9に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図9に示される符号と同じ符号を付し、その説明を省略する。図12(A)に示すように、受光部14の受光面141aのZ軸方向の辺の長さAは、楕円形状の第1の照射領域R21の長径Cと同じ大きさである。
また、実施の形態1では、複数の受光面41の個数と複数の発光面11の個数とが同じである例を説明している。しかし、複数の受光面41の個数Mは、複数の発光面11の個数Nより多くてもよい。例えば、複数の受光面41の個数Mが、複数の発光面11の個数NのQ倍(Qは、2以上の整数)であってもよい。
図12(B)は、実施の形態1の他の変形例に係る前照灯装置において、受光部24の一部と、図3に示される複数の発光面11のうち1個の発光面11aから出射する光の照射領域R20とを示す図である。図12(B)では、図9に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図9に示される符号と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図12(B)では、複数の受光面241の個数Mが、図3に示される複数の発光面11の個数Nの2倍である例を説明する。図12(B)に示すように、複数の受光面241のうち互いに隣接する2個の受光面241a,241bが、1つの照射領域R20に対応している。つまり、図12(B)では、2個の受光面241a,241bは、1個の発光面11に対応している。
以上に説明した実施の形態1の変形例に係る前照灯装置では、受光部14,24の構成を簡易化することができる。
なお、上記以外の点について、実施の形態1の変形例は、図1~11に示される例と同じである。
《実施の形態2》
実施の形態1では、受光部4が含む複数の受光面41の全てが、複数の発光面11と互いに対応する例を説明している。しかし、受光部が含む受光面の全てが、複数の発光面と互いに対応しなくてもよい。
図13(A)は、本発明の実施の形態2に係る前照灯装置の光源部21の構成を示す図である。図13(B)は、実施の形態2に係る前照灯装置において、受光部34と、図13(A)に示される複数の発光面211から出射する光の複数の照射領域R20とを示す図である。図13(B)では、図9に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図9に示される符号と同じ符号を付し、その説明を省略する。また、図13(B)では、複数の第1の受光面342及び第2の受光面343で形成される受光領域をR1、複数の発光面211から投射レンズ30(図1に示される)を介して照射された光L1の照射領域をR2と表記する。
図13(A)に示すように、光源部21は、X軸方向に配列された複数(図13(A)では、7個)の発光面211を含む。複数の発光面211の各々から光が出射する。
図13(B)に示すように、複数の受光面341の個数は、図13(A)に示される複数の発光面311の個数よりも多い9個である。複数の受光面341は、複数の第1の受光面342と、複数の第2の受光面343とを含む。複数の第1の受光面342は、光L1(図1に示される)の複数の照射領域R20と互いに対応する受光面である。すなわち、複数の第1の受光面342は、図13(A)に示される複数の発光面211と互いに対応する。
第2の受光面343は、複数の第1の受光面342のうち+X軸側の端に位置する第1の受光面342の外側(図13(B)では、右側)に隣接した位置に、及び-X軸側に位置する第1の受光面342よりも内側(図13(B)では、左側)に隣接した位置に配置されている。受光部34が第2の受光面343を含んでいることにより、受光領域R1の大きさは、照射領域R2の大きさよりも大きい。
複数の第2の受光面343は、光L1(図1に示される)の複数の照射領域R20に対応しない受光面である。すなわち、複数の第2の受光面343は、図13(A)に示される複数の発光面211に対応しない。第2の受光面343には、光L1の照射領域の外側から出射された光が入射する。具体的には、第2の受光面343には、光L1の照射領域R2の左右方向の外側から出射した光が入射する。すなわち、第2の受光面343には、光L1の照射領域R2よりも広い領域から出射した光が入射光として入射する。第2の受光面343で検出された光は、第2の受光面343に入射した後に、当該第2の受光面343に隣接する第1の受光面342に入射することが予測される。つまり、第2の受光面343で検出された光に対応する信号は、第1の受光面342に入射するであろう光を予測する予測信号である。
受光部34は、第1の受光面342で検出された光に対応する信号と、第2の受光面343で検出された光に対応する信号とを制御部7(図1及び2に示される)に出力する。制御部7は、第1の受光面342で検出された光に対応する信号に基づいて、光源部21(図13(A)に示される)に、配光パターンを調節させる。また、制御部7は、第2の受光面343で検出された光に対応する予測信号に基づいて、第1の受光面342に閾値T1以上の光量を有する光が入射する前に、光源部21に配光パターンを調節させることができる。なお、図13(B)では、2個の第2の受光面343が示されているが、第2の受光面343の個数は、1個であってもよく、3個以上であってもよい。つまり、受光部34は、複数の制御単位(実施の形態2では、複数の発光面211)にそれぞれ対応するP個の第1の受光面342と、複数の制御単位に対応しない少なくとも1個の第2の受光面343を有していればよい。ここで、Pは2以上の整数である。
以上に説明した実施の形態2に係る前照灯装置では、受光部34が第2の受光面343を含んでいることにより、受光部34は、光L1の照射領域R2に他の車両が近づいてきていることを示す予測信号を制御部7に出力することができる。これにより、制御部7は、受光部34から出力された予測信号に基づいて、第1の受光面342に閾値T1以上の光量を有する光が入射する前に、光源部21に配光パターンを調節させることができる。そのため、実施の形態2に係る前照灯装置では、制御部7は、光源部1に早い段階で適切な配光パターンを調節させることができる。
なお、上記以外の点について、実施の形態2に係る前照灯装置は、実施の形態1に係る前照灯装置100と同じである。
《実施の形態3》
実施の形態1では、光源部1において、複数の発光面11が直線状に1列に配列される例を説明している。しかし、複数の発光面は、Y軸方向にJ個(Jは2以上の整数)及びX軸方向にN個(Nは2以上の整数)のマトリクス状に配列されていてもよい。
図14(A)は、本発明の実施の形態3に係る前照灯装置の光源部31の構成を示す図である。図14(B)は、実施の形態3に係る前照灯装置において、受光部44と、図14(A)に示される複数の発光面311から出射する光の複数の照射領域R20とを示す図である。図14(B)では、図9に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図9に示される符号と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図14(A)に示すように、光源部31は、複数行複数列(図14(A)では、2行7列)のマトリクス状に配列された複数の発光面311を含む。
図14(B)に示すように、受光部44は、複数の受光面441を含む。複数の受光面441のうち1個の受光面441は、Y軸方向に並ぶ2つの照射領域R20に対応する受光面である。すなわち、1個の受光面441は、複数の発光面311のうちY軸方向に並ぶ2個の発光面311に対応する。
なお、実施の形態3では、複数の受光面441は、複数の発光面311と1対1に対応していてもよい。すなわち、複数の受光面441は、2行7列のマトリクス状に配列されていてもよい。
以上に説明した実施の形態3に係る前照灯装置では、複数の発光面311が複数行複数列のマトリクス状に配列されているため、より適切な配光パターンによって光L1を照射することができる。
また、実施の形態3に係る前照灯装置では、複数の受光面441の個数が複数の発光面311の個数よりも少ないため、受光部44の構成を簡易化することができる。
なお、上記以外の点について、実施の形態3に係る前照灯装置は、実施の形態1に係る前照灯装置と同じである。
《実施の形態4》
実施の形態1では、1つの前照灯モジュール100aを備える前照灯装置100の例を説明した。しかし、前照灯装置は、複数の前照灯モジュール100aを備えていてもよい。
図15は、本発明の実施の形態4に係る前照灯装置400の構成を概略的に示す平面図である。図15では、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号が付される。図15に示すように、前照灯装置400は、複数の前照灯モジュール100aと、筐体401と、カバー402とを備える。図1では、1つの前照灯モジュール100aが1つの制御部7によって制御されているが、図15では、複数の前照灯モジュール100aが共通の制御部によって制御されてもよい。
筐体401は、前照灯装置400を備える車両の車体の内部に配置される。筐体401の形状は、箱型である。筐体401の内部には、複数(図15では、3つ)の前照灯モジュール100aが収容される。なお、筐体401の形状は箱型に限られない。例えば、筐体401がフレーム等によって構成され、そのフレームに複数の前照灯モジュール100aが固定されていてもよい。
筐体401の内部において、複数の前照灯モジュール100aは、X軸方向に配列される。なお、複数の前照灯モジュール100aの配列方向はX軸方向に限らず、他の方向であってもよい。例えば、複数の前照灯モジュール100aは、Y軸方向に配列されてもよい。また、複数の前照灯モジュール100aは、Y軸方向に対して傾斜した方向、Z軸方向に対して傾斜した方向、またはY軸方向及びZ軸方向の両方に対して傾斜した方向に配列されてもよい。複数の前照灯モジュール100aの適切な配列によって、前照灯装置400のデザイン性及び機能を向上させることができる。
カバー402は、筐体401の+Z軸側に配置される。カバー402は、車体の表面部に配置され、車体の外部に露出している。カバー402は、例えば、透明な材料によって作製される。
以上に説明した実施の形態4に係る前照灯装置400では、複数の前照灯モジュール100aの各々が、目標とする領域(例えば、先行車及び対向車等を除く領域)に正確に光L1を照射する。そのため、前照灯装置400は、目標とする領域に更に正確に光L1を照射することができる。
また、実施の形態4に係る前照灯装置400を用いれば、複数の前照灯モジュール100aは、カバー402によって、風雨又は塵埃等から保護される。
上記以外の点について、実施の形態4は、実施の形態1と同じである。
《付記》
以上の各実施の形態には、以下の付記に記載された発明が含まれる。
〈付記1〉第1の光を発し、前記第1の光の配光パターンを調節する光源部と、
前記光源部で調節された前記配光パターンを変更する配光変更レンズと、
入射する第2の光を検出する受光部と、
前記配光変更レンズから出射した前記第1の光を予め決められた出射方向に出射し、前記出射方向の反対方向に進む入射光を前記受光部に向かう前記第2の光として出射する光学部材と、
前記光学部材から出射した前記第1の光を照明光として前記出射方向に出射する投射レンズと、
前記光学部材から出射した前記第2の光を集光して、前記受光部に向ける集光レンズと、
前記受光部で検出される前記第2の光の強度に基づいて、前記光源部に前記配光パターンを調節させる制御部と、を有し、
前記光源部は、予め決められた第1の方向に配列された複数の発光面を含み、
前記受光部は、前記第1の方向に対応する方向に配列された複数の受光面を含み、
前記複数の発光面と前記複数の受光面とは対応しており、
前記制御部は、前記複数の受光面のうちの前記複数の発光面の各々に対応する受光面に入射した前記第2の光の前記強度が予め決められた閾値以上であると判定したときに、前記複数の発光面の各々の発光を制御することによって、前記配光パターンを変更させる、前照灯装置。
〈付記2〉前記複数の発光面は、前記第1の方向に配列されたN個(Nは2以上の整数)の発光面であり、
前記複数の受光面は、前記第1の方向に対応する方向に配列されたM個(Mは2以上の整数)の受光面であり、
MはNより大きい、付記1に記載の前照灯装置。
〈付記3〉前記複数の受光面で形成される受光領域の大きさは、前記第1の光の照射領域の大きさよりも大きい、付記1又は2に記載の前照灯装置。
〈付記4〉MはNのQ倍(Qは2以上の整数)以上であり、前記N個の発光面のうちの1個の発光面と前記M個の受光面のうちの互いに隣接するQ個の受光面とは対応し、
前記制御部は、前記N個の発光面の各々の発光を、前記M個の受光面のうちの前記N個の発光面の各々に対応する前記Q個の受光面から出力される信号に基づいて制御することによって、前記光源部に前記配光パターンを調節させる、付記2又は3に記載の前照灯装置。
〈付記5〉前記配光変更レンズのパワーは、前記集光レンズのパワーと異なる、付記1から4のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記6〉前記配光変更レンズは、前記第1の方向に第1の正のパワーを有し、前記第1の方向に直交する第2の方向に前記第1の正のパワーと異なる第2の正のパワーを有する、付記2から5のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記7〉前記制御部は、前記受光部で検出される前記第2の光の前記強度が前記閾値以上になる回数が予め決められた時間内に予め決められた基準回数以上になったと判定したときに、前記光源部に前記配光パターンを調節させる、付記1から6のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記8〉前記制御部は、前記光源部が消灯している消灯時間の間に、前記受光部で検出される前記第2の光の前記強度に基づいて、前記光源部に前記配光パターンを調節させる、付記1から7のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記9〉前記制御部は、前記光源部が予め決められた点灯時間の間点灯し、前記点灯時間より短い前記消灯時間の間消灯する動作を繰り返すように、前記光源部を制御する、付記8に記載の前照灯装置。
〈付記10〉前記複数の発光面は、前記第1の方向に直交する第2の方向にJ個(Jは2以上の整数)及び前記第1の方向にN個(Nは2以上の整数)のマトリクス状に配列されており、
前記複数の発光面のうちの前記第2の方向に並ぶ前記J個の発光面と前記複数の受光面のうちの1個の受光面とは対応し、
前記制御部は、前記マトリクス状に配列された前記複数の発光面の各々の発光を、前記第2の方向に並ぶ前記J個の発光面に対応する前記1個の受光面から出力される信号に基づいて制御することによって、前記光源部に前記配光パターンを調節させる、付記1から9のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記11〉前記光学部材は、前記第1の光を透過させて前記出射方向に出射し、前記入射光を反射させて前記受光部に向かう前記第2の光として出射するビームスプリッタである、付記1から10のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記12〉前記光学部材は、前記第1の光を反射させて前記出射方向に出射し、前記入射光を透過させて前記受光部に向かう前記第2の光として出射するビームスプリッタである、付記1から10のいずれか1つに記載の前照灯装置。
〈付記13〉複数の前照灯モジュールを有し、前記複数の前照灯モジュールの各々は、
第1の光を発する光源部と、
入射する前記第1の光の配光パターンを変更する第1の光学部と、
入射する第2の光を検出する受光部と、
前記配光パターンを予め決められた投射方向に投射し、且つ前記投射方向の反対方向に進む入射光が入射する第2の光学部と、
前記第1の光を前記第2の光学部に向けて出射し、且つ前記第2の光学部を通過した前記入射光を前記受光部に向かう前記第2の光として出射する第3の光学部と、
前記第3の光学部から出射した前記第2の光を集光して前記受光部に向ける第4の光学部と、を有し、
前記光源部と前記第1の光学部と前記第2の光学部とを含む投射光学系の光軸の一部は、前記第2の光学部と前記第4の光学部と前記受光部とを含む撮像光学系の光軸の一部と一致し、
前記受光部における前記第2の光の検出結果に基づいて、前記配光パターンが制御される、前照灯装置。
1,21,31 光源部、 2 第1の光学部、 3 第2の光学部、 4,14,24,34,44 受光部、 5 第3の光学部、 6 第4の光学部、 7 制御部、 11,211,311 発光面、 20 配光変更レンズ、 41,141a,241,341,441 受光面、 60 集光レンズ、 100,400 前照灯装置、 110 投射光学系、 120 撮像光学系、 L0,L1 第1の光、 L2 入射光、 L3 第2の光。

Claims (13)

  1. 第1の光を発する光源部であって、独立して発光量を制御可能な複数の制御単位を含む前記光源部と、
    入射する前記第1の光の配光パターンを変更する第1の光学部と、
    入射する第2の光を検出する受光部であって、前記複数の制御単位のいずれかの制御単位と対応し、独立して受光量を検出可能な複数の検出単位を含む前記受光部と、
    前記配光パターンを予め決められた投射方向に投射し、且つ前記投射方向の反対方向に進む入射光が入射する第2の光学部と、
    前記第1の光を前記第2の光学部に向けて出射し、且つ前記第2の光学部を通過した前記入射光を前記受光部に向かう前記第2の光として出射する第3の光学部と、
    前記第3の光学部から出射した前記第2の光を集光して前記受光部に向ける第4の光学部と、を有し、
    前記光源部と前記第1の光学部と前記第2の光学部とを含む投射光学系の光軸の一部は、前記第2の光学部と前記第4の光学部と前記受光部とを含む撮像光学系の光軸の一部と一致し、
    前記受光部における前記複数の検出単位の前記第2の光の検出結果に基づいて、前記複数の検出単位に対応する前記制御単位の発光量を変更することで前記配光パターンが制御される
    前照灯装置。
  2. 前記前照灯装置の垂直方向において、前記複数の検出単位のうちの少なくとも1つの検出単位によって前記第2の光が検出される領域である検出領域の大きさは、前記対応する制御単位が発した前記第1の光の照射領域の大きさより大きい、
    請求項1に記載の前照灯装置。
  3. 前記前照灯装置の水平方向において、前記受光部が前記第2の光を検出する領域の大きさは、前記光源部から発した前記第1の光が照射される領域より大きい、
    請求項1又は2に記載の前照灯装置。
  4. 前記第1の光学部は、前記光源部の前記複数の制御単位としての複数の発光面のアスペクト比を前記前照灯装置の垂直方向に引き延ばした前記配光パターンを形成する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の前照灯装置。
  5. 前記複数の発光面の位置である第1の位置と、前記前照灯装置の水平方向における前記第1の光学部と前記第2の光学部とによる合成焦点の位置である第2の位置とが重なっている、又は、前記第1の位置が前記水平方向において前記第2の位置に対して±2mm以下の範囲内に存在している、
    請求項4に記載の前照灯装置。
  6. 前記受光部の焦点を結ぶ位置にある面を仮想投影面としたとき、前記仮想投影面から前記第4の光学部の前記受光部側の焦点までの光軸上の距離と、前記仮想投影面から前記合成焦点までの光軸上の距離との差が1mm以内である
    請求項5に記載の前照灯装置。
  7. 前記配光パターンにおいて、前記前照灯装置の水平方向の端部におけるぼかし量が、前記前照灯装置の垂直方向の端部におけるぼかし量より多い、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の前照灯装置。
  8. 前記第2の光学部は、配光変更レンズであり、
    前記第4の光学部は、集光レンズであり、
    前記配光変更レンズの屈折力は、前記集光レンズの屈折力と異なる、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の前照灯装置。
  9. 前記複数の検出単位と前記複数の制御単位とは、1対1に対応している、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の前照灯装置。
  10. 前記受光部における前記複数の検出単位の前記第2の光の検出結果に基づいて、前記対応する制御単位の発光量を変更して前記配光パターンを変更させる制御部を更に備える、
    請求項1から9のいずれか1項に記載の前照灯装置。
  11. 前記制御部は、前記対応する制御単位を点灯又は消灯させることで前記配光パターンを制御する、
    請求項10に記載の前照灯装置。
  12. 前記受光部は、前記前照灯装置の水平方向において、前記複数の検出単位に隣接する他の検出単位を更に含む、
    請求項10又は11に記載の前照灯装置。
  13. 前記制御部は、前記他の検出単位によって検出された前記第2の光の検出結果に基づいて前記対応する制御単位の発光量を変更することで、前記配光パターンを制御する、
    請求項12に記載の前照灯装置。
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