JP7335721B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車などの車両に用いられる車両用灯具に関する。
可視光源からの可視光および赤外光源からの赤外光をそれぞれ別個の光学部材によって反射して、可視光および赤外光を車両前方に照射する車両用照明装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００９－１５４６１５号公報
このような車両用照明装置において、装置内に異常が発生した場合の配光パターン形成の精度には改善の余地がある。
そこで、本発明は、赤外光源や赤外光の受光部に異常が発生した場合にも適切な可視光配光パターンを形成可能な車両用灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の車両用灯具は、
車両の周辺に可視光を照射するための第一光源と、
前記車両の周辺の情報を取得するために赤外光を出射する第二光源と、
前記第一光源から照射された前記可視光と前記第二光源から照射された前記赤外光を反射しながら回転し、前記車両から所定距離の位置に配置される仮想鉛直スクリーン上における水平方向に沿って前記可視光および前記赤外光を走査する回転リフレクタと、
前記第二光源から出射されて前記車両の周辺の対象物により反射された赤外光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記赤外光に基づいて前記第一光源から出射される前記可視光の照射領域を制御する制御部と、
を備えた車両用灯具であって、
前記制御部は、前記第二光源および前記受光部の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、前記車両用灯具の外部から取得した車両周辺情報に基づいて前記照射領域を制御するように構成されている。
この構成によれば、第二光源や受光部に異常が発生した場合にも適切な可視光配光パターンを形成可能な車両用灯具を提供することができる。
また、本発明の車両用灯具において、
前記制御部は、前記第二光源および前記受光部の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、前記可視光により前記仮想鉛直スクリーン上に形成されるカットオフラインをぼかすように前記照射領域を制御してもよい。
この構成によれば、異常発生により対象物のセンシングが不正確となった場合でも、対向車等へのグレアの発生を防止することができる。
また、本発明の車両用灯具において、
前記制御部は、前記第二光源および前記受光部の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、前記車両全体を制御する車両制御部へ異常情報を通知するように構成されていてもよい。
この構成によれば、第二光源および／または受光部の異常情報を車両制御部へ通知し、当該異常情報を車両全体の制御へ反映させることができる。
また、本発明の車両用灯具において、
前記制御部は、前記第一光源に異常があると判断した場合には、前記第一光源からの前記可視光の照射を停止するとともに前記第二光源からの前記赤外光の照射を停止してもよい。
この構成によれば、可視光を出射する第一光源に異常があった場合に不適切な配光パターンのままで車両前方に可視光が照射されたり、これにより赤外光によるセンシングの精度が低くなることを防止することができ、フェールセーフが達成できる。
本発明によれば、赤外光源や赤外光の受光部に異常が発生した場合にも適切な可視光配光パターンを形成可能な車両用灯具を提供することができる。
本発明の実施形態の一例に係る車両用灯具が搭載された車両システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る車両システムの一部の構成を模式的に示したブロック図である。 本実施形態に係るハイビーム用灯具ユニットの上面図である。 図３のハイビーム用灯具ユニットの一部拡大図である。 ハイビーム用灯具ユニットが備える第一配線基板の正面図である。 ハイビーム用灯具ユニットが備える第二配線基板の正面図である。 第一配線基板に設けられた各可視光発光素子から照射される可視光により、仮想鉛直スクリーン上に形成されるスポット光の像を示す図である。 第一配線基板に設けられた各可視光発光素子から照射された可視光が回転リフレクタの回転により走査された状態での仮想鉛直スクリーン上の配光パターンを示す図である。 第二配線基板に設けられた各可視光発光素子から照射される可視光により、仮想鉛直スクリーン上に形成されるスポット光の像を示す図である。 第二配線基板に設けられた各可視光発光素子から照射された可視光が回転リフレクタの回転により走査された状態で仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。 ロービーム用灯具ユニットおよびハイビーム用灯具ユニットから前方に照射される可視光により、仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。 第一配線基板に設けられた各赤外光発光素子から照射された赤外光により、仮想鉛直スクリーン上に形成される赤外光のスポット光の像を示す図である。 各赤外光発光素子から照射される赤外光が、回転リフレクタの回転により走査された状態での配光パターンを示す図である。 本実施形態に係る、赤外光源および受光部の少なくとも一方に異常が発生した場合におけるハイビーム用配光パターンの制御処理の一例を示すフローチャートである。 車両前方に対象物が検知されていない状態で仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンの一例を示す図である。 対象物が検知された状態で、赤外光源または受光部に異常が発生した場合の配光パターンの一例を示す図である。 対象物の位置情報が補正された状態での配光パターンの一例を示す図である。
以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
図１は、車両１に搭載される車両システム２のブロック図を示している。
図１に示すように、本実施形態に係る車両システム２は、車両制御部３と、ヘッドランプ４と、センサ５と、カメラ６と、レーダ７と、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）９と、無線通信部１０と、地図情報記憶部１１とを備えている。さらに、車両システム２は、ステアリングアクチュエータ１２と、ステアリング装置１３と、ブレーキアクチュエータ１４と、ブレーキ装置１５と、アクセルアクチュエータ１６と、アクセル装置１７とを備えている。
車両制御部３は、車両１の走行を制御するように構成されている。車両制御部３は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。電子制御ユニットは、プロセッサとメモリを含むマイクロコントローラと、その他電子回路（例えば、トランジスタ等）を含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び／又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。メモリは、各種車両制御プログラム（例えば、自動運転用の人工知能（ＡＩ）プログラム等）が記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、各種車両制御データが一時的に記憶されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。プロセッサは、ＲＯＭに記憶された各種車両制御プログラムから指定されたプログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で各種処理を実行するように構成されている。
ヘッドランプ４は、車両１の前部に搭載された照明装置であり、車両１の周囲の道路へ向けて光を照射するランプユニット４２と、ランプ制御部４３（灯具制御部の一例）とを備えている。ランプユニット４２およびランプ制御部４３の詳細な構成については後述する。
例えば、車両制御部３は、所定の条件を満たした場合にランプユニット４２の点消灯を制御するための指示信号を生成して、当該指示信号をランプ制御部４３に送信する。ランプ制御部４３は、受信した指示信号に基づいて、ランプユニット４２の点消灯を制御する。
センサ５は、加速度センサ、速度センサ、ジャイロセンサ等を備える。センサ５は、車両１の走行状態を検出して、走行状態情報を車両制御部３に出力するように構成されている。センサ５は、運転者が運転席に座っているかどうかを検出する着座センサ、運転者の顔の方向を検出する顔向きセンサ、外部天候状態を検出する外部天候センサ及び車内に人がいるかどうかを検出する人感センサ等をさらに備えてもよい。さらに、センサ５は、車両１の周辺環境の照度を検出する照度センサを備えてもよい。
カメラ６は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）等の撮像素子を含むカメラである。カメラ６の撮像は、車両制御部３から送信される信号に基づいて制御される。例えば、カメラ６は、ランプユニット４２の点消灯の周波数に合わせたフレームレートにより画像を撮像し得る。これにより、カメラ６は、ランプユニット４２の点灯時の画像と消灯時の画像の双方を取得することができる。
レーダ７は、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ又はレーザーレーダ等である。レーダ７は、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ＲａｎｇｉｎｇまたはＬａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を備えていてもよい。ＬｉＤＡＲは、一般にその前方に非可視光を出射し、出射光と戻り光とに基づいて、物体までの距離、物体の形状、物体の材質などの情報を取得するセンサである。カメラ６とレーダ７は、車両１の周辺環境（他車、歩行者、道路形状、交通標識、障害物等）を検出し、周辺環境情報を車両制御部３に出力するように構成されている。
ＨＭＩ８は、運転者からの入力操作を受付ける入力部と、走行情報等を運転者に向けて出力する出力部とから構成される。入力部は、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、車両１の運転モードを切替える運転モード切替スイッチ等を含む。出力部は、各種走行情報を表示するディスプレイである。
ＧＰＳ９は、車両１の現在位置情報を取得し、当該取得された現在位置情報を車両制御部３に出力するように構成されている。無線通信部１０は、車両１の周囲にいる他車に関する情報（例えば、走行情報）を他車から受信すると共に、車両１に関する情報（例えば、走行情報）を他車に送信するように構成されている（車車間通信）。また、無線通信部１０は、信号機や標識灯等のインフラ設備からインフラ情報を受信すると共に、車両１の走行情報をインフラ設備に送信するように構成されている（路車間通信）。地図情報記憶部１１は、地図情報が記憶されたハードディスクドライブ等の外部記憶装置であって、地図情報を車両制御部３に出力するように構成されている。
車両１が自動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号のうち少なくとも一つを自動的に生成する。ステアリングアクチュエータ１２は、ステアリング制御信号を車両制御部３から受信して、受信したステアリング制御信号に基づいてステアリング装置１３を制御するように構成されている。ブレーキアクチュエータ１４は、ブレーキ制御信号を車両制御部３から受信して、受信したブレーキ制御信号に基づいてブレーキ装置１５を制御するように構成されている。アクセルアクチュエータ１６は、アクセル制御信号を車両制御部３から受信して、受信したアクセル制御信号に基づいてアクセル装置１７を制御するように構成されている。このように、自動運転モードでは、車両１の走行は車両システム２により自動制御される。
一方、車両１が手動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、アクセルペダル、ブレーキペダル及びステアリングホイールに対する運転者の手動操作に従って、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号を生成する。このように、手動運転モードでは、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号が運転者の手動操作によって生成されるので、車両１の走行は運転者により制御される。
次に、車両１の運転モードについて説明する。運転モードは、自動運転モードと手動運転モードとからなる。自動運転モードは、完全自動運転モードと、高度運転支援モードと、運転支援モードとからなる。完全自動運転モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両１を運転できる状態にはない。高度運転支援モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両１を運転できる状態にはあるものの車両１を運転しない。運転支援モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御のうち一部の走行制御を自動的に行うと共に、車両システム２の運転支援の下で運転者が車両１を運転する。一方、手動運転モードでは、車両システム２が走行制御を自動的に行わないと共に、車両システム２の運転支援なしに運転者が車両１を運転する。
また、車両１の運転モードは、運転モード切替スイッチを操作することで切り替えられてもよい。この場合、車両制御部３は、運転モード切替スイッチに対する運転者の操作に応じて、車両１の運転モードを４つの運転モード（完全自動運転モード、高度運転支援モード、運転支援モード、手動運転モード）の間で切り替える。また、車両１の運転モードは、自動運転車が走行可能である走行可能区間や自動運転車の走行が禁止されている走行禁止区間についての情報または外部天候状態についての情報に基づいて自動的に切り替えられてもよい。この場合、車両制御部３は、これらの情報に基づいて車両１の運転モードを切り替える。さらに、車両１の運転モードは、着座センサや顔向きセンサ等を用いることで自動的に切り替えられてもよい。この場合、車両制御部３は、着座センサや顔向きセンサからの出力信号に基づいて、車両１の運転モードを切り替える。
次に、本実施形態に係る車両システム２の具体的構成について図２等を参照して説明する。図２は、車両システム２の一部の構成を模式的に示したブロック図である。車両システム２に搭載されるヘッドランプ４は、車両前部の左側と右側にそれぞれ設けられるが、図面の簡略化のため、図２では、左右のヘッドランプのうち左側のヘッドランプのみを図示している。
図２に示すように、本実施形態に係る車両システム２は、カメラ６として、可視光により車両１の周辺を撮像可能な可視光カメラ６Ａと、赤外光により車両１の周辺を撮像可能な赤外線カメラ（赤外光カメラ）６Ｂとを備えている。なお、可視光カメラ６Ａと赤外線カメラ６Ｂとを設ける代わりに、可視光と赤外光の両方を使用してカラー画像と赤外線画像とを同時に撮像可能な撮像素子を用いた単一のカメラを備えていてもよい。また、車両システム２は、画像処理部１８と、モニタ１９とを備えている。赤外線カメラ６Ｂは、赤外線（赤外光）の検出により特に夜間でも車両周囲の撮影が可能なカメラである。画像処理部１８は、可視光カメラ６Ａや赤外線カメラ６Ｂにより撮影された映像を処理し、車両制御部３やモニタ１９に処理された映像信号を送信する。
ヘッドランプ４のランプユニット４２は、ロービーム用配光パターンを形成するロービーム用灯具ユニット４２Ｌと、ハイビーム用配光パターンを形成するハイビーム用灯具ユニット４２Ｈ（車両用灯具の一例）とを備えている。ロービーム用灯具ユニット４２Ｌは、パラボラ型あるいはプロジェクタ型の灯具ユニットである。ロービーム用灯具ユニット４２Ｌは、光源としてハロゲンランプ等のフィラメントを有する白熱灯や、メタルハライドランプ等のＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を用いている。
ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈは、可視光源４４（第一光源、第三光源の一例）と、赤外光源４５（第二光源の一例）と、光学部材４６と、フォトダイオード４７（受光部の一例）と、を備えている。
ヘッドランプ４のランプ制御部４３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成されており、車両１の自動運転に係る情報に応じて、ランプユニット４２の照明状態を所定の照明状態に設定するように構成されている。ここでいう照明状態とは、ランプユニット４２を構成する各発光素子の点消灯や点滅周期等を含む。ランプ制御部４３は、図示しない電源に電気的に接続されており、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサとＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリとを含むマイクロコントローラ５０と、ＬＥＤドライバ５１，５２と、モータドライバ５３と、フォトダイオード４７用の電流－電圧変換・増幅回路５４と、計測回路５５とを含んでいる。ＬＥＤドライバ５１，５２は、可視光源４４および赤外光源４５を構成する各発光素子（ＬＥＤ）をそれぞれ駆動するためのドライバである。モータドライバ５３は、光学部材４６（具体的には、後述の回転リフレクタ６５）を駆動するためのドライバである。電流－電圧変換・増幅回路５４は、フォトダイオード４７から出力された電流信号（センサ信号）を電圧信号へと変換し、電圧信号を増幅するための回路である。計測回路５５は、赤外光源４５を駆動するＬＥＤドライバ５２から赤外光源４５の駆動信号を受信するとともに、フォトダイオード４７からの電流信号が電流－電圧変換・増幅回路５４により電圧信号に変換された信号を受信する。そして、計測回路５５は、これらの受信信号から、赤外光源４５からの赤外光の発光タイミングとフォトダイオード４７による赤外光の反射光の受光タイミングとの差分を計測し、その結果をマイクロコントローラ５０へ送信する。マイクロコントローラ５０は、これらのドライバ５１～５３や各回路５４，５５をそれぞれ制御する。なお、本実施形態では、車両制御部３とランプ制御部４３は、別個の構成として設けられているが、一体的に構成されてもよい。つまり、ランプ制御部４３と車両制御部３は、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。
図３は、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈの上面図である。図４は、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈの一部拡大図である。
図３に示すように、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈは、各構成部品を取り付けるためのブラケット６０を備えている。ブラケット６０は、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈの不図示のハウジングに取り付けられている。ブラケット６０には、可視光源４４の一部および赤外光源４５が設けられた第一配線基板６１が取り付けられている。第一配線基板６１の右方には、ランプ制御部４３の構成部品が収容された制御ボックス６３が配置されている。また、ブラケット６０の第一配線基板６１が取り付けられた箇所とは離隔した箇所には、可視光源４４の他の一部が設けられた第二配線基板６２が取り付けられている。また、制御ボックス６３の一部（ここでは、灯具前方側）には、フォトダイオード４７が配置されている。
図３および図４に示すように、ブラケット６０の第一配線基板６１および第二配線基板６２と対向する位置には、光学部材４６の一部品である回転リフレクタ６５が取り付けられている。さらに、ブラケット６０には、光学部材４６の他の一部品であるレンズ６６が取り付けられている。レンズ６６は、回転リフレクタ６５よりも灯具前方側に設けられている。レンズ６６は、図３および図４の右側に図示された第一レンズ部６７と、第一レンズ部６７の左側において第一レンズ部６７と連続して形成された第二レンズ部６８とから構成されている。第一レンズ部６７および第二レンズ部６８は、それぞれ、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として構成されている。可視光源４４および赤外光源４５から出射された光は、回転リフレクタ６５により反射され、第一レンズ部６７または第二レンズ部６８を透過して灯具前方へ照射される。
回転リフレクタ６５は、モータドライバ５３（図２参照）により回転軸Ｒを中心に一方向に回転する。回転リフレクタ６５は、可視光源４４から出射された可視光を回転しながら反射し、灯具前方に所望の配光パターンを形成するように構成されている。また、回転リフレクタ６５は、赤外光源４５から出射された赤外光を回転しながら反射し、灯具前方に照射するように構成されている。
回転リフレクタ６５は、反射面として機能する、形状の同じ２枚のブレード６５ａが筒状の回転部６５ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ６５の回転軸Ｒは、第一レンズ部６７の光軸Ａｘ１および第二レンズ部６８の光軸Ａｘ２に対して斜めになっている。回転リフレクタ６５のブレード６５ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、光軸Ａｘ１，Ａｘ２と反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、ブレード６５ａが、可視光源４４や赤外光源４５から出射された光を回転しながら反射することで、各光源の光を用いた走査が可能となる。
図５は、第一配線基板６１の正面図であり、図６は、第二配線基板６２の正面図である。
図５に示すように、第一配線基板６１には、可視光源４４として可視光を出射可能な複数（本例では、９つ）の発光素子（以下、可視光ＬＥＤと称す）４４－１～４４－９が配置されている。可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９は、第一配線基板６１の正面視において、可視光ＬＥＤ４４－１から順に逆Ｕ字状となるように配列されている。これらの可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から出射された光により、ハイビーム用配光パターンのうち集光部が形成される。
また、第一配線基板６１には、赤外光源４５として赤外光を出射可能な複数（本例では、２つ）の赤外光発光素子（以下、ＩＲ－ＬＥＤと称す）４５－１，４５－２が配置されている。ＩＲ－ＬＥＤ４５－１は、第一配線基板６１の正面視において、可視光ＬＥＤ４４－３の左側に配置されている。ＩＲ－ＬＥＤ４５－２は、第一配線基板６１の正面視において、可視光ＬＥＤ４４－７の右側に配置されている。
図６に示すように、第二配線基板６２上には、可視光源４４として可視光を出射可能な複数（本例では、２つ）の可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１が並列配置されている。これら可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１から出射された光により、ハイビーム用配光パターンのうち拡散部が形成される。
可視光源４４としての各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－１１は、例えば可視光を照射可能な白色ＬＥＤから構成されている。可視光源４４および赤外光源４５としては、ＬＥＤの代わりに、ＥＬ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を光源として用いることも可能である。特に後述するハイビーム用配光パターンの一部を非照射とするための制御には、点消灯が短時間に精度良く行える光源が好ましい。
レンズ６６のうち右側の第一レンズ部６７は、第一配線基板６１上に配置された可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から出射されて回転リフレクタ６５で反射された可視光、およびＩＲ－ＬＥＤ４５－１，４５－２から出射されて回転リフレクタ６５で反射された赤外光が透過可能な位置に配置されている。すなわち、ハイビーム用配光パターンの集光部を形成するための可視光と、赤外光とが、第一レンズ部６７を透過して灯具前方に照射される。また、レンズ６６のうち左側の第二レンズ部６８は、第二配線基板６２上に配置された可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１から出射され、回転リフレクタ６５で反射された可視光が透過可能な位置に配置されている。すなわち、ハイビーム用配光パターンの拡散部を形成するための可視光が、第二レンズ部６８を透過して灯具前方に照射される。なお、レンズ６６の形状は、要求される配光パターンや照度分布などの配光特性に応じて適宜選択すればよいが、非球面レンズに代えて、例えば、自由曲面レンズが用いられてもよい。
図７は、第一配線基板６１に設けられた各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から照射される可視光により、例えば車両前方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スポット光の像を示す図である。図８は、各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から照射された可視光が回転リフレクタ６５の回転により走査された状態での仮想鉛直スクリーン上の配光パターンＰ１を示す図である。
各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から出射された可視光は、回転リフレクタ６５により反射されて、第一レンズ部６７を透過することで上下左右に反転して、仮想鉛直スクリーン上に図７に示すようなスポット光の像を形成する。図７において、像Ｓ１が可視光ＬＥＤ４４－１から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ２が可視光ＬＥＤ４４－２から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ３が可視光ＬＥＤ４４－３から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ４が可視光ＬＥＤ４４－４から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ５が可視光ＬＥＤ４４－５から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ６が可視光ＬＥＤ４４－６から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ７が可視光ＬＥＤ４４－７から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ８が可視光ＬＥＤ４４－８から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ９が可視光ＬＥＤ４４－９から照射されたスポット光の像である。像Ｓ１～Ｓ９は、仮想鉛直スクリーン上においてＵ字状となるように配列されて照射される。このうち、像Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７が仮想鉛直スクリーン上の水平線Ｈ－Ｈ上に照射される。
回転リフレクタ６５の回転により、各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から出射された可視光のスポット光の像Ｓ１～Ｓ９が左右方向に走査されると、図８に示すような配光パターンＰ１が形成される。配光パターンＰ１は、後述のハイビーム用配光パターンの集光部として形成される。配光パターンＰ１のうち、複数の可視光ＬＥＤから出射された可視光が重複して照射される箇所が特に照度が高くなる。具体的には、配光パターンＰ１は、仮想鉛直スクリーン上の垂直線Ｖ－Ｖと水平線Ｈ－Ｈとが交差する箇所が最も照度が高くなるように形成されている。
図９は、第二配線基板６２に設けられた各可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１から照射される可視光により、仮想鉛直スクリーン上に形成されるスポット光の像を示す図であり、図１０は、各可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１から照射された可視光が回転リフレクタ６５の回転により走査された状態での仮想鉛直スクリーン上の配光パターンＰ２を示す図である。
可視光ＬＥＤ４４－１０および可視光ＬＥＤ４４－１１から出射された可視光は、回転リフレクタ６５により反射されて、第二レンズ部６８を透過することで上下左右に反転して、仮想鉛直スクリーン上に図９に示すようなスポット光の像を形成する。図９において、像Ｓ１０が可視光ＬＥＤ４４－１０から照射されたスポット光の像であり、像Ｓ１１が可視光ＬＥＤ４４－１１から照射されたスポット光の像である。像Ｓ１０および像Ｓ１１のサイズは、図７に示す各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－９から出射された可視光のスポット光の像Ｓ１～Ｓ９のサイズよりも大きくなるように形成されている。左側ヘッドランプに搭載される可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１により形成される像Ｓ１０および像Ｓ１１は、仮想鉛直スクリーン上において垂直線Ｖ－Ｖの左側において水平線Ｈ－Ｈに沿って並列して照射される。なお、図示は省略するが、右側ヘッドランプに搭載される可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１により形成される像Ｓ１０および像Ｓ１１は、仮想鉛直スクリーン上において垂直線Ｖ－Ｖの右側において水平線Ｈ－Ｈに沿って並列して照射される。
回転リフレクタ６５の回転により、可視光ＬＥＤ４４－１０および可視光ＬＥＤ４４－１１から出射された可視光のスポット光の像Ｓ１０，Ｓ１１が左右方向に走査されると、図１０に示すような配光パターンＰ２が形成される。配光パターンＰ２は、後述のハイビーム用配光パターンの拡散部の一部として形成される。上述の通り、左側ヘッドランプに搭載される可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１により形成される像Ｓ１０および像Ｓ１１は、仮想鉛直スクリーン上において垂直線Ｖ－Ｖの左側に照射されるため、拡散部の一部を形成する配光パターンＰ２は、集光部を形成する配光パターンＰ１の照射領域のうち左側の部分に形成される。なお、図示は省略するが、右側ヘッドランプに搭載される可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１により形成される像Ｓ１０および像Ｓ１１は、仮想鉛直スクリーン上において垂直線Ｖ－Ｖの右側に照射されるため、拡散部の他の一部は、集光部用配光パターンＰ１の照射領域のうち右側の部分に形成される。
このように、左側ヘッドランプの可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１の配光（配光パターンＰ２）と右側ヘッドランプの可視光ＬＥＤ４４－１０，４４－１１の配光とが合成されることで、拡散部用配光パターンが形成される。そして、集光部用配光パターンＰ１と拡散部用配光パターンとが合成されることで図１１に示されるハイビーム用配光パターンが形成される。
図１１は、ロービーム用灯具ユニット４２Ｌおよびハイビーム用灯具ユニット４２Ｈから前方に照射される可視光により、仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰ３を示している。
図１１に示される可視光の配光パターンＰ３は、ロービーム用灯具ユニット４２Ｌおよびハイビーム用灯具ユニット４２Ｈから照射される可視光の合成によって形成される。すなわち、配光パターンＰ３は、ロービーム用灯具ユニット４２Ｌから照射される可視光のロービーム用配光パターンＰ４と、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈから照射される可視光のハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２との合成によって形成される。配光パターンＰ３は、例えば車両前方の領域のうち対向車１００の上部（対向車１００の運転者の位置）およびその周辺領域には光が照射されないように、各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－１１をその領域に対応するタイミングで消灯することにより、その配光が制御されている。これにより、対向車１００のドライバへのグレア光を抑制することができる。
図１２は、第一配線基板６１に設けられた各ＩＲ－ＬＥＤ４５－１，４５－２から照射された赤外光により、仮想鉛直スクリーン上に形成される赤外光のスポット光の像を示す図である。図１３は、各ＩＲ－ＬＥＤ４５－１，４５－２から照射される赤外光が、回転リフレクタ６５の回転により走査された状態での配光パターンＰ５を示す図である。
各ＩＲ－ＬＥＤ４５－１，４５－２から出射された赤外光は、回転リフレクタ６５により反射されて、第一レンズ部６７を透過することで上下左右に反転して、仮想鉛直スクリーン上に図１２に示すようなスポット光の像を形成する。図１２において、像ＳＩＲ１がＩＲ－ＬＥＤ４５－１から照射された赤外光のスポット光の像であり、像ＳＩＲ２がＩＲ－ＬＥＤ４５－２から照射された赤外光のスポット光の像である。像ＳＩＲ１，ＳＩＲ２は、仮想鉛直スクリーン上の水平線Ｈ－Ｈ上に一定距離離隔して照射される。
回転リフレクタ６５の回転により、ＩＲ－ＬＥＤ４５－１，４５－２から出射された赤外光のスポット光の像ＳＩＲ１，ＳＩＲ２が左右方向に走査されると、図１３に示すような配光パターンＰ５が形成される。配光パターンＰ５は、水平線Ｈ－Ｈ上に形成されている。なお、非可視光である赤外光については、対向車のドライバへのグレア光を考慮する必要はない。そのため、配光パターンＰ５は、可視光のハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の制御に関わらず水平線Ｈ－Ｈの領域の全体を略均一に照射するような配光となっている。
配光パターンＰ５のように水平線Ｈ－Ｈに沿って照射される赤外光は、車両前方に存在する物体（対象物）により反射される。ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈが備えるフォトダイオード４７は、物体により反射された赤外光を受光して電流信号として出力する。出力された赤外光の電流信号は、電流－電圧変換・増幅回路５４により電圧信号へと変換されて更に増幅されて、計測回路５５へと送信される。計測回路５５は、電流－電圧変換・増幅回路５４から送信された電圧信号に基づいて、赤外光の反射光の受光タイミングや当該反射光の光強度に関する信号をマイクロコントローラ５０へ送信する。マイクロコントローラ５０は、計測回路５５から受信した赤外光に関する信号（出射光と戻り光に関する信号）に基づいて、物体までの距離、物体の形状、物体の材質などの情報を取得する。これにより、マイクロコントローラ５０は、車両前方の歩行者や対向車の存在を検出することができる。そして、マイクロコントローラ５０は、赤外光信号に基づいて検出された車両前方の歩行者や対向車へグレア光を与えないように、可視光源４４（可視光ＬＥＤ４４－１～４４－１１）の点消灯を制御する。また、マイクロコントローラ５０は、赤外光信号に基づいて検出された車両周囲の情報に関する信号を、車両制御部３へ送信する。車両１が自動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、マイクロコントローラ５０から取得した周辺環境情報に基づいて、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号のうち少なくとも一つを自動的に生成することができる。
次に、本実施形態に係る、赤外光源および受光部の少なくとも一方に異常が発生した場合におけるハイビーム用配光パターンの制御処理の一例について、図１１、図１４～図１７を参照して説明する。図１４は、赤外光源および受光部の少なくとも一方に異常が発生した場合におけるハイビーム用配光パターンの制御処理の一例を示すフローチャートである。図１５は、車両前方に対象物が検知されていない状態で仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。図１６は、対向車１００が検知された状態で、赤外光源４５またはフォトダイオード４７に異常が発生した場合の配光パターンを示す図である。図１７は、対向車１００の位置情報が補正された状態での配光パターンを示す図である。
図１４に示すように、まず、車両制御部３は、ユーザからの入力操作、またはセンサ５やレーダ７等により取得された車両周辺情報に基づいて、ランプユニット４２（ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈ）に搭載された可視光源４４を点灯させるための指示信号である点灯指示信号を生成する（ステップＳ１）。次に、車両制御部３は、生成した可視光源４４の点灯指示信号をランプ制御部４３へ送信する（ステップＳ２）。
続いて、ランプ制御部４３は、車両制御部３から受信した点灯指示信号に基づいて、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈに搭載された可視光源４４を点灯させる（ステップＳ３）。上述の通り、可視光源４４から照射された可視光が回転リフレクタ６５の回転により左右方向に走査されることで、図８に示すような配光パターンＰ１と図１０に示すような配光パターンＰ２と合成されて、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２が形成される。このハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２が、ロービーム用灯具ユニット４２Ｌから照射される可視光により形成されるロービーム用配光パターンＰ４と合成されて、図１５に示す配光パターンＰ３が形成される。
続いて、ランプ制御部４３は、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈに搭載された赤外光源４５を点灯させる（ステップＳ４）。上述の通り、赤外光源４５から照射された赤外光が回転リフレクタ６５の回転により左右方向に走査されることで、図１３に示すような水平線Ｈ－Ｈ上の配光パターンＰ５が形成される。
次に、ランプ制御部４３は、赤外光源４５から照射された赤外光が車両周囲の対象物により反射された戻り光に関する情報（戻り光情報）をフォトダイオード４７から取得する（ステップＳ５）。次に、ランプ制御部４３は、取得した戻り光情報を解析して、車両周辺に対象物が存在するか否かを検知する（ステップＳ６）。対象物が存在すると検知された場合には（ステップＳ６のＹｅｓ）、ランプ制御部４３は、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の配光を制御する（ステップＳ７）。具体的には、戻り光情報に基づいて対象物として対向車１００が検知された場合には、ランプ制御部４３は、対向車１００の位置情報を取得する。対向車１００の位置情報には、例えば、対向車１００に対応する領域の位置や大きさが含まれる。ランプ制御部４３は、取得した対向車１００の位置情報に基づいて、車両前方の領域のうち対向車１００の上部（特に、対向車１００の運転者の位置）およびその周辺領域には光が照射されないように可視光源４４（各可視光ＬＥＤ４４－１～４４－１１）をその領域に対応するタイミングで消灯して、図１１に示すようにハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の配光を制御する。
このように、ステップＳ５～Ｓ７では、赤外光源４５から出射された赤外光の戻り光に基づいて、車両周辺の対象物の有無を検知し、その結果に基づいて、検知された対象物に対してグレア光を与えないようにハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の配光を制御している。このときに、仮に、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常が発生したとすると、赤外光の戻り光情報に基づく対象物の検知精度が低くなり、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の配光を適切に制御できない可能性がある。具体的には、図１６に示すように、実際の対向車１００の位置と、戻り光情報に基づいて検知した対向車１００の位置情報とが一致しない、すなわち、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２のうち対向車１００に対応する領域を照射しないための非照射部ＮＬが、対向車１００が実際に存在する領域と一致しない場合がある。この場合、対向車１００のドライバに対してグレア光を与え得るハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２が形成されてしまうおそれがある。
そこで、本実施形態においては、ランプ制御部４３は、ステップＳ７の処理に続いて、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常が発生したか否かを判定する（ステップＳ８）。ランプ制御部４３は、例えば、フォトダイオード４７から取得した信号が所定の範囲から外れた場合に異常が発生したと判定する。なお、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常が発生したとは、赤外光源４５やフォトダイオード４７だけではなく、赤外光源４５を駆動するＬＥＤドライバ５２、電流－電圧変換・増幅回路５４、計測回路５５に異常が発生した場合も含まれる。
赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常が発生したと判定された場合には（ステップＳ８のＹｅｓ）、ランプ制御部４３は、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方の異常に関する情報（異常情報）を生成し、当該異常情報を車両制御部３へ送信する（ステップＳ９）。
続いて、車両制御部３は、ランプ制御部４３から受け取った異常情報に基づき、車両１に搭載されたカメラ６（可視光カメラ６Ａ、赤外光カメラ６Ｂ）やレーダ７により取得された車両周辺情報から対象物の位置情報を取得する（ステップＳ１０）。本例では、車両制御部３は、対象物として対向車１００の位置情報を取得する。次に、車両制御部３は、取得した対象物の位置情報をランプ制御部４３へ送信する（ステップＳ１１）。
続いて、ランプ制御部４３は、車両制御部３から取得した対象物の位置情報に基づいて、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の配光を補正する（ステップＳ１２）。具体的には、図１７に示すように、ランプ制御部４３は、車両制御部３から取得した対向車１００の位置情報に基づいて、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の非照射部（遮光部）ＮＬを、補正後の対向車１００の位置情報と一致させるように、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２を補正する。
次に、ランプ制御部４３は、可視光源４４に異常が発生したか否かを判定する（ステップＳ１３）。可視光源４４に異常が発生したと判定された場合には（ステップＳ１３のＹｅｓ）、ランプ制御部４３は、可視光源４４とともに赤外光源４５の点灯を停止する（ステップＳ１４）。そして、ランプ制御部４３は、可視光源４４と赤外光源４５の点灯を停止したこと関する情報（停止情報）を生成し、当該停止情報を車両制御部３へ送信する（ステップＳ１５）。
次に、車両制御部３は、ランプ制御部４３から受け取った停止情報に基づいて、可視光源４４に異常が発生したため可視光源４４と赤外光源４５の点灯を停止したことを車両１のドライバ等に知らせるための点灯停止通知処理を実行し（ステップＳ１６）、処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態に係るハイビーム用灯具ユニット４２Ｈは、可視光源４４（第一光源の一例）と、赤外光源４５（第二光源の一例）と、可視光源４４から照射された可視光と赤外光源４５から照射された赤外光を反射しながら回転し、仮想鉛直スクリーン上における水平方向に沿って可視光および赤外光を走査する回転リフレクタ６５と、赤外光源４５から出射されて車両１の周辺の対象物により反射された赤外光を受光するフォトダイオード４７と、フォトダイオード４７により受光された赤外光（の戻り光）に基づいて可視光源４４から出射される可視光の照射領域（本例では、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２）を制御するランプ制御部４３と、を備えている。そして、ランプ制御部４３は、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈの外部から取得した車両周辺情報に基づいて、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２を制御するように構成されている。上述の通り、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常がある場合には、赤外光の戻り光情報に基づいて取得された対象物の位置情報が正確でない場合がある。そこで、本実施形態においては、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常が発生した場合には、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈの外部の情報、すなわち、カメラ６やレーダ８から車両制御部３が取得した対象物の位置情報に基づいて、ハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２を制御する。そのため、本実施形態に係る構成によれば、赤外光源４５やフォトダイオード４７に異常が発生した場合にも適切なハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２を形成することができる。
また、本実施形態においては、ランプ制御部４３は、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、車両制御部３へ異常情報を通知するように構成されている。赤外光源４５および／またはフォトダイオード４７の異常情報を車両制御部３へ伝達することで、当該異常情報を車両１全体の制御へ反映させることができる。
また、本実施形態においては、ランプ制御部４３は、可視光源４４に異常が発生したと判断した場合には、可視光源４４からの可視光の照射を停止するとともに赤外光源４５からの赤外光の照射を停止する。仮に可視光源４４に異常が発生した場合には、不適切なハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２のままで車両１の前方に可視光が照射されたり、不適切なハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の形成により赤外光によるセンシング精度が低くなったりするおそれがある。そこで、可視光源４４に異常が発生した場合には、可視光源４４のみならず赤外光源４５の点灯をも停止することで、不適切なハイビーム用配光パターンＰ１，Ｐ２の形成や精度の低いセンシングを防止することができ、フェールセーフが達成できる。
なお、ランプ制御部４３は、赤外光源４５およびフォトダイオード４７の少なくとも一方に異常が発生したと判断した場合には、ロービーム用灯具ユニット４２Ｌから出射された可視光により仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰ４のカットオフラインＣＬ（図１５参照）をぼかすようにロービーム用配光パターンＰ４を制御してもよい。赤外光源４５および／またはフォトダイオード４７に異常が発生した場合には、対象物のセンシングが不正確になる可能性が高いため、カットオフラインＣＬをぼかしてグレア光の発生を防止することが好ましい。
カメラ６やレーダ７により検知された対象物の位置情報の正確性に疑義が生じた場合、例えば、カメラ６やレーダ７に異常が発生した場合には、ランプ制御部４３は、可視光源４４および赤外光源４５の点灯を停止することが好ましい。また、赤外光源４５を構成する２つのＩＲ－ＬＥＤ４５－１，４５－２のうちいずれか一方のＩＲ－ＬＥＤに異常が発生したと判定された場合には、異常が発生したＩＲ－ＬＥＤのみを停止させればよい。
上記実施形態においては、非可視光用光源として赤外光を照射する赤外光源４５を例にとって説明したが、この例に限られない。例えば、非可視光用光源として、紫外線やＸ線などの赤外光以外の非可視光線を照射する光源を採用してもよい。
上記実施形態においては、灯具の一例としてヘッドランプ４に備わるハイビーム用灯具ユニット４２Ｈを例にとって説明したが、車両後方に設けられたストップランプやテールランプ等の標識灯として構成されていてもよい。この構成によれば、ストップランプやテールランプとしての配光機能と車両後方の対象物の検知機能とを単一の灯具ユニットで両立することができる。
上記実施形態においては、ハイビーム用灯具ユニット４２Ｈ内に、回転リフレクタ６５により反射された可視光および赤外光を透過させるレンズ６６が設けられているが、必ずしもレンズ６６を設ける必要はない。回転リフレクタ６５により反射された可視光および赤外光が、レンズを介することなくハイビーム用灯具ユニット４２Ｈの前方に直接照射される構成としてもよい。
さらに、可視光源４４や赤外光源４５を構成する各ＬＥＤの位置は、図３に図示されているものに限られず、図３とは異なる位置に配置されていてもよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
１ 車両
２ 車両システム
３ 車両制御部
４ ヘッドランプ
６ カメラ
６Ａ 可視光カメラ
６Ｂ 赤外線カメラ
１１Ｌ，１１Ｒ 前照灯
４２ ランプユニット
４２Ｈ ハイビーム用灯具ユニット
４２Ｌ ロービーム用灯具ユニット
４３ ランプ制御部（制御部の一例）
４４ 可視光源（第一光源の一例）
４４－１～４４－１１ 発光素子（可視光ＬＥＤ）
４５ 赤外光源（第二光源の一例）
４５－１，４５－２ 赤外光発光素子（ＩＲ－ＬＥＤ）
４６ 光学部材
４７ フォトダイオード（受光部の一例）
５０ マイクロコントローラ
５１，５２ ＬＥＤドライバ
５３ モータドライバ
５４ 電流－電圧変換・増幅回路
５５ 計測回路
６０ ブラケット
６１ 第一配線基板
６２ 第二配線基板
６５ 回転リフレクタ
６５ａ ブレード
６５ｂ 回転部
６６ レンズ
６７ 第一レンズ部
６８ 第二レンズ部

Claims (3)

  1. 車両の周辺に可視光を照射するための第一光源と、
    前記車両の周辺の情報を取得するために赤外光を出射する第二光源と、
    前記第一光源から照射された前記可視光と前記第二光源から照射された前記赤外光を反射しながら回転し、前記車両から所定距離の位置に配置される仮想鉛直スクリーン上における水平方向に沿って前記可視光および前記赤外光を走査する回転リフレクタと、
    前記第二光源から出射されて前記車両の周辺の対象物により反射された赤外光を受光する受光部と、
    前記受光部により受光された前記赤外光に基づいて前記第一光源から出射される前記可視光により形成されるハイビーム配光パターンの照射領域を制御する制御部と、
    を備えた車両用灯具であって、
    前記制御部は、前記第二光源および前記受光部の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、前記車両内において前記車両用灯具の外部に搭載されるカメラまたはレーダから取得した車両周辺情報に基づいて前記対象物の位置情報を取得し、前記ハイビーム配光パターンの非照射領域と前記位置情報とが一致するように前記照射領域を制御するように構成されている、車両用灯具。
  2. 前記制御部は、前記第二光源および前記受光部の少なくとも一方に異常があると判断した場合には、前記車両全体を制御する車両制御部へ異常情報を通知するように構成されている、請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記制御部は、前記第一光源に異常があると判断した場合には、前記第一光源からの前記可視光の照射を停止するとともに前記第二光源からの前記赤外光の照射を停止する、請求項１または２に記載の車両用灯具。
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