車両用灯具
【課題】 少数の半導体光源を用い、照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の照射対象に同時に照射できる車両用灯具を提供する。
【解決手段】 複数色のＬＥＤを備えた光源ユニット１７を反射鏡８の第１焦点近くに設置し、反射鏡８の第２焦点近くにスリット板９を配置する。ＬＥＤの出射光を反射鏡８の楕円反射面８ａで反射させ、スリット１９を通してミラー１４で反射する。ミラー１４を走査用アクチュエータ４で往復回動し、ミラー１４が反射したスポット光で車両前方を高速スキャンする。車載カメラの撮像データとカーナビシステムの地図データに基づき、車両前方の対象物と背景の分光反射率特性に応じて一つまたは複数のＬＥＤを選択し、ミラー１４が対象物と向き合う位相で、選択されたＬＥＤを点灯して、灯具の照射色を切り替える。
【解決手段】 複数色のＬＥＤを備えた光源ユニット１７を反射鏡８の第１焦点近くに設置し、反射鏡８の第２焦点近くにスリット板９を配置する。ＬＥＤの出射光を反射鏡８の楕円反射面８ａで反射させ、スリット１９を通してミラー１４で反射する。ミラー１４を走査用アクチュエータ４で往復回動し、ミラー１４が反射したスポット光で車両前方を高速スキャンする。車載カメラの撮像データとカーナビシステムの地図データに基づき、車両前方の対象物と背景の分光反射率特性に応じて一つまたは複数のＬＥＤを選択し、ミラー１４が対象物と向き合う位相で、選択されたＬＥＤを点灯して、灯具の照射色を切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の半導体光源からの光を混合し、車両周辺の照射対象に応じた色の光を照射する車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源に出射色が異なる複数のＬＥＤを用いた車両用灯具が知られている。例えば、特許文献１には、ロービーム用灯具とハイビーム用灯具とフォグランプ用灯具のそれぞれに赤、緑、青のＬＥＤを設け、灯具ごとにＬＥＤを選択的に点灯し、ＬＥＤの光を適宜に混ぜ合わせ、車両周辺の複数の対象域を異なる色の光で照明する車両用灯具が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、車両前方の歩行者をカメラで撮像し、歩行者の位置と色を検出し、複数色のＬＥＤをモータで検出位置に向け、ＬＥＤの光を混ぜ合わせ、着衣の色と異なる着色光で歩行者を見やすく照明する車両用灯具が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−９５０１２号公報
【特許文献２】特開２００５−２２２４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の車両用灯具によると、対象域ごとに専用の灯具を割り当て、各灯具に複数のＬＥＤを設けているため、灯具全体として多数の光源が必要になるという問題点があった。特許文献２の車両用前照灯によると、歩行者を検出した時点でモータを駆動しているので、着色光を照射するタイミングが遅れるという不都合があった。また、ＬＥＤが対象物を向く位相でモータを停止させるため、車両前方に複数の対象物が存在する場合、モータを再駆動する必要があり、実質的に複数の対象物を同時に照射できないという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、少数の半導体光源を用い、照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の照射対象に同時に照射できる車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具は、異なる色の光を出射する複数の半導体光源と、車両周辺の照射対象に応じて少なくとも一つの半導体光源を選択する選択手段と、半導体光源の出射光を車両周辺に反射するミラーと、ミラーを往復回動する走査用アクチュエータと、ミラーと照射対象との相対位置を検知する検知手段と、ミラーが照射対象と向き合う位相で選択された半導体光源を点灯する制御手段とを備えたことを特徴とする。なお、本発明において、照射対象とは、歩行者や障害物等の路面上対象物、交差点や踏切等の道路施設であり、以下でこれらを総称して対象物と呼ぶ。
【０００７】
ここで、走査用アクチュエータは、ミラーを高速で駆動し、ミラーの反射光を車両周辺の所定の照射範囲でスキャンする。このため、照射範囲に複数の対象物が含まれている場合、ミラーが各対象物に向き合う位相で半導体光源を点灯することにより、人間の目には複数の対象物が同時に照明されているように見える。なお、この種の作用が得られる走査用アクチュエータとしては、例えば、電磁駆動方式、圧電駆動方式または静電駆動方式のアクチュエータを好ましく使用できる。
【０００８】
また、本発明の車両用灯具は、ミラーの反射光で運転者に注意を喚起できるように、半導体光源の出射光を成形するスリットを備え、ミラーが車両周辺にスポット光を反射することを特徴とする。半導体光源としては、車両用としてＬＥＤを好ましく使用できるが、着色スポット光をシャープに形成できる点でレーザー光源も使用可能である。
【０００９】
本発明は、ＬＥＤの光を有効に利用し、対象物に綺麗なスポット光を照射できる手段を提供する。具体的には、半導体光源にＬＥＤを用い、複数色のＬＥＤを反射鏡の第１焦点近くに配置し、反射鏡の第２焦点近くにスリットを配置し、ＬＥＤの出射光を反射鏡の楕円反射面で反射させ、スリットを通してミラーで偏向させ、レンズで投影するという手段を採用できる。
【００１０】
車両用灯具が照射する光の色は、複数色の半導体光源からの光を適宜に混ぜ合わせることで、対象物に応じて多様に変化させることができる。対象物を見やすく照明するために、本発明の車両用灯具は、選択手段が対象物の分光反射率特性に応じて半導体光源を選択することを特徴とする。つまり、対象物の反射率が高い波長の光線を多く含むような光を出射する半導体光源を選択することにより、対象物を見やすく照明できる。
【００１１】
また、対象物を背景中でより見やすく照明するために、本発明の車両用灯具は、選択手段が対象物とその背景の分光反射率特性に応じて半導体光源を選択することを特徴とする。例えば、夜間走行時に対象物が人の顔を含み、背景が黒の場合、マゼンタ色の光を照射する半導体光源を選択できる。昼間走行時に対象物が人の顔を含み、背景が白の場合、白色光を照射する半導体光源を選択できる。
【００１２】
自車両と対象物との相対位置、角度、距離等に応じて半導体光源を選択し、照射色を制御することも可能である。例えば、自車両から対象物までの距離が長い場合に、対象物を発見しやすい色（マゼンタ系）で照射し、ドライバーに気付かせ、対象物が接近するのに伴って、照射光を自然色（白）へ徐々に変化させるという制御を行うことができる。さらに、半導体光源の選択と点消灯とを組み合わせた制御も可能である。例えば、自車両が前方の対象物と衝突する可能性が高いときに、半導体光源の照射光を通常走行時よりも目立つ色に切り替え、同時に、半導体光源を点滅させて、ドライバーの注意を喚起するような制御を行うことができる。
【００１３】
なお、対象物を識別するために、車両用灯具に車載カメラやカーナビシステムを組み合わせて使用することも可能である。この場合、選択手段がカメラの撮像データ、または、カーナビシステムの地図データに基づいて半導体光源を選択し、制御手段が選択された光源の点消灯と駆動電流とを制御することで、車両用灯具の照射色を多様に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両用灯具によれば、半導体光源の光をミラーで反射し、走査用アクチュエータで高速スキャンするので、例えば赤、緑、青の３つの半導体光源を用いて車両周辺の任意の領域を複数色の光で多様に照明できるとともに、ミラーが対象物と向き合う位相で照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の対象物に同時に照射し、ドライバーによる視認性能を向上高めることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を車両用前照灯に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は車両用前照灯のハウジングを水平に破断して内部の構成を示す。図２は前照灯の光学システムを外観的に示す。図３は前照灯のスポット光照射機構を示す。図４は前照灯の制御回路を示す。図５は前照灯の照射色切替動作を示す。図６（ａ）は車両前方の複数の対象物を同時照射するときの前照灯の動作を示す。図６（ｂ）は交差点を照射するときの前照灯の動作を示す。
【実施例】
【００１６】
図１に示すように、この車両用前照灯１は車体の前部に設置されるハウジング２を備え、ハウジング２の前面に透光カバー３が設けられ、ハウジング２の略中央部に走査用アクチュエータ４が設置されている。走査用アクチュエータ４の側方には光源カバー５と制御回路６とが設けられ、走査用アクチュエータ４の前方に投影レンズ７が配設されている。光源カバー５には反射鏡８が組み合わされ、反射鏡８と走査用アクチュエータ４との間にスリット板９が配置されている。
【００１７】
図２に示すように、走査用アクチュエータ４の基板１１は四角環状に形成され、基板１１の内側に回動体１２が垂直なトーションバー１３で支持されている。回動体１２の表面にはミラー１４が形成され、回動体１２の左右両側に永久磁石１５が設けられている。基板１１および回動体１２にはコイル（図示略）が配線され、トーションバー１３と直交する磁界中でコイルに流れる電流の大きさと向きを制御することにより、ミラー１４が電磁力によって回動体１２と一体に左右に往復回動される。
【００１８】
図２、図３に示すように、反射鏡８の内側には、楕円反射面８ａがミラー１４に向かって開口するように形成されている。反射鏡８の第１焦点Ｆ１の近傍には一つまたは複数の光源ユニット１７が設置され、光源ユニット１７に異なる色の光を出射する複数のＬＥＤ１８、例えば、赤色ＬＥＤ１８Ｒと緑色ＬＥＤ１８Ｇと青色ＬＥＤ１８Ｂとが配設されている。また、反射鏡８の第二焦点Ｆ２の近傍にはスリット板９が配置され、スリット板９にＬＥＤ１２の出射光を成形するスリット１９が形成されている。
【００１９】
そして、ＬＥＤ１２の出射光が反射鏡８の楕円反射面１８ａで反射し、スリット１９を通ってミラー１４で偏向し、ミラー１４からの反射光が投影レンズ７を透過して透光カバー３から車両前方へ照射される。このとき、ミラー１４がスリット１９の形状に応じたスポット光Ｓを反射し、走査用アクチュエータ４がミラー１４を高速で駆動して、スポット光Ｓを車両前方の所定の照明範囲（図３に鎖線で囲まれた範囲）でスキャンするようになっている。
【００２０】
ここで、例えば、３つのＬＥＤ１８を同時に点灯した場合、スリット１９は第二焦点Ｆ２で混ざり合った３色の集光束Ｍの周縁部をカットし、中心部のみをミラー１４に入射させる。したがって、車両の通常走行時に、照明範囲の全体を綺麗な白色スポット光Ｓで照明でき、対象物を検知したときには、その対象物に鮮明な着色スポット光Ｓを照射することができる。また、光源ユニット１７の周囲が反射鏡８で被覆されているので、ＬＥＤ１８の拡散光をスリット１９に通してミラー１４で効率よく反射させることもできる。
【００２１】
図４に示すように、制御回路６は、複数のＬＥＤ１８（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の駆動電流を個別に制御する光源制御部２１、走査用アクチュエータ４のコイル電流を制御するミラー制御部２２、前照灯１の制御プログラムを含む各種情報を記憶する記憶部２３、制御プログラムを実行するＣＰＵ２４、車載カメラ２５とカーナビシステム２６から車両周辺の走行環境情報を入力する走行環境情報入力部２７、走行環境情報に基づいて前照灯１の照明範囲を決める照明範囲決定部２８、照明範囲に含まれる対象物に応じて一つまたは複数のＬＥＤ１８を選択する光源選択部２９、対象物とミラー１４との相対位置を計算する位置演算部３０を備えている。
【００２２】
ここで、照明範囲決定部２８は、車載カメラ２５の撮像データおよびカーナビシステム２６の地図データを記憶部２３から読み出したアルゴリズムで解析し、対象物を含む広さの照明範囲を決定する。光源選択部２９は、解析データに基づいて対象物の種類や色、対象物とその背景の分光反射率特性に応じた照射色を決定し、この色を作り出すに必要なＬＥＤ１８を選び出す。位置演算部３０は、解析データから対象物の位置を認識し、対象物の位置と走査用アクチュエータ４の位置検出器３１から入力したミラー１４の現在位置とを照合し、ミラー１４が対象物と向き合う位相で光源制御部２１に動作指令を出力する。そして、この動作指令に応答し、光源制御部２１が光源選択部２８で選択されたＬＥＤ１８を点灯し、その駆動電流を制御するようになっている。
【００２３】
上記構成の車両用前照灯１によれば、３つのＬＥＤ１８を用いて、車両前方の任意の領域を複数色の光で多様に照明することができる。例えば、図５（ａ）に示すように、赤、緑、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを一斉に点灯し、車両前方で白色のスポット光Ｓｗをスキャンして、照明範囲の全体を通常走行に適した白色光で照明できる。図５（ｂ）に示すように、赤、緑のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｇを点灯し、照明範囲の一部を黄色のスポット光Ｓｙで照明し、運転者の注意を喚起できる。図５（ｃ）に示すように、赤、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｂを点灯し、赤紫（マゼンタ）色のスポット光Ｓｍで車両前方の歩行者を見やすく照明することができる。
【００２４】
また、この実施形態の車両用灯具１によれば、光源選択部２８が対象物およびその背景の分光反射率特性に応じてＬＥＤ１８を選択し、対象物で反射しやすい波長の光線を多く含むような光を照射し、その対象物を車両前方の背景中で見やすく照明することができる。この点を以下の実験結果に従って説明する。表１に示す＜実験結果Ａ＞では、黒色スクリーンを背景とし、前照灯モデルから人の顔にマゼンタ色光と白色光とを交互に照射し、モデル側の実験者による顔と背景の見え方を評価した。表２に示す＜実験結果Ｂ＞では、白色スクリーンを背景とし、同じ条件下で顔と背景の見え方を評価した。
【００２５】
【表１】
【表２】
【００２６】
＜実験結果Ａ＞に示すとおり、背景が黒の場合、照射光の色に係りなく、背景は黒く見え、人の顔は肌色よりもマゼンタ色の方が目立ちやすい。このため、夜間走行中に歩行者を撮像したときには、赤、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｂを選択し、マゼンタ色のスポット光Ｓｍを照射することで、歩行者を暗い背景中で見やすく照明できる。＜実験結果Ｂ＞に示すように、背景が白の場合は、背景が照射光の色に染まって見えるため、人の顔は背景と同じマゼンタ色よりも背景と異なる肌色の方が目立ちやすい。したがって、昼間走行中に歩行者を撮像したときには、赤、緑、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを選択して、白色のスポット光Ｓｗを照射することで、その歩行者を明るい背景中で見やすく照明できる。
【００２７】
また、この実施形態の車両用灯具１によれば、ミラー１４の周期運動中に照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の対象物に同時に照射することもできる。例えば、図６（ａ）に示すように、車載カメラ２５が歩行者Ｏ１と障害物Ｏ２を撮像したときに、ミラー１４が歩行者Ｏ１と向き合う位相で、照射色をマゼンタ色に切り替え、ミラー１４が障害物Ｏ２と向き合う位相で、照射色を黄色に切り替え、両方の対象物Ｏ１，Ｏ２を異なる色のスポット光Ｓｍ，Ｓｙで同時に照射することができる。図６（ｂ）に示すように、カーナビシステム２６が交差点Ｏ３を検出した場合に、ミラー１４が交差点Ｏ３と向き合う位相で照射色を白色から黄色に切り替え、黄色のスポット光Ｓｙで運転者の注意を喚起し、歩行者Ｏ１の飛び出しに備えることができる。
【００２８】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、灯具各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。図７は二種類の光源ユニットを備えた車両用前照灯を示し、図８はこの前照灯の配光パターンを例示する。図９は二台の走査用アクチュエータを備えた車両用前照灯を示す。図１０は走査用アクチュエータの変更例を示す。
【００２９】
図７に示す車両用前照灯４１では、ハウジング４２の内側にメイン灯具４３とサブ灯具４４が設置されている。メイン灯具４３はバルブ４６、遮光板４７、投影レンズ４８を備え、サブ灯具４４は前記実施例と同様に構成されている。この前照灯４１によれば、図８（ａ）に示すように、メイン灯具４３で車両前方の広範囲に全体配光パターンＰ１を形成し、サブ灯具４４で補助配光パターンＰ２を全体配光パターンＰ１の一部に重なるように形成できる。図８（ｂ）に示すように、ミラー１４の回動軸を傾け、補助配光パターンＰ２を斜状に形成し、道路の路肩部分Ｏ４を全体配光パターンＰ１中でより明るく照明することもできる。
【００３０】
図９に示す車両用前照灯５１では、メイン灯具５３の走査用アクチュエータ４に大型ミラー５５が設けられ、サブ灯具５４の走査用アクチュエータ４に小型ミラー５６が設けられている。そして、大型ミラー５５が光源ユニット５７からの白色ＬＥＤ光をスキャンし、車両前方に全体配光パターンＰ１（図８参照）を形成し、小型ミラー５６が複数色のＬＥＤ光をスキャンして補助配光パターンＰ２を形成できるようになっている。なお、サブ灯具５４をメイン灯具５３から切り離し、前照灯ハウジング５２の外部、例えば、フロントウインドウの内側や車体の側面などに設置することもできる。
【００３１】
図１０に示す走査用アクチュエータ５８は、基板１１上に内外二つの回動体６０，６１を互いに直交する方向へ回動可能に備え、内側回動体６０の表面にミラー１４が設けられ、ミラー１４を直交２軸方向に往復回動して、車両周辺に多様な配光パターンを形成できるようになっている。なお、電磁駆動方式の走査用アクチュエータ４，５８にかえ、静電駆動方式のアクチュエータを使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例を示す車両用前照灯の断面図である。
【図２】該前照灯の光学システムを外観的に示す斜視図である。
【図３】該前照灯のスポット光照射機構を示す模式図である。
【図４】該前照灯の制御回路を示すブロック図である。
【図５】該前照灯の照射色切替動作を示す模式図である。
【図６】該前照灯の特徴的動作を示す模式図である。
【図７】二種類の光源ユニットを備えた前照灯を示す断面図である。
【図８】図７の前照灯による配光パターンを示す模式図である。
【図９】二台の走査用アクチュエータを備えた前照灯を示す断面図である。
【図１０】２軸走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 車両用前照灯
４ 走査用アクチュエータ
５ 光源ユニット
６ 制御回路
８ 反射鏡
１４ ミラー
１８ ＬＥＤ
１９ スリット
２１ 光源制御部
２５ 車載カメラ
２６ カーナビシステム
２８ 光源選択部
２９ 位置演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の半導体光源からの光を混合し、車両周辺の照射対象に応じた色の光を照射する車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源に出射色が異なる複数のＬＥＤを用いた車両用灯具が知られている。例えば、特許文献１には、ロービーム用灯具とハイビーム用灯具とフォグランプ用灯具のそれぞれに赤、緑、青のＬＥＤを設け、灯具ごとにＬＥＤを選択的に点灯し、ＬＥＤの光を適宜に混ぜ合わせ、車両周辺の複数の対象域を異なる色の光で照明する車両用灯具が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、車両前方の歩行者をカメラで撮像し、歩行者の位置と色を検出し、複数色のＬＥＤをモータで検出位置に向け、ＬＥＤの光を混ぜ合わせ、着衣の色と異なる着色光で歩行者を見やすく照明する車両用灯具が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−９５０１２号公報
【特許文献２】特開２００５−２２２４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の車両用灯具によると、対象域ごとに専用の灯具を割り当て、各灯具に複数のＬＥＤを設けているため、灯具全体として多数の光源が必要になるという問題点があった。特許文献２の車両用前照灯によると、歩行者を検出した時点でモータを駆動しているので、着色光を照射するタイミングが遅れるという不都合があった。また、ＬＥＤが対象物を向く位相でモータを停止させるため、車両前方に複数の対象物が存在する場合、モータを再駆動する必要があり、実質的に複数の対象物を同時に照射できないという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、少数の半導体光源を用い、照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の照射対象に同時に照射できる車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具は、異なる色の光を出射する複数の半導体光源と、車両周辺の照射対象に応じて少なくとも一つの半導体光源を選択する選択手段と、半導体光源の出射光を車両周辺に反射するミラーと、ミラーを往復回動する走査用アクチュエータと、ミラーと照射対象との相対位置を検知する検知手段と、ミラーが照射対象と向き合う位相で選択された半導体光源を点灯する制御手段とを備えたことを特徴とする。なお、本発明において、照射対象とは、歩行者や障害物等の路面上対象物、交差点や踏切等の道路施設であり、以下でこれらを総称して対象物と呼ぶ。
【０００７】
ここで、走査用アクチュエータは、ミラーを高速で駆動し、ミラーの反射光を車両周辺の所定の照射範囲でスキャンする。このため、照射範囲に複数の対象物が含まれている場合、ミラーが各対象物に向き合う位相で半導体光源を点灯することにより、人間の目には複数の対象物が同時に照明されているように見える。なお、この種の作用が得られる走査用アクチュエータとしては、例えば、電磁駆動方式、圧電駆動方式または静電駆動方式のアクチュエータを好ましく使用できる。
【０００８】
また、本発明の車両用灯具は、ミラーの反射光で運転者に注意を喚起できるように、半導体光源の出射光を成形するスリットを備え、ミラーが車両周辺にスポット光を反射することを特徴とする。半導体光源としては、車両用としてＬＥＤを好ましく使用できるが、着色スポット光をシャープに形成できる点でレーザー光源も使用可能である。
【０００９】
本発明は、ＬＥＤの光を有効に利用し、対象物に綺麗なスポット光を照射できる手段を提供する。具体的には、半導体光源にＬＥＤを用い、複数色のＬＥＤを反射鏡の第１焦点近くに配置し、反射鏡の第２焦点近くにスリットを配置し、ＬＥＤの出射光を反射鏡の楕円反射面で反射させ、スリットを通してミラーで偏向させ、レンズで投影するという手段を採用できる。
【００１０】
車両用灯具が照射する光の色は、複数色の半導体光源からの光を適宜に混ぜ合わせることで、対象物に応じて多様に変化させることができる。対象物を見やすく照明するために、本発明の車両用灯具は、選択手段が対象物の分光反射率特性に応じて半導体光源を選択することを特徴とする。つまり、対象物の反射率が高い波長の光線を多く含むような光を出射する半導体光源を選択することにより、対象物を見やすく照明できる。
【００１１】
また、対象物を背景中でより見やすく照明するために、本発明の車両用灯具は、選択手段が対象物とその背景の分光反射率特性に応じて半導体光源を選択することを特徴とする。例えば、夜間走行時に対象物が人の顔を含み、背景が黒の場合、マゼンタ色の光を照射する半導体光源を選択できる。昼間走行時に対象物が人の顔を含み、背景が白の場合、白色光を照射する半導体光源を選択できる。
【００１２】
自車両と対象物との相対位置、角度、距離等に応じて半導体光源を選択し、照射色を制御することも可能である。例えば、自車両から対象物までの距離が長い場合に、対象物を発見しやすい色（マゼンタ系）で照射し、ドライバーに気付かせ、対象物が接近するのに伴って、照射光を自然色（白）へ徐々に変化させるという制御を行うことができる。さらに、半導体光源の選択と点消灯とを組み合わせた制御も可能である。例えば、自車両が前方の対象物と衝突する可能性が高いときに、半導体光源の照射光を通常走行時よりも目立つ色に切り替え、同時に、半導体光源を点滅させて、ドライバーの注意を喚起するような制御を行うことができる。
【００１３】
なお、対象物を識別するために、車両用灯具に車載カメラやカーナビシステムを組み合わせて使用することも可能である。この場合、選択手段がカメラの撮像データ、または、カーナビシステムの地図データに基づいて半導体光源を選択し、制御手段が選択された光源の点消灯と駆動電流とを制御することで、車両用灯具の照射色を多様に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両用灯具によれば、半導体光源の光をミラーで反射し、走査用アクチュエータで高速スキャンするので、例えば赤、緑、青の３つの半導体光源を用いて車両周辺の任意の領域を複数色の光で多様に照明できるとともに、ミラーが対象物と向き合う位相で照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の対象物に同時に照射し、ドライバーによる視認性能を向上高めることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を車両用前照灯に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は車両用前照灯のハウジングを水平に破断して内部の構成を示す。図２は前照灯の光学システムを外観的に示す。図３は前照灯のスポット光照射機構を示す。図４は前照灯の制御回路を示す。図５は前照灯の照射色切替動作を示す。図６（ａ）は車両前方の複数の対象物を同時照射するときの前照灯の動作を示す。図６（ｂ）は交差点を照射するときの前照灯の動作を示す。
【実施例】
【００１６】
図１に示すように、この車両用前照灯１は車体の前部に設置されるハウジング２を備え、ハウジング２の前面に透光カバー３が設けられ、ハウジング２の略中央部に走査用アクチュエータ４が設置されている。走査用アクチュエータ４の側方には光源カバー５と制御回路６とが設けられ、走査用アクチュエータ４の前方に投影レンズ７が配設されている。光源カバー５には反射鏡８が組み合わされ、反射鏡８と走査用アクチュエータ４との間にスリット板９が配置されている。
【００１７】
図２に示すように、走査用アクチュエータ４の基板１１は四角環状に形成され、基板１１の内側に回動体１２が垂直なトーションバー１３で支持されている。回動体１２の表面にはミラー１４が形成され、回動体１２の左右両側に永久磁石１５が設けられている。基板１１および回動体１２にはコイル（図示略）が配線され、トーションバー１３と直交する磁界中でコイルに流れる電流の大きさと向きを制御することにより、ミラー１４が電磁力によって回動体１２と一体に左右に往復回動される。
【００１８】
図２、図３に示すように、反射鏡８の内側には、楕円反射面８ａがミラー１４に向かって開口するように形成されている。反射鏡８の第１焦点Ｆ１の近傍には一つまたは複数の光源ユニット１７が設置され、光源ユニット１７に異なる色の光を出射する複数のＬＥＤ１８、例えば、赤色ＬＥＤ１８Ｒと緑色ＬＥＤ１８Ｇと青色ＬＥＤ１８Ｂとが配設されている。また、反射鏡８の第二焦点Ｆ２の近傍にはスリット板９が配置され、スリット板９にＬＥＤ１２の出射光を成形するスリット１９が形成されている。
【００１９】
そして、ＬＥＤ１２の出射光が反射鏡８の楕円反射面１８ａで反射し、スリット１９を通ってミラー１４で偏向し、ミラー１４からの反射光が投影レンズ７を透過して透光カバー３から車両前方へ照射される。このとき、ミラー１４がスリット１９の形状に応じたスポット光Ｓを反射し、走査用アクチュエータ４がミラー１４を高速で駆動して、スポット光Ｓを車両前方の所定の照明範囲（図３に鎖線で囲まれた範囲）でスキャンするようになっている。
【００２０】
ここで、例えば、３つのＬＥＤ１８を同時に点灯した場合、スリット１９は第二焦点Ｆ２で混ざり合った３色の集光束Ｍの周縁部をカットし、中心部のみをミラー１４に入射させる。したがって、車両の通常走行時に、照明範囲の全体を綺麗な白色スポット光Ｓで照明でき、対象物を検知したときには、その対象物に鮮明な着色スポット光Ｓを照射することができる。また、光源ユニット１７の周囲が反射鏡８で被覆されているので、ＬＥＤ１８の拡散光をスリット１９に通してミラー１４で効率よく反射させることもできる。
【００２１】
図４に示すように、制御回路６は、複数のＬＥＤ１８（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の駆動電流を個別に制御する光源制御部２１、走査用アクチュエータ４のコイル電流を制御するミラー制御部２２、前照灯１の制御プログラムを含む各種情報を記憶する記憶部２３、制御プログラムを実行するＣＰＵ２４、車載カメラ２５とカーナビシステム２６から車両周辺の走行環境情報を入力する走行環境情報入力部２７、走行環境情報に基づいて前照灯１の照明範囲を決める照明範囲決定部２８、照明範囲に含まれる対象物に応じて一つまたは複数のＬＥＤ１８を選択する光源選択部２９、対象物とミラー１４との相対位置を計算する位置演算部３０を備えている。
【００２２】
ここで、照明範囲決定部２８は、車載カメラ２５の撮像データおよびカーナビシステム２６の地図データを記憶部２３から読み出したアルゴリズムで解析し、対象物を含む広さの照明範囲を決定する。光源選択部２９は、解析データに基づいて対象物の種類や色、対象物とその背景の分光反射率特性に応じた照射色を決定し、この色を作り出すに必要なＬＥＤ１８を選び出す。位置演算部３０は、解析データから対象物の位置を認識し、対象物の位置と走査用アクチュエータ４の位置検出器３１から入力したミラー１４の現在位置とを照合し、ミラー１４が対象物と向き合う位相で光源制御部２１に動作指令を出力する。そして、この動作指令に応答し、光源制御部２１が光源選択部２８で選択されたＬＥＤ１８を点灯し、その駆動電流を制御するようになっている。
【００２３】
上記構成の車両用前照灯１によれば、３つのＬＥＤ１８を用いて、車両前方の任意の領域を複数色の光で多様に照明することができる。例えば、図５（ａ）に示すように、赤、緑、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを一斉に点灯し、車両前方で白色のスポット光Ｓｗをスキャンして、照明範囲の全体を通常走行に適した白色光で照明できる。図５（ｂ）に示すように、赤、緑のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｇを点灯し、照明範囲の一部を黄色のスポット光Ｓｙで照明し、運転者の注意を喚起できる。図５（ｃ）に示すように、赤、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｂを点灯し、赤紫（マゼンタ）色のスポット光Ｓｍで車両前方の歩行者を見やすく照明することができる。
【００２４】
また、この実施形態の車両用灯具１によれば、光源選択部２８が対象物およびその背景の分光反射率特性に応じてＬＥＤ１８を選択し、対象物で反射しやすい波長の光線を多く含むような光を照射し、その対象物を車両前方の背景中で見やすく照明することができる。この点を以下の実験結果に従って説明する。表１に示す＜実験結果Ａ＞では、黒色スクリーンを背景とし、前照灯モデルから人の顔にマゼンタ色光と白色光とを交互に照射し、モデル側の実験者による顔と背景の見え方を評価した。表２に示す＜実験結果Ｂ＞では、白色スクリーンを背景とし、同じ条件下で顔と背景の見え方を評価した。
【００２５】
【表１】
【表２】
【００２６】
＜実験結果Ａ＞に示すとおり、背景が黒の場合、照射光の色に係りなく、背景は黒く見え、人の顔は肌色よりもマゼンタ色の方が目立ちやすい。このため、夜間走行中に歩行者を撮像したときには、赤、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｂを選択し、マゼンタ色のスポット光Ｓｍを照射することで、歩行者を暗い背景中で見やすく照明できる。＜実験結果Ｂ＞に示すように、背景が白の場合は、背景が照射光の色に染まって見えるため、人の顔は背景と同じマゼンタ色よりも背景と異なる肌色の方が目立ちやすい。したがって、昼間走行中に歩行者を撮像したときには、赤、緑、青のＬＥＤ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを選択して、白色のスポット光Ｓｗを照射することで、その歩行者を明るい背景中で見やすく照明できる。
【００２７】
また、この実施形態の車両用灯具１によれば、ミラー１４の周期運動中に照射色を瞬時に切り替え、異なる色の光を複数の対象物に同時に照射することもできる。例えば、図６（ａ）に示すように、車載カメラ２５が歩行者Ｏ１と障害物Ｏ２を撮像したときに、ミラー１４が歩行者Ｏ１と向き合う位相で、照射色をマゼンタ色に切り替え、ミラー１４が障害物Ｏ２と向き合う位相で、照射色を黄色に切り替え、両方の対象物Ｏ１，Ｏ２を異なる色のスポット光Ｓｍ，Ｓｙで同時に照射することができる。図６（ｂ）に示すように、カーナビシステム２６が交差点Ｏ３を検出した場合に、ミラー１４が交差点Ｏ３と向き合う位相で照射色を白色から黄色に切り替え、黄色のスポット光Ｓｙで運転者の注意を喚起し、歩行者Ｏ１の飛び出しに備えることができる。
【００２８】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、灯具各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。図７は二種類の光源ユニットを備えた車両用前照灯を示し、図８はこの前照灯の配光パターンを例示する。図９は二台の走査用アクチュエータを備えた車両用前照灯を示す。図１０は走査用アクチュエータの変更例を示す。
【００２９】
図７に示す車両用前照灯４１では、ハウジング４２の内側にメイン灯具４３とサブ灯具４４が設置されている。メイン灯具４３はバルブ４６、遮光板４７、投影レンズ４８を備え、サブ灯具４４は前記実施例と同様に構成されている。この前照灯４１によれば、図８（ａ）に示すように、メイン灯具４３で車両前方の広範囲に全体配光パターンＰ１を形成し、サブ灯具４４で補助配光パターンＰ２を全体配光パターンＰ１の一部に重なるように形成できる。図８（ｂ）に示すように、ミラー１４の回動軸を傾け、補助配光パターンＰ２を斜状に形成し、道路の路肩部分Ｏ４を全体配光パターンＰ１中でより明るく照明することもできる。
【００３０】
図９に示す車両用前照灯５１では、メイン灯具５３の走査用アクチュエータ４に大型ミラー５５が設けられ、サブ灯具５４の走査用アクチュエータ４に小型ミラー５６が設けられている。そして、大型ミラー５５が光源ユニット５７からの白色ＬＥＤ光をスキャンし、車両前方に全体配光パターンＰ１（図８参照）を形成し、小型ミラー５６が複数色のＬＥＤ光をスキャンして補助配光パターンＰ２を形成できるようになっている。なお、サブ灯具５４をメイン灯具５３から切り離し、前照灯ハウジング５２の外部、例えば、フロントウインドウの内側や車体の側面などに設置することもできる。
【００３１】
図１０に示す走査用アクチュエータ５８は、基板１１上に内外二つの回動体６０，６１を互いに直交する方向へ回動可能に備え、内側回動体６０の表面にミラー１４が設けられ、ミラー１４を直交２軸方向に往復回動して、車両周辺に多様な配光パターンを形成できるようになっている。なお、電磁駆動方式の走査用アクチュエータ４，５８にかえ、静電駆動方式のアクチュエータを使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例を示す車両用前照灯の断面図である。
【図２】該前照灯の光学システムを外観的に示す斜視図である。
【図３】該前照灯のスポット光照射機構を示す模式図である。
【図４】該前照灯の制御回路を示すブロック図である。
【図５】該前照灯の照射色切替動作を示す模式図である。
【図６】該前照灯の特徴的動作を示す模式図である。
【図７】二種類の光源ユニットを備えた前照灯を示す断面図である。
【図８】図７の前照灯による配光パターンを示す模式図である。
【図９】二台の走査用アクチュエータを備えた前照灯を示す断面図である。
【図１０】２軸走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 車両用前照灯
４ 走査用アクチュエータ
５ 光源ユニット
６ 制御回路
８ 反射鏡
１４ ミラー
１８ ＬＥＤ
１９ スリット
２１ 光源制御部
２５ 車載カメラ
２６ カーナビシステム
２８ 光源選択部
２９ 位置演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の光を出射する複数の半導体光源と、車両周辺の照射対象に応じて少なくとも一つの半導体光源を選択する選択手段と、半導体光源の出射光を車両周辺に反射するミラーと、ミラーを往復回動する走査用アクチュエータと、ミラーと照射対象との相対位置を検知する検知手段と、ミラーが照射対象と向き合う位相で前記選択された半導体光源を点灯する制御手段とを備えたことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記半導体光源の出射光を成形するスリットを備え、前記ミラーが車両周辺にスポット光を反射する請求項１記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記半導体光源にＬＥＤを用い、複数色のＬＥＤを反射鏡の第１焦点近傍に設置し、反射鏡の第２焦点近傍に前記スリットを配置し、ＬＥＤの出射光を反射鏡の楕円反射面で反射させ、スリットを通してミラーで偏向させ、レンズで投影する請求項２記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記選択手段が前記照射対象の分光反射率特性に応じて前記半導体光源を選択する請求項１、２又は３記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記選択手段が前記照射対象とその背景の分光反射率特性に応じて前記半導体光源を選択する請求項４記載の車両用灯具。
【請求項１】
異なる色の光を出射する複数の半導体光源と、車両周辺の照射対象に応じて少なくとも一つの半導体光源を選択する選択手段と、半導体光源の出射光を車両周辺に反射するミラーと、ミラーを往復回動する走査用アクチュエータと、ミラーと照射対象との相対位置を検知する検知手段と、ミラーが照射対象と向き合う位相で前記選択された半導体光源を点灯する制御手段とを備えたことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記半導体光源の出射光を成形するスリットを備え、前記ミラーが車両周辺にスポット光を反射する請求項１記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記半導体光源にＬＥＤを用い、複数色のＬＥＤを反射鏡の第１焦点近傍に設置し、反射鏡の第２焦点近傍に前記スリットを配置し、ＬＥＤの出射光を反射鏡の楕円反射面で反射させ、スリットを通してミラーで偏向させ、レンズで投影する請求項２記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記選択手段が前記照射対象の分光反射率特性に応じて前記半導体光源を選択する請求項１、２又は３記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記選択手段が前記照射対象とその背景の分光反射率特性に応じて前記半導体光源を選択する請求項４記載の車両用灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−３６８３５（Ｐ２０１０−３６８３５Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５２２１（Ｐ２００８−２０５２２１）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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