JP6132684B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に自動車などの車両に用いられる車両用灯具に関する。

特許文献１には、光源と、光源からの光を反射することによって配光を制御するＭＥＭＳミラーと、集光レンズとを備えた配光可変ライトが開示されている。この配光可変ライトは、ＭＥＭＳミラーが備える複数のマイクロミラーのそれぞれをオン／オフ制御することで、所望の配光パターンを形成している。

特開２００８−１４３５１０号公報

ＭＥＭＳミラーを備える従来の車両用灯具では、マイクロミラーアレイに略均一な明るさの光を照射し、オン状態のマイクロミラーが光を灯具前方に向けて反射し、オフ状態のマイクロミラーが光を光吸収材に向けて反射することで、灯具前方に所望の配光パターンを形成していた。この技術によれば、配光パターンの形成自由度を高めることができるが、車両用灯具における光利用率の向上という観点からは改善の余地があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用灯具における光利用率の向上を図るための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は車両用灯具である。当該車両用灯具は、光源と、光源が出射する光源光を灯具前方に照射する状態と、非照射とする状態又は照射状態よりも灯具前方への照射量が少ない減光状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる配光パターン形成部と、光源光を配光パターン形成部に照射する光学部材と、を備える。光学部材は、第１照度領域と当該第１照度領域よりも照度の低い第２照度領域を含む所定の照度分布が配光パターン形成部上に形成されるよう配光パターン形成部に光源光を照射する。配光パターン形成部は、第１照度領域と重なる光学素子を用いて所定の第１配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射し、第２照度領域と重なる光学素子を用いて第１配光パターンよりも照度の低い第２配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射するか当該光学素子を非照射状態とする。この態様によれば、車両用灯具における光利用率の向上を図ることができる。

上記態様において、光学部材を変位させて、配光パターン形成部上の第１照度領域及び第２照度領域の少なくとも一方の位置を変位させる光学部材変位部をさらに備えてもよい。これにより、運転者の視認性を向上させることができる。また、上記いずれかの態様において、光源は、配光パターン形成部上に第１照度領域を形成する光を出射する第１光源と、配光パターン形成部上に第２照度領域を形成する光を出射する第２光源とを含み、配光パターン形成部は、第１照度領域と重なる光学素子を用いて第１配光パターンを形成し、第２照度領域と重なる光学素子を用いて第２配光パターンを形成してもよい。これにより、配光パターン形成部上に照度分布をより簡単に形成することができる。

上記いずれかの態様において、光学部材は、第１光源の光を配光パターン形成部に照射する第１光学部材と、第２光源の光を配光パターン形成部に照射する第２光学部材と、を含み、第１光学部材を変位させて、配光パターン形成部上の第１照度領域の位置を変位させる第１光学部材変位部、及び第２光学部材を変位させて、配光パターン形成部上の第２照度領域の位置を変位させる第２光学部材変位部の少なくとも一方と、をさらに備えてもよい。また、第１光学部材変位部と第２光学部材変位部とは、第１照度領域の位置と第２照度領域の位置とを互いに独立に変位させてもよい。これらにより、形成可能な配光パターンのバリエーションを増やすことができる。また、上記いずれかの態様において、光源は、赤色レーザ光源と、緑色レーザ光源と、青色レーザ光源とを含み、各レーザ光源の出射強度を互いに独立に調節可能であってもよい。これにより、配光パターンの被視認性を向上させることができる。

また、本発明の他の態様もまた車両用灯具である。当該車両用灯具は、光源と、光源が出射する光源光を灯具前方に照射する状態と、非照射とする状態又は照射状態よりも灯具前方への照射量が少ない減光状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる配光パターン形成部と、光源光を配光パターン形成部に照射する光学部材と、光学部材の光軸を変位させる光学部材変位部と、を備える。この態様によっても、車両用灯具における光利用率の向上を図ることができる。

本発明によれば、車両用灯具における光利用率の向上を図るための技術を提供することができる。

実施形態１に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 実施形態１に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す斜視図である。 光源の概略構造を示す断面図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、実施形態１に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、実施形態１に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、実施形態１に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 実施形態２に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す鉛直断面図である。 実施形態２に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す斜視図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、実施形態２に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。 図１１（Ａ）は、実施形態３に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す鉛直断面図である。図１１（Ｂ）は、実施形態３に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明を好適な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すべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。図２は、実施形態１に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として一方の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、光源１０と、光学部材２０と、配光パターン形成部３０と、光学部材変位部４０と、投影レンズ５０とが収容される。各部は、図示しない支持機構によりランプボディ２に取り付けられる。

本実施形態の光源１０は、レーザダイオード、固体レーザ、ガスレーザ等のレーザ装置で構成される。レーザ光は高輝度で指向性が高いため、光源１０をレーザ装置で構成することで配光パターン形成部３０上に後述する照度分布を形成しやすくすることができる。図３は、光源の概略構造を示す断面図である。図３に示すように、光源１０は、青色レーザ光源１０２と、緑色レーザ光源１０４と、赤色レーザ光源１０６と、ヒートシンク１１０と、第１レンズ１１２〜第３レンズ１１６と、光インテグレータ１２０と、集光部２００とを有する。図３では、レーザダイオードで構成される青色レーザ光源１０２〜赤色レーザ光源１０６を例として示す。

青色レーザ光源１０２は青色レーザ光Ｂを出射し、緑色レーザ光源１０４は緑色レーザ光Ｇを出射し、赤色レーザ光源１０６は赤色レーザ光Ｒを出射する。青色レーザ光源１０２〜赤色レーザ光源１０６は、共通の基板に搭載される。基板の裏面にはヒートシンク１１０が接続される。第１レンズ１１２〜第３レンズ１１６は、例えばコリメートレンズで構成される。第１レンズ１１２は青色レーザ光Ｂを平行光に変換し、第２レンズ１１４は緑色レーザ光Ｇを平行光に変換し、第３レンズ１１６は赤色レーザ光Ｒを平行光に変換する。

集光部２００は、青色レーザ光Ｂ、緑色レーザ光Ｇ及び赤色レーザ光Ｒを束ねて光インテグレータ１２０に導出する。集光部２００は、第１ダイクロイックミラー２０２〜第３ダイクロイックミラー２０６を有する。第１ダイクロイックミラー２０２は、青色レーザ光Ｂを光インテグレータ１２０に向けて反射する。第２ダイクロイックミラー２０４は、緑色レーザ光Ｇを光インテグレータ１２０に向けて反射し、青色レーザ光Ｂを透過させる。第３ダイクロイックミラー２０６は、赤色レーザ光Ｒを光インテグレータ１２０に向けて反射し、青色レーザ光Ｂ及び緑色レーザ光Ｇを透過させる。集光部２００により、青色レーザ光Ｂ、緑色レーザ光Ｇ及び赤色レーザ光Ｒが束ねられ、この束ねられたＲＧＢレーザ光は光インテグレータ１２０に向かう。光インテグレータ１２０は、光源１０の筐体に設けられた開口１０１に嵌め合わされる。光インテグレータ１２０により、青色レーザ光Ｂ、緑色レーザ光Ｇ及び赤色レーザ光Ｒが混ぜ合わされて均質化され、白色レーザ光Ｗが生成される。白色レーザ光Ｗは、光インテグレータ１２０から光学部材２０に向かう。

青色レーザ光源１０２〜赤色レーザ光源１０６の各レーザ光源は、それぞれの出射強度を互いに独立に調節可能である。これにより、車両用灯具１は、所望の色のレーザ光を灯具前方に照射することができる。形成する配光パターンの種類に応じて、配光パターンを形成する光源光の色を異ならせることで、運転者が配光パターンを視認しやすくなる。すなわち、配光パターンの被視認性を高めることができ、運転者に注意喚起を促すことができる。

光学部材２０は、光源１０から出射される光源光を配光パターン形成部３０に照射するための部材である。本実施形態の車両用灯具１は、２つの光学部材２０Ａ，２０Ｂを有する。光学部材２０Ａ及び光学部材２０Ｂは、例えば平面ミラーで構成される。光学部材２０Ａ，２０Ｂは、光学部材２０Ａが光源１０から出射される光を光学部材２０Ｂに向けて反射し、光学部材２０Ｂが光学部材２０Ａで反射された光を配光パターン形成部３０に照射するように、互いの位置関係が定められる。

光学部材変位部４０は、光学部材２０Ａ及び光学部材２０Ｂを変位させる部材である。光学部材２０Ａに設けられる光学部材変位部４０は、配光パターン形成部３０に照射される光が灯具上下方向（例えば鉛直方向）に変位するように、光学部材２０Ａの反射面を変位させる。光学部材２０Ｂに設けられる光学部材変位部４０は、配光パターン形成部３０に照射される光が灯具左右方向（例えば水平方向）に変位するように、光学部材２０Ｂの反射面を変位させる。光学部材変位部４０は、例えば光学部材２０を支持するピボット機構と、当該ピボット機構に支持された光学部材２０を揺動させる、ステッピングモータ等のアクチュエータとで構成することができる。なお、光学部材２０Ａ及び光学部材２０Ｂはいずれか一方のみであってもよい。この場合、光学部材変位部４０は、配光パターン形成部３０に照射される光が灯具上下左右方向に変位するように、当該一方の光学部材を変位させる。

配光パターン形成部３０は、光源が出射する光源光を灯具前方に照射する状態（以下では適宜、「照射状態」という）と非照射とする状態（以下では適宜、「非照射状態」という）又は照射状態よりも灯具前方への照射量が少ない減光状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる。本実施形態の配光パターン形成部３０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーアレイで構成される。ＭＥＭＳミラーアレイの構造は公知であるため、その詳細な説明は省略する。配光パターン形成部３０は、前記光学素子としてのマイクロミラーそれぞれへの給電のオン／オフの切り替えによって、配光パターン形成部３０に照射される光を灯具前方に反射する照射状態と、光吸収材に向けて反射する非照射状態とを切り替えることができる。照射状態にあるマイクロミラーにより灯具前方に反射された光は、配光パターン形成部３０の灯具前方側に配置される投影レンズ５０に入射する。なお、マイクロミラーの単位時間当たりの、光源光を灯具前方に照射する状態の時間が最も長い状態を照射状態とし、次に長い状態を減光状態とし、最も短い状態を非照射状態とすることもできる。この場合、ＭＥＭＳミラーアレイの各マイクロミラーは、照射状態、減光状態及び非照射状態をとることができるといえる。

投影レンズ５０は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなり、投影レンズ５０の後方焦点を含む後方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５０は、その後方焦点が車両用灯具１の光軸上、且つ配光パターン形成部３０の光出射面（マイクロミラーアレイの反射面）の近傍に位置するように配置される。

光源１０から出射される光は、光学部材２０Ａ及び光学部材２０Ｂで反射されて、配光パターン形成部３０のマイクロミラーアレイに照射される。ここで、光源光は、配光パターン形成部３０上に分布をもって照射される。したがって、図２に示すように、配光パターン形成部３０上には、第１照度領域Ｒ１と、当該第１照度領域Ｒ１よりも照度の低い第２照度領域Ｒ２を含む所定の照度分布が形成される。本実施形態では、第１照度領域Ｒ１は、光源光が照射される領域であり、第２照度領域Ｒ２は光源光が実質的に照射されない領域である。例えば、第１照度領域Ｒ１及び第２照度領域Ｒ２は、次のようにして形成される。すなわち、光源１０の第１レンズ１１２〜第３レンズ１１６、光インテグレータ１２０、集光部２００、光学部材２０Ａ及び／又は光学部材２０Ｂ等により、配光パターン形成部３０のマイクロミラーアレイ全面を照射する程に光源光が拡散しないように、光源光の集光度（拡散度）が調節される。これにより、配光パターン形成部３０に局所的に光源光が照射されて、第１照度領域Ｒ１と第２照度領域Ｒ２とが形成される。

そして、配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーを用いて所定の配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射する。第２照度領域Ｒ２と重なるマイクロミラーは、非照射状態とされる。ここで、配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーの一部を照射状態として配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射するとともに、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーの残部を非照射状態として所定の配光パターン形状を形成することができる。車両用灯具１が形成する配光パターンについては、後に詳細に説明する。

光源１０が有する各レーザ光源の出射強度調節、光学部材変位部４０の駆動、配光パターン形成部３０の各マイクロミラーのオン／オフ制御は、制御部３００により実行される。制御部３００は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部３００は、図１では灯室３外に設けられているが、灯室３内に設けられてもよい。制御部３００は、撮像装置３１２に接続された画像処理装置３１０、ステアリングセンサ３２０、ナビゲーションシステム３３０、図示しないライトスイッチ等からの信号を受信する。そして、制御部３００は、受信した信号に応じて、光源１０、配光パターン形成部３０、光学部材変位部４０等に各種の制御信号を送信する。

続いて、車両用灯具１による配光パターンの形成方法と形成される配光パターンの形状について説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、実施形態１に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。図４（Ａ）〜図５（Ｂ）では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方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た配光パターンを示している。

図２に示すように、配光パターン形成部３０上には、略楕円形状の第１照度領域Ｒ１が形成される。そして、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーが照射状態とされて、第１照度領域Ｒ１を形成する光が投影レンズ５０を介して灯具前方に照射される。これにより、図４（Ａ）に示すように、略楕円形状のハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。すなわち、第１照度領域Ｒ１とハイビーム用配光パターンＰＨとは略相似形状である。配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーのうち、周縁部に位置するマイクロミラーを非照射状態として、ハイビーム用配光パターンＰＨの輪郭を明瞭化する等の処理を実施してもよい。ハイビーム用配光パターンＰＨの形状は公知であるため、その詳細な説明は省略する。

また、車両用灯具１は、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーの一部を照射状態とし、残部を非照射状態とすることで、所望の形状の配光パターンを形成することができる。例えば、図４（Ｂ）に示すように、水平線Ｈより上方且つ左側に光照射領域を有し、右側に遮光領域が形成された、いわゆる左片ハイ用配光パターンＰＨＬを形成することができる。また、左片ハイ用配光パターンＰＨＬに限らず、右片ハイ用配光パターンやロービーム用配光パターン、水平線Ｈより上方の中央部に遮光領域を有し、この遮光領域の水平方向両側に光照射領域を有する、いわゆるスプリット配光パターン等も形成することができる。

また、図５（Ａ）に示すように、車両用灯具１は、ハイビーム用配光パターンＰＨにおける他車両や歩行者と重なる領域に、遮光領域Ｓを形成することができる。これにより、他車両や歩行者にグレアを与えるおそれの低減と、運転者の視認性の向上との両立を図ることができる。図５（Ａ）では、対向車と重なる位置に遮光領域Ｓが形成されたハイビーム用配光パターンＰＨを図示している。遮光領域Ｓは、例えば次のようにして形成することができる。

すなわち、画像処理装置３１０は、カメラ等の撮像装置３１２で撮像された画像データを取得し、画像処理を施す。これにより、画像処理装置３１０は、画像データ中に含まれる車両や歩行者を特定し、これらの位置を検出する。車両や歩行者を特定する技術や位置を検出する技術は公知であるため説明を省略する。検出された車両や歩行者の位置情報は制御部３００に送られる。制御部３００は、車両や歩行者の位置情報を用いて、ハイビーム用配光パターンＰＨにおける車両や歩行者の存在位置に遮光領域Ｓを形成するよう、配光パターン形成部３０を制御する。配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーのうち、遮光領域Ｓに対応するマイクロミラーを非照射状態とする。これにより、ハイビーム用配光パターンＰＨ中に遮光領域Ｓが形成される。

また、図５（Ｂ）に示すように、車両用灯具１は、形成した配光パターンを例えば走行する道路の形状に合わせて変位させることができる。これにより、運転者の視認性を向上させることができる。例えば、車両前方の道路形状が曲線である場合、ハイビーム用配光パターンＰＨの照射方向が車両の正面ではなく曲線道路のカーブの先（出口方向）を向くように、ハイビーム用配光パターンＰＨを変位させる。このような配光パターンの変位は、例えば次のようにして実施することができる。

すなわち、ステアリングセンサ３２０は、車両の操舵角情報を制御部３００に送る。制御部３００は、ステアリングセンサ３２０から得た操舵角に応じて光学部材変位部４０の駆動を制御し、配光パターン形成部３０上の第１照度領域Ｒ１を変位させる。図５（Ｂ）に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨを水平方向に変位させる場合、制御部３００は、光学部材２０Ｂを変位させる光学部材変位部４０を制御して、光学部材２０Ｂを回動させることで第１照度領域Ｒ１を水平方向に変位させる。あるいは、制御部３００は、ナビゲーションシステム３３０から得られる車両前方の道路形状情報を用いて、第１照度領域Ｒ１を変位させてもよい。

また、車両用灯具１は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すような、各種の情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成することができる。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、実施形態１に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）において、（ｉ）は灯具前方の様子を示し、（ｉｉ）は配光パターン形成部３０のマイクロミラーアレイを示す。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）の各（ｉｉ）に示すように、情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成する場合、配光パターン形成部３０に照射される光の集光度が、上述したハイビーム用配光パターンＰＨ等を形成する場合に比べて高く設定される。これにより、配光パターン形成部３０上には、より面積の小さい第１照度領域Ｒ１が形成される。また、制御部３００は、光学部材２０Ａ，２０Ｂに接続される光学部材変位部４０を制御して、情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３に対応する配光パターン形成部３０上の位置に、第１照度領域Ｒ１を移動させる。

そして、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーのうち、情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３の形状と重なるマイクロミラーを照射状態とし、残りのマイクロミラーを非照射状態とする。これにより、灯具前方に情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３が形成される。情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成することで、運転者の走行を支援することができる。また、制御部３００は、形成する配光パターンの種類に応じて、青色レーザ光源１０２〜赤色レーザ光源１０６の出射強度を調整する。例えば、情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成する場合は、赤色や黄色、青色、緑色等の白色以外のレーザ光を光源１０から出射させる。これにより、情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３の被視認性を高めることができる。

車両用灯具１は例えば、図６（Ａ）に示すように、自車前方の交差点等において自車両が進むべき方向を指し示す、矢印形状の情報表示用配光パターンＰ１を形成することができる。この場合、例えばナビゲーションシステム３３０に登録された走行ルート情報が制御部３００に送られ、制御部３００は、この情報をもとに自車両が進むべき方向を取得して、配光パターン形成部３０が形成すべき情報表示用配光パターンＰ１の形状を決定することができる。

また、車両用灯具１は例えば、図６（Ｂ）に示すように、目的地や次に右左折すべき交差点といった所定の地点までの距離等を示す、数字形状の情報表示用配光パターンＰ２を形成することができる。この場合、例えばナビゲーションシステム３３０に登録された走行ルート情報が制御部３００に送られ、制御部３００は、この情報をもとに所定の地点までの距離情報を取得して、配光パターン形成部３０が形成すべき情報表示用配光パターンＰ２の形状を決定することができる。なお、情報表示用配光パターンＰ２は、例えば外気温や燃料残量、走行道路の制限速度、前走車との車間距離等の数値であってもよい。

また、車両用灯具１は例えば、図６（Ｃ）に示すように、車両前方に歩行者等の障害物が存在することを運転者に報知するための情報表示用配光パターンＰ３を形成することができる。この場合、例えば画像処理装置３１０から歩行者等の障害物の位置情報が制御部３００に送られ、制御部３００は、この情報をもとに障害物の存在位置の近傍に情報表示用配光パターンＰ３を形成することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用灯具１は、照射状態と非照射状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる配光パターン形成部３０と、高照度の第１照度領域Ｒ１と低照度の第２照度領域Ｒ２を含む所定の照度分布が配光パターン形成部３０上に形成されるよう配光パターン形成部３０に光源光を照射する光学部材２０とを備える。そして、配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なる光学素子を用いて所定の配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射し、第２照度領域Ｒ２と重なる光学素子を非照射状態とする。

すなわち、車両用灯具１は、配光パターンの形成に用いられない光学素子への照射光量を、配光パターンの形成に用いられる光学素子に比べて低く抑えている。これにより、配光パターンの形成に用いられない光学素子にも配光パターンの形成に用いられる光学素子と同量の光を照射し、この光を光吸収材に吸収させることで灯具前方への照射を回避して所望の配光パターンを形成していた従来の車両用灯具に比べて、配光パターンの形成に利用されない光の量を減らすことができる。したがって、本実施形態の車両用灯具１によれば、車両用灯具における光利用率の向上を図ることができる。

また、配光パターンの形成に用いる光学素子への光照射量を増大させることができるため、配光パターンの照度をより高めることができる。よって、運転者の視認性をより高めることができる。また、光源に要求される輝度を下げることができるため、光源の選択自由度を高めることができる。また、車両用灯具１は、複数の光学素子を備える配光パターン形成部３０を備えるため、配光パターンの形状を自在に変化させることができる。したがって、形成可能な配光パターンのバリエーションを増やすことと光利用効率の向上との両立を図ることができる。なお、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーの一部のオン／オフ制御のデューティ比を制御して単位時間当たりの非照射状態の時間を長くし、灯具前方への照射光量を低減して（すなわち、上述した減光状態として）、形成する配光パターン中に低照度領域を形成してもよい。これにより、形成可能な配光パターンのバリエーションを増やすことができる。

また、車両用灯具１は、光学部材変位部４０により光学部材２０を変位させて、配光パターン形成部３０上の第１照度領域Ｒ１を変位させる。これにより、灯具前方に照射される配光パターンを変位させることができるため、運転者の視認性をより向上させることができる。また、従来の車両用灯具では、灯具全体をスイブルやレベリングすることで配光パターンを変位させていた。これに対し、本実施形態では、配光パターン形成部３０上の第１照度領域Ｒ１の変位によって、配光パターンの変位を実現している。したがって、本実施形態によれば、灯具のスイブル機構やレベリング機構を省略することができるため、車両用灯具の構造の簡略化や製造コストの削減を図ることができる。

また、光学部材変位部４０は、図１及び図２に示すように、光学部材２０（図では光学部材２０Ｂ）の光軸Ｏを変位させている。これにより、光軸Ｏと配光パターン形成部３０とが重なる位置Ｃが、配光パターン形成部３０上で変位する。光学設計上、光学部材２０は、照度の高い第１照度領域Ｒ１は光学部材２０の光軸Ｏに近い領域で形成し、照度の低い第２照度領域Ｒ２は光軸Ｏから離間した領域で形成するように設計される。この場合の第２照度領域Ｒ２は、照度が実質的に０ではなく、ある程度の明るさをもつ領域とする。仮に、配光パターン形成部３０上の第１照度領域Ｒ１及び第２照度領域Ｒ２の位置を固定した状態で、照射状態をとらせる光学素子の領域を変位させて配光パターンを変位させる場合、照射状態をとる光学素子群が、第１照度領域Ｒ１から外れてしまうことがある。この場合、高照度の第１照度領域Ｒ１の光が配光パターン形成に利用されないため、光利用率が低下するとともに、低照度の第２照度領域Ｒ２の光を用いて配光パターンを形成するため配光パターンの照度が低下する。これに対し本実施形態では、光学部材変位部４０が、光軸Ｏと配光パターン形成部３０が重なる位置Ｃを、配光パターンの変位に合わせて移動させるため、配光パターンを変位させる場合により多くの第１照度領域Ｒ１の光を用いて配光パターンを形成することができる。よって、光利用率の向上と配光パターンの照度低下抑制とを図ることができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る車両用灯具は、２つの光源と、当該２つの光源のそれぞれに対応する光学部材とを備える点を除き、実施形態１に係る車両用灯具１の構成と概ね共通する。実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明及び図示は適宜省略する。図７は、実施形態２に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す鉛直断面図である。図８は、実施形態２に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す斜視図である。図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、実施形態２に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。

本実施形態に係る車両用灯具１は、光源１０として、第１光源１０Ａと、第２光源１０Ｂとを含む。また、光学部材２０として、第１光学部材２０Ｃと、第２光学部材２０Ｄとを含む。第１光源１０Ａは、配光パターン形成部３０上に第１照度領域Ｒ１を形成する光を出射する。第２光源１０Ｂは、配光パターン形成部３０上に第２照度領域Ｒ２を形成する光を出射する。第１光学部材２０Ｃは、第１光源１０Ａの光を配光パターン形成部３０に照射する。第２光学部材２０Ｄは、第２光源１０Ｂの光を配光パターン形成部３０に照射する。そして、配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なる光学素子を用いて所定の第１配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射し、第２照度領域Ｒ２と重なる光学素子を用いて第１配光パターンよりも照度の低い第２配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射する。したがって、本実施形態では、第２照度領域Ｒ２は、照度が実質的に０でなく、第１照度領域Ｒ１よりも少量の光が照射されてなる領域である。

本実施形態では、図９（Ａ）に示すように、車両用灯具１が形成するハイビーム用配光パターンＰＨは、水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点である消失点近傍（いわゆるホットゾーン）を照射する集光パターンＰＨ１と、集光パターンＰＨ１より照度が低くより広い範囲を照射する拡散パターンＰＨ２とで構成される。集光パターンＰＨ１は、第１照度領域Ｒ１の光で形成される高照度の第１配光パターンに対応し、拡散パターンＰＨ２は、第２照度領域Ｒ２の光で形成される低照度の第２配光パターンに対応する。この場合、第１照度領域Ｒ１を形成する第１光源１０Ａは、高輝度のレーザ光を出射するレーザ光源で構成されることが好ましい。また、第２照度領域Ｒ２を形成する第２光源１０Ｂは、指向性は低いが光量の多い発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されることが好ましい。本実施形態では、第１光源１０Ａがレーザ光源で構成され、第２光源１０ＢがＬＥＤで構成される。また、第１光学部材２０Ｃは、例えば平面ミラーで構成され、第２光学部材２０Ｄは曲面ミラーで構成される。

また、図９（Ｂ）に示すように、本実施形態の車両用灯具１でも実施形態１と同様に、ハイビーム用配光パターンＰＨにおける他車両や歩行者と重なる領域に遮光領域Ｓを形成することができる。この場合、配光パターン形成部３０は、第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラー及び第２照度領域Ｒ２と重なるマイクロミラーのうち、遮光領域Ｓに対応するマイクロミラーを非照射状態とする。これにより、遮光領域Ｓが形成される。

また、車両用灯具１は、第１光学部材変位部４０Ａと、第２光学部材変位部４０Ｂとを有する。第１光学部材変位部４０Ａは、第１光学部材２０Ｃを変位させて、配光パターン形成部３０上の第１照度領域Ｒ１の位置を変位させる。第２光学部材変位部４０Ｂは、第２光学部材２０Ｄを変位させて、配光パターン形成部３０上の第２照度領域Ｒ２の位置を変位させる。第１光学部材変位部４０Ａ及び第２光学部材変位部４０Ｂは、配光パターン形成部３０に照射される光が灯具左右方向に変位するように、第１光学部材２０Ｃ、第２光学部材２０Ｄを変位させる。第１光学部材変位部４０Ａと第２光学部材変位部４０Ｂとは、第１照度領域Ｒ１の位置と第２照度領域Ｒ２の位置とを互いに独立に変位させることができる。これにより、配光パターンのバリエーションを増やすことができ、運転者の視認性をより向上させることができる。なお、第１光学部材変位部４０Ａ及び第２光学部材変位部４０Ｂは、第１照度領域Ｒ１及び第２照度領域Ｒ２を灯具上下方向に変位可能であってもよい。

第１光学部材変位部４０Ａ及び第２光学部材変位部４０Ｂにより、車両用灯具１は、例えば走行する道路の形状に合わせて配光パターンを変位させることができる。このとき車両用灯具１は、図１０（Ａ）に示すように、集光パターンＰＨ１及び拡散パターンＰＨ２の位置関係を維持したまま、ハイビーム用配光パターンＰＨ全体を変位させることも、図１０（Ｂ）に示すように、集光パターンＰＨ１のみを変位させることもできる。もちろん、拡散パターンＰＨ２のみを変位させることもできる。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具１は、照度の高い集光パターンＰＨ１を、配光パターン形成部３０上の照度の高い第１照度領域Ｒ１で形成し、照度の低い拡散パターンＰＨ２を、配光パターン形成部３０上の照度の低い第２照度領域Ｒ２で形成して、ハイビーム用配光パターンＰＨを完成させている。このため、配光パターン形成部３０上に略均一の照度領域を形成し、言い換えれば配光パターン形成部３０に第１照度領域Ｒ１のみを形成し、第１照度領域Ｒ１と重なる光学素子の一部で集光パターンＰＨ１を形成するとともに、残りの光学素子のオン／オフ制御のデューティ比を制御して単位時間当たりの非照射状態の時間を長くし、灯具前方への照射光量を低減して拡散パターンＰＨ２を形成する場合に比べて、光利用率を向上させることができる。なお、第２照度領域Ｒ２と重なる光学素子の全部又は一部のオン／オフ制御のデューティ比を制御して単位時間当たりの照射状態の時間を第１照度領域Ｒ１と重なるマイクロミラーよりも短くすることで（すなわち、上述した減光状態とすることで）、より照度の低い拡散パターンＰＨ２や、部分的に低照度領域を有する拡散パターンＰＨ２を形成することができる。この場合であっても、光利用率を向上させることができる。

また、車両用灯具１は、第１照度領域Ｒ１用の第１光源１０Ａと、第２照度領域Ｒ２用の第２光源１０Ｂとを備える。このため、照度の異なる２つの照度領域を、配光パターン形成部３０上により簡単に形成することができる。なお、本実施形態の車両用灯具１には、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示す情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成するための光源がさらに設けられてもよい。あるいは、第１光源１０Ａで情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成してもよい。情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成するために、配光パターン形成部３０上に高照度領域（第１照度領域Ｒ１）を形成するこれらの光源は、図３に示すように、青色レーザ光源１０２、緑色レーザ光源１０４及び赤色レーザ光源１０６を含み、各レーザ光源の出射強度を互いに独立に調節可能であることが好ましい。

第１光源１０Ａで情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成する場合、第２光源１０Ｂと第２光学部材２０Ｄとで集光パターンＰＨ１用の第１照度領域Ｒ１と、拡散パターンＰＨ２用の第２照度領域Ｒ２とを形成することができる。また、実施形態１の車両用灯具１においても、光学部材２０Ａ，２０Ｂの反射面形状を調整することで、配光パターン形成部３０上に第１照度領域Ｒ１と、照度が実質的に０でない第２照度領域Ｒ２を形成することができる。

（実施形態３）
実施形態３に係る車両用灯具は、配光パターン形成部が液晶シャッタである点を除き、実施形態１又は２に係る車両用灯具１の構成と概ね共通する。実施形態１又は２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明及び図示は適宜省略する。図１１（Ａ）は、実施形態３に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す鉛直断面図である。図１１（Ｂ）は、実施形態３に係る車両用灯具の内部構造を模式的に示す斜視図である。

本実施形態の車両用灯具１は、光源１０として、第１光源１０Ａと、第２光源１０Ｂとを含む。また、光学部材２０として、第１光学部材２０Ｃと、第２光学部材２０Ｄとを含む。第１光源１０Ａは、配光パターン形成部３０上に、情報表示用配光パターンＰ１〜Ｐ３を形成するための第１照度領域Ｒ１ａを形成する光を出射する。第２光源１０Ｂは、配光パターン形成部３０上にハイビーム用配光パターンＰＨの集光パターンＰＨ１を形成するための第１照度領域Ｒ１ｂと拡散パターンＰＨ２を形成するための第２照度領域Ｒ２とを形成する光を出射する。第１光学部材２０Ｃは、第１光源１０Ａの光を配光パターン形成部３０に照射する。第２光学部材２０Ｄは、第２光源１０Ｂの光を配光パターン形成部３０に照射する。本実施形態では、第１光源１０Ａがレーザ光源で構成され、第２光源１０ＢがＬＥＤで構成される。また、第１光学部材２０Ｃ及び第２光学部材２０Ｄは、ともに曲面ミラーで構成される。第１光源１０Ａは、青色レーザ光源１０２、緑色レーザ光源１０４及び赤色レーザ光源１０６を含み、各レーザ光源の出射強度を互いに独立に調節可能である。

また、車両用灯具１は、第１光学部材２０Ｃを変位させて、配光パターン形成部３０上の第１照度領域Ｒ１ａの位置を変位させる第１光学部材変位部４０Ａを有する。第１光学部材変位部４０Ａは、配光パターン形成部３０に照射される光が灯具左右方向及び上下方向に変位するように、第１光学部材２０Ｃを変位させることができる。なお、第２光学部材２０Ｄにも光学部材変位部が設けられてもよいし、第２光学部材２０Ｄのみに光学部材変位部が設けられてもよい。

本実施形態の配光パターン形成部３０は、液晶シャッタで構成され、光源光の進路上であって第１光学部材２０Ｃ及び第２光学部材２０Ｄと投影レンズ５０との間に配置される。したがって、配光パターン形成部３０には、灯具後方側から光源光が入射される。配光パターン形成部３０は、液晶の偏光方向とレーザ光の偏光方向とが揃うように配置される。これにより、光の利用効率を向上させることができる。配光パターン形成部３０は、前記光学素子としての液晶素子それぞれにおける光の透過量を変化させることで、照射状態、非照射状態、及び照射状態よりも灯具前方への照射量が少ない減光状態を個別に切り替え可能である。液晶シャッタの構造は公知であるため、その詳細な説明は省略する。配光パターン形成部３０は、照射状態及び減光状態にある液晶素子により、第１光学部材２０Ｃ及び第２光学部材２０Ｄから当該液晶素子に照射される光を灯具前方に透過させる。この透過光は、配光パターン形成部３０の灯具前方側に配置される投影レンズ５０に入射する。

このように、配光パターン形成部３０として液晶シャッタを用いる場合であっても、実施形態１及び２と同様に配光パターンを形成することができ、同様の効果を奏することができる。なお、本実施形態の車両用灯具１において、光源１０、光学部材２０及び光学部材変位部４０の構成は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に図示されたものに限られず、実施形態１又は２の構成を採用することができる。また、実施形態１及び２に、実施形態３の構成を採用してもよい。

本発明は、上述した各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などのさらなる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、もしくはさらなる変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述した各実施形態同士の組み合わせ、及び上述した各実施形態と以下の変形との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

上述した各実施形態において、投影レンズ５０に代えてリフレクタが設けられてもよい。また、複数枚の投影レンズ５０が設けられてもよい。また、車両用灯具１は、ミラーで構成される光学部材２０Ａ〜２０Ｄを備えなくてもよい。この場合、例えば光源１０にレーザ光を集光させる等の光学機能を有するレンズを設け、あるいは光インテグレータ１２０にこのような光学機能を持たせて、このレンズや光インテグレータ１２０を光学部材２０とすることができる。このレンズや光インテグレータ１２０を光学部材２０として用いる場合、光学部材変位部４０は、例えば光源１０全体を変位させることでレンズや光インテグレータ１２０を変位させる。ただし、一般に光源１０には放熱フィン等が配置され比較的大型であるため、ミラーで構成される光学部材２０Ａ〜２０Ｄを変位させる構成とした方が、車両用灯具１の構造の簡略化を図りやすい。光源１０と光学部材２０の間や、光学部材２０と配光パターン形成部３０の間に、集光光学系が設けられてもよい。

実施形態２において、配光パターン形成部３０上の第２照度領域Ｒ２の外側に光源光が照射されない領域が存在するが、第１照度領域Ｒ１を除く領域が全て第２照度領域Ｒ２であってもよい。そして、第２照度領域Ｒ２と重なる光学素子のうち、拡散パターンＰＨ２に対応する光学素子のみを照射状態及び又は減光状態とし、他の光学素子を非照射状態としてもよい。この場合であっても、配光パターン形成部３０上に第１照度領域Ｒ１のみを形成し、第１照度領域Ｒ１と重なる光学素子を用いて拡散パターンＰＨ２を形成する場合に比べて、車両用灯具１の光利用率を向上させることができる。上述した各実施形態において、光源としては、青色や紫外領域の波長のレーザ光を照射するレーザ光源と、このレーザ光の照射によりレーザ光の波長よりも長波長の光を蛍光発光する蛍光部材とを組み合わせてなる高輝度光源を用いてもよい。

１ 車両用灯具、 １０ 光源、 １０Ａ 第１光源、 １０Ｂ 第２光源、 ２０ 光学部材、 ２０Ｃ 第１光学部材、 ２０Ｄ 第２光学部材、 ３０ 配光パターン形成部、 ４０ 光学部材変位部、 ４０Ａ 第１光学部材変位部、 ４０Ｂ 第２光学部材変位部、 １０２ 青色レーザ光源、 １０４ 緑色レーザ光源、 １０６ 赤色レーザ光源、 Ｒ１，Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ 第１照度領域、 Ｒ２ 第２照度領域。

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源が出射する光源光を灯具前方に照射する状態と、非照射とする状態又は照射状態よりも灯具前方への照射量が少ない減光状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる配光パターン形成部と、
   前記光源光を前記配光パターン形成部に照射する光学部材と、を備え、
   前記光学部材は、第１照度領域と当該第１照度領域よりも照度の低い第２照度領域を含む所定の照度分布が配光パターン形成部上に形成されるよう前記配光パターン形成部に前記光源光を照射し、
   前記配光パターン形成部は、前記第１照度領域と重なる前記光学素子を用いて所定の第１配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射し、前記第２照度領域と重なる前記光学素子を用いて前記第１配光パターンよりも照度の低い第２配光パターンを形成するための光を灯具前方に照射するか当該光学素子を非照射状態とすることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光学部材を変位させて、配光パターン形成部上の前記第１照度領域及び前記第２照度領域の少なくとも一方の位置を変位させる光学部材変位部をさらに備える請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記光源は、前記配光パターン形成部上に前記第１照度領域を形成する光を出射する第１光源と、前記配光パターン形成部上に前記第２照度領域を形成する光を出射する第２光源とを含み、
   前記配光パターン形成部は、前記第１照度領域と重なる前記光学素子を用いて前記第１配光パターンを形成し、前記第２照度領域と重なる前記光学素子を用いて前記第２配光パターンを形成する請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記光学部材は、前記第１光源の光を前記配光パターン形成部に照射する第１光学部材と、前記第２光源の光を前記配光パターン形成部に照射する第２光学部材と、を含み、
   前記第１光学部材を変位させて、配光パターン形成部上の前記第１照度領域の位置を変位させる第１光学部材変位部、及び前記第２光学部材を変位させて、配光パターン形成部上の前記第２照度領域の位置を変位させる第２光学部材変位部の少なくとも一方と、をさらに備える請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記第１光学部材変位部と前記第２光学部材変位部とは、前記第１照度領域の位置と前記第２照度領域の位置とを互いに独立に変位させる請求項４に記載の車両用灯具。
6. 前記光源は、赤色レーザ光源と、緑色レーザ光源と、青色レーザ光源とを含み、各レーザ光源の出射強度を互いに独立に調節可能である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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