〔実施形態1〕
本発明に係る照明装置の第1の実施形態について、図1〜図7基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る照明装置を、自動車(車両)のヘッドランプシステムに適用した場合を例に挙げて説明する。
ただし、本発明に係る照明装置は、自動車以外の車両用前照灯、或いは、その他の照明装置に適用することも可能である。
[ヘッドランプシステム100の構成]
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム100の構成について、図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るヘッドランプシステム100の概略構成を示す平面図であり、図2は、図1に示されるヘッドランプシステム100を示す斜視図である。図1および図2に示されるように、ヘッドランプシステム100は、レーザ光源ユニット1aと、LED光源ユニット2aと、LED光源ユニット2bとを備えている。
レーザ光源ユニット1aおよびLED光源ユニット2a・2bは、ヘッドランプシステム100の配光方向に対して直交する方向に一列に並んで、金属ベース3上に配置されており、レーザ光源ユニット1aの両側にLED光源ユニット2a・2bが配置されている。
ヘッドランプシステム100は、レーザ光源ユニット1aからの光が配光される配光スポット(第1の配光領域)A1と、LED光源ユニット2aからの光が配光される配光エリア(第2の配光領域)a1と、LED光源ユニット2bからの光が配光される配光エリア(第2の配光領域)a2とを組み合わせることで、所望の配光パターンAを形成するものである。
このヘッドランプシステム100は、搭載される自動車の前側両端部に、それぞれ1つずつ配置されるが、説明の便宜上、後述する各実施形態では、1つのヘッドランプシステム100によって照明する場合について説明する。
また、以下では、レーザ光源ユニット1a、LED光源ユニット2a・2b、および金属ベース3の構成について説明するが、LED光源ユニット2a・2bについては、構成が略同一であるため、LED光源ユニット2aについてのみ説明し、LED光源ユニット2bについての説明は省略する。
(レーザ光源ユニット1a)
図3は、図2に示されるヘッドランプシステム100が備えるレーザ光源ユニット1aの概略構成を示す断面図である。図3に示されるように、レーザ光源ユニット1aは、半導体レーザ素子11と、集光レンズ12と、発光部13と、リフレクタ(配光部)14とを備えている。
(半導体レーザ素子11)
半導体レーザ素子11は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子である。半導体レーザ素子11は、1チップに1つの発光点を有するものであってもよく、1チップに複数の発光点を有するものであってもよい。
励起光としてレーザ光を用いることにより、後述する発光部13に含まれる蛍光体を効率的に励起して、従来の光源よりも輝度の高い光を発光することができ、さらに、発光部13自体のサイズを小径化することができる。
この半導体レーザ素子11は、複数設けられていてもよい。この場合、複数の半導体レーザ素子11のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。本実施形態のように、半導体レーザ素子11を1つのみ用いてもよいが、高出力のレーザ光を得るためには、複数の半導体レーザ素子11を用いる方が容易である。半導体レーザ素子11が複数設けられている場合、各半導体レーザ素子11から異なる波長のレーザ光を発振させてもよく、例えば、青色レーザと緑色レーザ、或いは、青紫色レーザと青色レーザなどの組み合わせが考えられる。
半導体レーザ素子11のレーザ光の波長は、例えば、405nm(青紫色)または450nm(青色)であるが、これらに限定されず、発光部13に含める蛍光体の種類に応じて適宜選択されればよい。
本実施形態では、半導体レーザ素子11は、直径9mmの金属パッケージに実装され、出力1Wで、波長405nm(青紫色)のレーザ光を発振する。
なお、半導体レーザ素子11には配線4が接続されており、配線4を介して、電力などが半導体レーザ素子11に供給される。
(集光レンズ12)
集光レンズ12は、半導体レーザ素子11から発振されたレーザ光が発光部13に適切に照射されるように、当該レーザ光の照射範囲を調節するためのレンズである。集光レンズ12は、リフレクタ14に設けられた窓部14bを介して、レーザ光を発光部13に照射する。
本実施形態では、集光レンズ12は、発光部13におけるレーザ光の照射範囲が直径0.3mmになるように、半導体レーザ素子11から発振されたレーザ光の照射範囲を調節する。
なお、集光レンズ12は、1つのレンズから構成されているが、複数のレンズを用いて集光レンズ12を構成してもよい。
(発光部13)
発光部(第1の発光部)13は、半導体レーザ素子11から発振されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、レーザ光を吸収して蛍光を発する蛍光体(蛍光物質)を含んでいる。例えば、発光部13は、封止材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、蛍光体の粒子を固めたもの、または、熱伝導率の高い材質からなる基板上に蛍光体の粒子を堆積させたものである。
この発光部13は、金属ベース3上であり、且つ、リフレクタ14のほぼ焦点に配置されている。このため、発光部13から発せられた光は、リフレクタ14の反射曲面によって反射されることで、その光路が高精度に制御される。
また、発光部13は、レーザ光が照射される面である照射面の延長面Eが、開口部14aが形成されたリフレクタ14の端部と接するように、金属ベース3に設けられた傾斜部3a上に傾いて配置されている。このため、発光部13から発せられた光は、直接外部に漏れることなく、効率的にリフレクタ14で反射して配光することができる。
さらに、傾斜部3aを設けることにより、外部から発光部13の発光点を直接見ることができないので、外部から見たときに一点だけが明るいことに起因する幻惑の発生などを防止することができる。
なお、発光部13の照射面には、レーザ光の反射を防止する反射防止構造が形成されていることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子11から発振されたレーザ光が照射面で反射することを抑制することができるため、レーザ光を利用効率を向上させることができる。
発光部13の蛍光体として、例えば、酸窒化物系蛍光体(例えば、サイアロン蛍光体)またはIII−V族化合物半導体ナノ粒子蛍光体(例えば、インジュウムリン:InP)を用いることができる。これらの蛍光体は、半導体レーザ素子11から発振された高い出力(および/または光密度)のレーザ光に対しての熱耐性が高く、レーザ照明光源として最適である。ただし、発光部13の蛍光体は、上述のものに限定されず、窒化物蛍光体など、その他の蛍光体であってもよい。
また、自動車用のヘッドランプシステム100の照明光は、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならないことが、法律により規定されている。このため、発光部13には、照明光が白色となるように選択された蛍光体が含まれている。
例えば、青色、緑色および赤色の蛍光体を発光部13に含め、405nmのレーザ光を照射すると白色光が発生する。また、黄色の蛍光体(または緑色および赤色の蛍光体)を発光部13に含め、450nm(青色)のレーザ光(または、440nm以上490nm以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる青色近傍のレーザ光)を照射することでも白色光が得られる。
発光部13の封止材は、例えば、ガラス材(無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス)、シリコーン樹脂などの樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、照射されるレーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
本実施形態では、半導体レーザ素子11によって発振された波長405nmのレーザ光を受けて、白色の蛍光を発するように、発光部13は、赤色蛍光体(CaAlSiN3:Eu)、緑色蛍光体(β−SiAlON:Eu)、および青蛍光体((BaSr)MgAl10O17:Eu)の3種類のRGB蛍光体を含んでいる。また、発光部13は、一辺の長さが1mmの正方形で、厚さ0.1mmの薄膜状となるように、蛍光体の粉末を樹脂に混合させて、傾斜部3aに塗布されている。
このような発光部13を備えることにより、本実施形態では、発光部13から80ルーメンの光を得ることができる。また、発光部13を、320cd/mm2という高輝度な点光源として形成することができる。
なお、発光部13として、レーザ光を乱反射して散乱する散乱体を、リフレクタ14の焦点近傍に配置してもよい。発光部13として散乱体を用いた場合、半導体レーザ素子11からのレーザ光を受けた散乱体がレーザ光を散乱させ、散乱されたレーザ光が、リフレクタ14によって照明光として配光される。この場合、白色光を出力するために、1つのリフレクタ14について出射する光の波長が異なる複数の半導体レーザ素子11を組み合わせて用いてもよい。
(リフレクタ14)
リフレクタ(配光部)14は、発光部13によって発せられた光を反射して、配光スポットA1に向けて配光するものである。このリフレクタ14は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよく、金属製の部材であってもよい。
リフレクタ14は、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって形成される曲面(放物曲面)を、上記の回転軸に平行な平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。また、リフレクタ14は、発光部13によって発せられた光を配光する方向に半円形の開口部14aを有している。
リフレクタ14のほぼ焦点に配置された発光部13から発せられた光は、放物曲面の反射面を有するリフレクタ14によって、平行に近い光線束を形成して開口部14aから前方に配光される。これにより、発光部13からの光を、その光路を狭い立体角内に効率的に制御して、配光スポットA1に向けて配光することができる。その結果、レーザ光源ユニット1aの配光特性を向上させることができる。
また、半導体レーザ素子11は、リフレクタ14の外部に配置されており、リフレクタ14には、レーザ光を透過または通過させる窓部14bが設けられている。この窓部14bは、貫通孔であってもよく、或いは、レーザ光を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、レーザ光を透過し、且つ、白色光(発光部13の蛍光)を反射するフィルターを設けた透明板を窓部14bとして設けてもよい。この構成によれば、発光部13から発せられた光が、窓部14bから漏れることを防止することができる。
本実施形態では、樹脂製のハーフパラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされた半円形のリフレクタ14を用いており、奥行きが8.3mm、開口部14aの半径が10mmである。
なお、リフレクタ14は、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラー、またはその一部を含むものであってもよい。また、パラボラミラー以外にも、楕円形状や自由曲面形状、或いは、マルチファセット化されたマルチリフレクタを用いることができる。さらに、リフレクタ14の一部に放物曲面ではない部分を含めてもよい。
また、レーザ光源ユニット1aは、リフレクタ14の開口部14aに、特定の波長域の光を遮断する波長カットコート22(図19を参照)などを備えていてもよい。
このような構成のレーザ光源ユニット1aによれば、高輝度、且つ、配光特性に優れているため、遠くの小さな配光スポットA1を明るく照明することが可能となる。
(LED光源ユニット2a)
図4は、図2に示されるヘッドランプシステム100が備えるLED光源ユニット2aの概略構成を示す断面図である。図4に示されるように、LED光源ユニット2aは、LED(Light Emitting Diode)23と、リフレクタ(配光部)24とを備えている。
(LED23)
LED(第2の発光部)23は、LEDチップの周囲に蛍光体の粒子が散在された構成であり、これらLEDチップおよび蛍光体が、封止材によって封止されている。
このLED23は、金属ベース3上であり、且つ、リフレクタ24のほぼ焦点に配置されている。このため、LED23から発せられた光は、リフレクタ24の反射曲面によって反射されることで、その光路が制御される。
なお、LED23には配線(図示省略)が接続されており、当該配線を介して、電力などがLED23に供給される。
また、本実施形態では、LED光源ユニット2aの光源としてLED23を用いているが、LED23に限られず、例えば、ハロゲンランプまたはHIDランプ(High Discharge Lamp)などを用いてもよい。
(リフレクタ24)
リフレクタ(配光部)24は、LED23によって発せられた光を反射して、配光エリアa1に向けて配光するものである。このリフレクタ24は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
リフレクタ24は、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって形成される曲面(放物曲面)を、上記の回転軸に平行な平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。また、リフレクタ24は、LED23によって発せられた光を配光する方向に半円形の開口部24aを有している。
本実施形態では、樹脂製のハーフパラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされた半円形のリフレクタ24を用いており、奥行きが40mm、開口部24aの半径が40mmである。
なお、リフレクタ24は、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラー、またはその一部を含むものであってもよい。また、パラボラミラー以外にも、楕円形状や自由曲面形状、或いは、マルチファセット化されたマルチリフレクタを用いることができる。さらに、リフレクタ24の一部に放物曲面ではない部分を含めてもよい。
また、図示はしていないが、LED光源ユニット2aは、リフレクタ24の開口部24aに光の配光を制御するレンズなどを備えていてもよい。
(金属ベース3)
金属ベース3は、レーザ光源ユニット1a、およびLED光源ユニット2a・2bを支持する支持部材であり、金属(例えば、アルミニウム、銅や鉄)からなっている。このため、金属ベース3は熱伝導性が高く、金属ベース3上に配置された半導体レーザ素子11、発光部13およびLED23において発生した熱を、効率的に放熱することができる。
なお、金属ベース3は、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質(高熱伝導セラミックス、ガラス、サファイアなど)を含んでいてもよい。ただし、発光部13が塗布される傾斜部3aの表面は、反射面として機能することが好ましい。傾斜部3aの表面が反射面であることにより、発光部13の照射面から入射したレーザ光が蛍光に変換された後に、当該反射面によって反射されることで、リフレクタ14へ向かわせることができる。また、発光部13の照射面から入射したレーザ光を上記の反射面で反射させ、再び発光部13の内部に向かわせて蛍光に変換することができる。
[ヘッドランプシステム100の動作]
次に、ヘッドランプシステム100の動作について、図5を参照して説明する。自動車用のヘッドランプは、その光度、光軸の向き、および/または配光の分布などを示す配光特性基準が定められている。配光特性基準は、国ごとに異なるので、様々な配光特性基準に対応した配光パターンを形成する必要がある。
図5は、ヘッドランプシステム100の基準平面20における配光パターンAを示す模式図である。なお、基準平面20は、ヘッドランプシステム100が搭載された車両の進行方向に、約25mだけ離れた位置に設置された垂直な平面である。
図5に示されるように、ヘッドランプシステム100では、LED23からの光が配光される配光エリアa1・a2により形成される領域の中央部に向けて、発光部13からの光が配光されるように、レーザ光源ユニット1aの配光スポットA1が設定されている。
ここで、レーザ光源ユニット1aは、発光部13に含まれる蛍光体をレーザ光によって励起するため、LED光源ユニット2a・2bが備えるLED23よりも輝度の高い光を発光部13から得ることができ、さらに、発光部13自体のサイズを小径化することができる。このため、リフレクタ14によって、発光部13からの光を、拡散させずにより遠くの小さな領域に配光することが可能となるので、レーザ光源ユニット1aによれば、LED光源ユニット2a・2bよりも高い配光特性が得られる。
したがって、図5に示されるように、例えば、LED23からの光を相対的に広い配光エリアa1・a2に向けて配光し、より明るく照明したい特定の領域に発光部13からの光が配光されるように配光スポットA1を設定することで、配光パターンAの中央部をより明るく照明するなどの部分的な光量制御が可能となる。
このように、ヘッドランプシステム100によれば、発光部13およびLED23を備え、発光部13およびLED23からの光をリフレクタ14・24によって個別に配光することができるので、発光部13およびLED23の特性を活用した効率のよい照明が可能となる。
[実施形態1のまとめ]
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム100は、レーザ光を受けて発光する発光部13と、発光部13とは異なる発光原理によって発光するLED23と、発光部13からの光を配光スポットA1に向けてリフレクタ14・24とを備える構成である。
このヘッドランプシステム100では、レーザ光を受けて発光する発光部13と、発光部13とは異なる発光原理によって発光するLED23とを備え、リフレクタ14・24は、発光部13からの光を配光スポットA1に向けて配光すると共に、LED23からの光を配光エリアa1・a2に向けて配光する。
ここで、発光部13は、レーザ光を受けて発光する発光原理によって発光するため、従来の光源よりも輝度の高い光を発光することができ、さらに、発光部13自体のサイズを小径化することができる。このため、リフレクタ14によって、発光部13からの光を、拡散させずに、より遠くの小さな領域に配光することが可能となる。
さらに、ヘッドランプシステム100では、このような発光部13とは別に、発光部13とは異なる発光原理によって発光するLED23を備え、リフレクタ24は、LED23からの光を配光エリアa1・a2に向けて配光する。
したがって、ヘッドランプシステム100によれば、発光部13からの光およびLED23からの光を、リフレクタ14・24によって個別に配光することが可能であるので、必要に応じて、配光スポットA1および配光エリアa1・a2をそれぞれ設定することができる。
このため、ヘッドランプシステム100によれば、例えば、LED23からの光を広い領域(配光エリアa1・a2)に向けて配光し、より明るく照明したい特定の領域(配光スポットA1)に向けて発光部13からの光を配光するなどの光量制御が可能となる。
このように、ヘッドランプシステム100によれば、発光部13およびLED23からの光をリフレクタ14・24によって個別に配光することができるので、発光部13およびLED23の特性を活用した効率のよい照明が可能となる。
それゆえ、本実施形態によれば、レーザ光源とその他の光源との特性を併せて利用したヘッドランプシステム100を提供することができる。
[変形例]
次に、本実施形態に係るヘッドランプシステム100の変形例について、図6および図7を参照して説明する。
(変形例1)
本実施形態では、図5に示されるように、ヘッドランプシステム100が、配光パターンAの中央部に、発光部13からの光が配光されるように、配光スポットA1が設定された構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。ヘッドランプシステム100では、配光スポットA1および配光エリアa1・a2を適宜設定することで、所望の配光パターンAを得ることができる。
例えば、配光エリアa1・a2の周辺領域に、発光部13からの光が配光されるように、配光スポットA1を設定してもよい。これにより、ヘッドランプシステム100によって、より広い領域を照明することができる。
また、自動車用のヘッドランプの配光特性基準を満たすように、配光スポットA1および配光エリアa1・a2を設定してもよい。
図6(a)および図6(b)は、基準平面20における配光パターンAの変形例を示す模式図であり、図6(a)は、すれ違い灯の配光特性基準に対応した配光パターンLを示し、図6(b)は、走行灯の配光特性基準に対応した配光パターンHを示している。
図6(a)および図6(b)に示されるように、配光エリアa1・a2で、上端縁にカットオフラインを有するすれ違い灯の配光特性基準に対応した配光パターンLを形成し、配光エリアa1・a2に配光スポットA1を組み合わせることで、走行灯の配光特性基準に対応した配光パターンHを形成してもよい。
このように、レーザ光源ユニット1aからの光を用いて走行灯の配光特性基準に対応した配光パターンHを形成することで、より遠くの領域まで明るく照明することができるので、配光特性基準を満たしたヘッドランプシステム100を、好適に実現することができる。
(変形例2)
また、本実施形態では、図3に示されるように、レーザ光源ユニット1aは、リフレクタ14としてハーフパラボラミラーを備える構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、レーザ光源ユニット1aは、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラーを備える構成であってもよい。
図7は、図3に示されるレーザ光源ユニット1aの変形例の概略構成を示す断面図である。図7に示されるように、レーザ光源ユニット1Aは、リフレクタ14Aとしてパラボラミラーを備えている。
リフレクタ14Aは、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって得られる曲面(放物曲面)の少なくとも一部を含んでおり、発光部13によって発せられた蛍光を反射する方向に円形の開口部14aを有している。
リフレクタ14Aとしてパラボラミラーを備えるレーザ光源ユニット1Aでは、発光部13は、金属からなる支柱15の一端に固定されて、リフレクタ14Aのほぼ焦点の位置に配置されている。
支柱15の他端は、リフレクタ14Aを貫通して、熱伝導性が高い放熱部材(図示省略)に接続されている。これにより、レーザ光の照射によって発熱する発光部13の熱を、支柱15および放熱部材に伝播させて、効率よく放熱することができる。
リフレクタ14Aとしては、例えば、樹脂製のパラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされたものであり、奥行きが8.3mm、開口部14aの直径が30mmのものを用いることができる。
このように、リフレクタ14の形状は特に限定されず、パラボラミラー以外にも、楕円形状や自由曲面形状、或いは、マルチファセット化されたマルチリフレクタを用いることができる。
〔実施形態2〕
本発明に係る照明装置の第2の実施形態について、図8〜図23に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、上記実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[ヘッドランプシステム101の構成]
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム101の構成について、図8〜図10を参照して説明する。
図8は、本実施形態に係るヘッドランプシステム101の概略構成を示す平面図であり、図9は、図8に示されるヘッドランプシステム101を示す斜視図である。図8および図9に示されるように、ヘッドランプシステム101は、レーザ光源ユニット1aと、LED光源ユニット2aとを備えている。
レーザ光源ユニット1aおよびLED光源ユニット2aは、ヘッドランプシステム101の配光方向に対して直交する方向に並んで、金属ベース3上に配置されている。
ヘッドランプシステム101は、LED光源ユニット2aからの光が配光される配光エリアa1内の特定の領域に向けて、レーザ光源ユニット1aからの光が配光される配光スポットA1を移動させることで、所望の配光パターンAを形成するものである。
図10は、本実施形態に係るヘッドランプシステム101の内部構成を示すブロック図である。図10に示されるように、ヘッドランプシステム101は、レーザ光源ユニット1aおよびLED光源ユニット2aに加えて、カメラ5と、制御部6とをさらに備えている。
以下では、ヘッドランプシステム101が備える各構成部材について説明するが、レーザ光源ユニット1aおよびLED光源ユニット2aは、実施形態1と概ね同じ構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
(カメラ5)
カメラ5は、配光エリアa1を含む車両前方の画像を連続的に撮影するものであり、例えば、室内前方のルームミラー近傍に配置される。カメラ5には、テレビフレームレートで動画像を撮影する撮影装置を用いることができる。
カメラ5は、LED光源ユニット2aが点灯された時点から撮影を開始し、撮影した動画像を制御部6に出力する。
(制御部6)
制御部6は、カメラ5によって撮影された動画像に基づいて、レーザ光源ユニット1aの動作を制御するものである。制御部6は、物体検出部61と、物体識別部62と、位置変更部63と、ON/OFF切替部64とを備えている。
(物体検出部61)
物体検出部(検知部)61は、カメラ5によって撮影された動画像を解析して、動画像中の物体を検出するものである。具体的には、物体検出部61は、カメラ5から動画像を取得したとき、動画像中の配光エリアa1内に含まれる物体を検出する。
物体検出部61は、動画像中の配光エリアa1内に物体を検出した場合、物体を検出した領域の座標値を示す検出信号を物体識別部62に出力する。
(物体識別部62)
物体識別部(識別部)62は、物体検出部61から出力された検出信号に示される座標値における物体の種類を識別するものである。具体的には、物体識別部62は、物体検出部61から検出信号を取得したとき、検出信号に示される座標値における物体の移動速度、形状、位置などの特徴点を抽出し、特徴点を数値化した特徴値を算出する。
そして、物体識別部62は、図示しないメモリに記憶された、物体の種類ごとの特徴点が数値化された基準値を管理する基準値テーブルを参照して、当該基準値テーブルに、算出した特徴値との誤差が所定閾値以内である基準値を検索する。
例えば、基準値テーブルには、道路標識、歩行者、または想定される障害物などに対応する基準値が予め登録され、管理されている。算出した特徴値との誤差が所定閾値以内の基準値が特定された場合、物体識別部62は、当該基準値で示される物体を、物体検出部61によって検出された物体であるものと判定する。
そして、物体識別部62は、物体検出部61によって検出された物体が、基準値テーブルに予め登録された物体であると判定したとき、当該物体が検出された座標値を示す識別信号を位置変更部63に出力する。
(位置変更部63)
位置変更部63は、物体識別部62から出力された識別信号に示される座標値に基づいて、発光部13からの光が物体に向けて配光されるように配光スポットA1の位置を変更するものである。具体的には、位置変更部63は、発光部13からの光が物体に向けて配光されるように、リフレクタ14の角度を変更することで、配光スポットA1の位置を変更する。
位置変更部63は、発光部13からの光が物体に向けて配光されるように配光スポットA1の位置を変更したとき、その旨を示す制御信号をON/OFF切替部64に出力する。
(ON/OFF切替部64)
ON/OFF切替部(切替部)64は、位置変更部63から出力された制御信号に基づいて、発光部13の点灯および消灯を切り替えるものである。具体的には、ON/OFF切替部64は、位置変更部63から出力された制御信号を取得したとき、半導体レーザ素子11に対する電力の供給を開始する。これにより、半導体レーザ素子11からレーザ光を発振させて、発光部13を点灯させることで、検知された物体に向けて発光部13からの光を配光する。
[ヘッドランプシステム101の動作]
次に、ヘッドランプシステム101の動作について、図11および図12を参照して説明する。図11は、ヘッドランプシステム101の動作の流れを示すフローチャートであり、図12は、ヘッドランプシステム101の動作状態を示す模式図である。
図11に示されるように、LED光源ユニット2aが点灯されたとき、カメラ5は、配光エリアa1の撮影を開始する(S1)。このとき、カメラ5は、配光エリアa1全体が撮影可能な画角で車両前方を撮影し、撮影した動画像を制御部6に出力する。
次に、物体検出部61は、カメラ5によって撮影された動画像を解析して、動画像中の配光エリアa1内の物体を検出する(S2)。物体検出部61は、動画像中の配光エリアa1内に物体を検出した場合、物体を検出した座標値を示す検出信号を物体識別部62に出力する。
次に、物体識別部62は、物体検出部61から出力された検出信号に示される座標値における物体の種類を識別する(S3)。具体的には、物体識別部62は、物体検出部61から検出信号を取得したとき、検出信号に示される座標値における物体の移動速度、形状、位置などの特徴点を抽出して数値化した特徴値を算出する。
そして、物体識別部62は、基準値テーブルを参照して、算出した特徴値との誤差が所定閾値以内である基準値を検索する。算出した特徴値との誤差が所定閾値以内の基準値が特定された場合、物体識別部62は、当該基準値で示される物体が、物体検出部61によって検出された物体であるものと判定する。
物体識別部62は、物体検出部61によって検出された物体が、基準値テーブルに予め登録された物体であると判定したとき、当該物体が検出された座標値を示す識別信号を位置変更部63に出力する。図12に示される場合、物体識別部62は、物体の種類を歩行者Oであると判定すると共に、当該歩行者Oが検出された動画像中の座標値を示す識別信号を位置変更部63に出力する。
次に、位置変更部63は、物体識別部62から出力された識別信号に示される座標値に基づいて、発光部13からの光が物体に向けて配光されるように配光スポットA1の位置を変更する(S4)。図12に示される場合、位置変更部63は、発光部13からの光が歩行者Oに向けて配光されるように、リフレクタ14の角度を変更することで、配光スポットA1の位置を変更する。そして、位置変更部63は、発光部13からの光が歩行者Oに向けて配光されるように配光スポットA1の位置を変更したとき、その旨を示す制御信号をON/OFF切替部64に出力する。
次に、ON/OFF切替部64は、位置変更部63から出力された制御信号に基づいて、発光部13の点灯させる(S5)。具体的には、ON/OFF切替部64は、位置変更部63から出力された制御信号を取得したとき、半導体レーザ素子11に対する電力の供給を開始することにより、レーザ光を発振させて、発光部13を点灯させる。
これにより、歩行者Oに向けて配光する光量を増大させて、歩行者Oをより明るく照明することが可能となる。
このように、ヘッドランプシステム101では、物体検出部61によって検知された物体を識別して、物体が、道路標識、歩行者または障害物などである場合、物体に向けて配光する光量を増大させて、より明るく照明することが可能となる。
したがって、ヘッドランプシステム101によれば、道路標識、歩行者または障害物などを明るく照明することで、目視によって、道路標識を正確に読み取ることや、歩行者または障害物などを正確に認識することが可能となるので、安全な運転環境を実現することができる。
なお、カメラ5によって撮影された動画像中の物体の種類を識別する手法は、上記のものに限られず、公知の手法を適用してもよい。
また、基準値テーブルには、道路標識、歩行者および障害物などに対応した基準値のほか、例えば、自転車、オートバイなどに対応した基準値が管理されていてもよい。これにより、物体識別部62によって識別された物体の種類に応じた最適な光量制御が可能となる。
[実施形態2のまとめ]
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム101は、レーザ光を受けて発光する発光部13と、発光部13とは異なる発光原理によって発光するLED23と、発光部13からの光を配光スポットA1に向けて配光すると共に、LED23からの光を配光エリアa1に向けて配光するリフレクタ14・24とを備えると共に、配光エリアa1に対する配光スポットA1の相対位置を変更する位置変更部63をさらに備る構成である。
このヘッドランプシステム101は、配光エリアa1に対する配光スポットA1の相対位置を変更する位置変更部63を備えるので、発光部13からの光を配光する方向を変更することが可能となる。
したがって、ヘッドランプシステム101によれば、例えば、配光エリアa1のうち、より明るくしたい特定の領域に向けて発光部13からの光を配光するといった光量制御が可能となる。
また、本実施形態に係るヘッドランプシステム101では、配光エリアa1内の物体を検知する物体検出部61をさらに備え、位置変更部63は、物体検出部61によって検知された物体に向けて発光部13からの光が配光されるように、配光スポットA1の位置を変更する構成である。
このヘッドランプシステム101は、配光エリアa1内の物体を検知する物体検出部61をさらに備えるので、位置変更部63は、物体検出部61によって検知された物体に向けて発光部13からの光が配光されるように配光スポットA1の位置を変更することが可能となる。
したがって、ヘッドランプシステム101によれば、検知された物体に向けて配光する光量を増加させて、当該物体をより明るく照明するなどの光量制御が可能となる。
また、本実施形態に係るヘッドランプシステム101では、物体検出部61によって検知された物体の種類を、画像認識により識別する物体識別部62をさらに備え、位置変更部63は、物体識別部62によって識別された物体の種類が、予め登録された物体の種類と一致したとき、発光部13からの光が当該物体に向かって配光されるように、配光スポットA1の位置を変更する構成である。
このヘッドランプシステム101は、物体検出部61によって検知された物体の種類を、画像認識により識別する物体識別部62をさらに備えるので、物体識別部62によって識別された物体の種類に応じた、光量制御が可能となる。
例えば、位置変更部63は、物体識別部62によって識別された物体の種類と、予め登録された物体の種類とが一致したとき、発光部13からの光が当該物体に向かって配光されるように、配光スポットA1の位置を変更する。これにより、物体検出部61によって検知された物体のうち、予め登録されている物体に対してのみ、配光される光量を増大させて、より明るく照明することが可能となる。
したがって、ヘッドランプシステム101によれば、物体の種類に応じた、最適な光量制御が可能となる。
また、本実施形態に係るヘッドランプシステム101では、発光部13の点灯および消灯を切り替えるON/OFF切替部64をさらに備え、ON/OFF切替部64は、位置変更部63によって、配光エリアa1に対する、配光スポットA1の相対位置が変更されたとき、発光部13を点灯させる構成である。
このヘッドランプシステム101は、発光部13の点灯および消灯を切り替えるON/OFF切替部64をさらに備えるので、ON/OFF切替部64は、位置変更部63によって、配光エリアa1に対する、配光スポットA1の相対位置が変更されたとき、発光部13を点灯させることが可能となる。
したがって、ヘッドランプシステム101によれば、必要に応じて、発光部13を点灯させることが可能となるため、ヘッドランプシステム101の消費電力を低減することができる。
また、本実施形態に係るヘッドランプシステム101では、物体の種類として、道路標識、歩行者または障害物が予め登録されている構成である。
このヘッドランプシステム101は、物体の種類として、道路標識、歩行者または障害物が予め登録されているので、物体検出部61によって検知された物体が、道路標識、歩行者または障害物であるとき、発光部13からの光が道路標識、歩行者または障害物に向かって配光されるように、位置変更部63は、配光スポットA1の位置を変更することが可能となる。そのため、物体検出部61によって検知された物体のうち、道路標識、歩行者または障害物に対してのみ、配光する光量を増大させて、より明るく照明することが可能となる。
それゆえ、本実施形態によれば、道路標識、歩行者または障害物などを明るく照明することで、目視によって、道路標識を正確に読み取ることや、歩行者または障害物などを正確に認識することが可能なヘッドランプシステム101を提供することができるので、安全な運転環境を実現することができる。
[変形例]
次に、本実施形態に係るヘッドランプシステム101が備えるレーザ光源ユニット1Aの変形例について、図13〜図23を参照して説明する。
本実施形態では、レーザ光源ユニット1aは、リフレクタ14の角度を変更することで、配光スポットA1の位置を変更する構成について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、発光部13に対するレーザ光の照射位置をシフトさせることで、配光スポットA1の位置を変更する構成であってもよい。
(変形例1)
図13は、本実施形態に係るレーザ光源ユニット1aの変形例の要部構成を示す断面図であり、図14は、図13に示される発光部13a周辺の拡大平面図である。図13に示されるように、レーザ光源ユニット1Bは、ミラー(位置変更部)16と、発光部13aと、ヒートシンク17と、凸レンズ18とを備えている。
ミラー16は、発光部13aに向けてレーザ光を反射するものであり、角度を制御可能な可変式のミラーである。このため、ミラー16は、発光部13aに向けて反射するレーザ光の光路を、図中の矢印Pの範囲でシフトさせることができる。
ヒートシンク17は、発光部13aを支持するものであり、レーザ光の照射により発光部13aで発生する熱を、発光部13aと接触する接触面を介して放熱させる機能を有する。このため、ヒートシンク17は、熱伝導性の高いアルミニウムや銅などの金属材料が用いることが好ましいが、熱伝導性の高い材料であれば特に限定されない。
発光部13aと当接するヒートシンク17の表面には、反射加工が施され、反射面として機能する。これにより、発光部13aの照射面から入射したレーザ光を、当該反射面で反射させることで、再び発光部13aの内部へ向かわせることができる。
凸レンズ18は、所定の角度範囲で、発光部13aからの光を配光する光学系であり、配光スポットA1に向けて発光部13aからの光を配光する。
このように、レーザ光源ユニット1Bは、リフレクタ14を設けずに、ヒートシンク17上に配置された発光部13aと対向する位置に、凸レンズ18が設けられた構成である。
ここで、図14に示されるように、レーザ光源ユニット1Bでは、発光部13aは長手方向を有するように形成されており、ミラー16の角度を制御することで、レーザ光の照射位置を、発光部13aの長手方向に沿ってシフトさせることができる。
これにより、発光部13aの発光点と凸レンズ18との相対的な位置が変化するため、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトさせることで、発光部13aからの光を配光する方向を制御することができる。
図15(a)および図15(b)は、レーザ光源ユニット1Bの配光方向を示す断面図であり、図15(a)は、発光部13aの中央部にレーザ光が照射されたときの配光方向を示し、図15(b)は、レーザ光の照射位置をシフトさせたときの配光方向を示している。
図15(a)に示されるように、レーザ光源ユニット1Bでは、発光部13aの中央部にレーザ光が照射されたとき、凸レンズ18から正面に向かって、発光部13aからの光が真っ直ぐ配光(出射)されるように、発光部13aおよび凸レンズ18がそれぞれ位置決めされている。
この状態からレーザ光の照射位置をシフトさせると、図15(b)に示されるように、発光部13aの発光点と凸レンズ18との相対的な位置が変化するため、凸レンズ18から斜めに向かって発光部13aからの光を配光(出射)することができる。
このように、レーザ光源ユニット1Bによれば、リフレクタ14を設けずに、発光部13aに対するレーザ光の照射位置を変更することで、配光スポットA1の位置を変更することができる。また、発光部13aに対するレーザ光の照射位置を変更することで、レーザ光源ユニット1B全体をモーターなどで回転させることなく、配光スポットA1の位置を容易に変更することができるので、レーザ光源ユニット1Bの装置構成を単純化することができる。
なお、凸レンズ18のみの場合だけでなく、リフレクタ14Aの場合、或いはレンズとリフレクタを併用した場合であっても、発光部13aに対するレーザ光の照射位置を変更することで、配光スポットA1の位置を変更することもできる。
(変形例2)
また、レーザ光源ユニット1Bは、レーザ光が照射される発光部13aの照射面から光を発する発光部(反射型の発光部)13aを備えた構成であるが、これに代えて、レーザ光が照射される発光部13aの照射面から入射したレーザ光を透過させ、照射面と対向する出射面から光を発する発光部(透過型の発光部)13aを備えた構成であってもよい。
図16は、透過型の発光部13aを備えたレーザ光源ユニット1Cの要部構成を示す断面図であり、図17は、図16に示されるに示される発光部13a周辺の拡大平面図である。
図16に示されるように、透過型の発光部13aを備えたレーザ光源ユニット1Cでは、発光部13aは、ガラスなどの透明板19上に配置されており、透明板19を介して、発光部13aの照射面にレーザ光が照射される。これにより、発光部13aの照射面から入射したレーザ光を透過させ、照射面と対向する出射面から凸レンズ18に向けて、光を出射することができる。
このような透過型の発光部13aを備えたレーザ光源ユニット1Cであっても、図17に示されるように、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトさせることで、発光部13aからの光を配光する方向を制御することができる。
(変形例3)
また、発光部13aからの光を精度よく配光するために、凸レンズ18と共に、楕円ミラーを併用してもよい。
図18は、凸レンズ18および楕円ミラー21を備えたレーザ光源ユニット1Dの要部構成を示す断面図である。図18に示されるように、レーザ光源ユニット1Dは、凸レンズ18および楕円ミラー21を備えており、楕円ミラー21の第1の焦点f1に発光部13aの中央部が位置するように発光部13aが配置されている。
このレーザ光源ユニット1Dでは、第1の焦点f1に配置された発光部13aから発せられた光は、楕円ミラー21によって第2の焦点f2に向かって反射され、第2の焦点f2を通過したあと、凸レンズ18を透過して、所定の角度範囲で配光される。
このように、凸レンズ18と楕円ミラー21とを併用することで、発光部13aからの光を精度よく配光スポットA1に向けて配光することができる。
(変形例4)
また、角度を制御可能な可変式のミラー16として、2軸で角度を変化させることができるMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー(位置変更部)30を備えていてもよい。
図19は、MEMSミラー30を備えるレーザ光源ユニット1Eの要部構成を示す斜視図である。図19に示されるレーザ光源ユニット1Eは、MEMSミラー30によってレーザ光を反射することによって、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトするものである。
図20は、図19に示されるMEMSミラー30を示す斜視図である。図20に示されるように、MEMSミラー30は、ミラー部30aと、可動リング部30bと、保持部30cとから構成されており、ミラー部30aはX軸−Y軸2重ジンバル機構により角度が可変となっている。このMEMSミラー30は、例えば、リフレクタ14Aの背面側に配置され、リフレクタ14Aに設けられた窓部を介して、レーザ光を発光部13aに照射する。
ミラー部30aは、保持部30cに保持された可動リング部30bに嵌め込まれており、例えば、直径が1mmの円形のものである。このミラー部30aのミラー面は、Alコートなどのコーティングが施されていてもよい。
保持部30cは、例えば、5mm角の略正方形であり、その内部に、ミラー部30aが嵌め込まれた可動リング部30bを保持している。ミラー部30aは、D1方向(重力方向として規定されるX軸(垂直)方向)および/またはD2方向(重力方向に垂直なY軸(水平)方向)に角度を変化させることにより光を任意の方向に制御して反射させることができる。したがって、ミラー部30aの角度を制御することにより、発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置を2次元的にシフトさせることができる。
このように、レーザ光源ユニット1Eによれば、MEMSミラー30によって発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置を高精度にシフトさせることにより、配光スポットA1の位置を所望の位置に変更することができる。
なお、MEMSミラー30は、LED光源ユニット2aの配光エリアa1が横長であることに対応して、その駆動範囲が、縦方向よりも水平方向に広いように設定されることが好ましい。これにより、横長の配光エリアa1の全域において、配光スポットA1の位置を変更することができる。
また、レーザ光源ユニット1Eのように、リフレクタ14Aの開口部14a側に、特定の波長域の光を遮断する波長カットコート22が取り付けられていてもよい。この波長カットコート22によって、例えば、発光部13aから発せられた光に含まれる400nm以下の波長のレーザ光を遮断することで、人の目に対して安全性の高い光を外部に配光ることができる。
なお、遮断する波長は、波長カットコート22の材料などに応じて適宜調整することができる。また、波長カットコート22に代えて、波長カットフィルタを用いることもできる。
(変形例5)
また、角度を制御可能な可変式のミラー16として、ピエゾ素子を用いた2軸ピエゾミラー素子(位置変更部)31を備えていてもよい。
図21は、2軸ピエゾミラー素子31を備えるレーザ光源ユニット1Fの要部構成を示す斜視図である。図21に示されるレーザ光源ユニット1Fは、2軸ピエゾミラー素子31によってレーザ光を反射することによって、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトするものである。
2軸ピエゾミラー素子31は、X軸−Y軸2重ジンバル機構により保持されたマイクロミラーを、ピエゾ素子を用いたアクチュエータにより角度を変えることができる機構を有するものであり、ピエゾ素子の鏡面によってレーザ光を反射して、その光路の向きを変えることができる。
この2軸ピエゾミラー素子31によれば、高精度な角度調整が可能であるため、レーザ光の折り返し(反射)が複数存在する場合などに好適である。2軸ピエゾミラー素子31は、例えば、直径20mm、高さ40mmの円柱形状である。
このように、レーザ光源ユニット1Fによれば、2軸ピエゾミラー素子31を制御することによって発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置を高精度にシフトさせることができるので、配光スポットA1の位置を所望の位置に変更することができる。
(変形例6)
また、角度を制御可能な可変式のミラー16として、2つのガルバノミラー(位置変更部)38a・38bを備えていてもよい。
図22は、2つのガルバノミラー38a・38bを備えるレーザ光源ユニット1Gの要部構成を示す斜視図である。図22に示されるレーザ光源ユニット1Gは、2つのガルバノミラー38a・38bによってレーザ光を反射することによって、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトするものである。
レーザ光源ユニット1Gは、X軸用のガルバノミラー38aと、ガルバノミラー38aを駆動するガルバノミラー駆動部39aと、Y軸用のガルバノミラー38bと、ガルバノミラー38bを駆動するガルバノミラー駆動部39bとを備えている。
ガルバノミラー38aは、入力される駆動電圧のレベルに応じた量だけガルバノミラー駆動部39aの駆動によって回動して、発光部13aに対するレーザ光の照射位置がX軸方向に沿って変化するように反射角を変化させる。ガルバノミラー38aは、反射させたレーザ光をガルバノミラー38bに向けて照射する。
ガルバノミラー38bは、入力される駆動電圧のレベルに応じた量だけガルバノミラー駆動部39bの駆動によって回動して、発光部13aに対するレーザ光の照射位置がY軸方向に沿って変化するように反射角を変化させる。ガルバノミラー38bは、反射させたレーザ光を発光部13aに向けて照射する。
これにより、ガルバノミラー38aおよびガルバノミラー38bの角度を制御することによって、発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置をX軸方向およびY軸方向においてシフトさせることができる。
このように、レーザ光源ユニット1Gによれば、ガルバノミラー38aおよびガルバノミラー38bの角度を制御することによって発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置をX軸方向およびY軸方向において高精度にシフトさせることができるので、配光スポットA1の位置を所望の位置に変更することができる。
なお、ガルバノミラー38a・38bには、誘電体多層膜からなるHRコートが施されており、このHRコートは、レーザ光の波長に対してチューニングされていることが好ましい。このようなHRコートをガルバノミラー38a・38bに施すことにより、光学ロスを低減することができる。
(変形例7)
また、角度を制御可能な可変式のミラー16に代えて、アクチュエータ32bによって角度または位置を制御可能なレンズ(位置変更部)32aを備えていてもよい。
図23は、角度または位置を制御可能な可変式のレンズ32aを備えるレーザ光源ユニット1Hの要部構成を示す斜視図である。図23に示されるレーザ光源ユニット1Hは、角度または位置を制御可能な可変式のレンズ32aにレーザ光を透過させることによって、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトするものである。
レンズ32aは、透過したレーザ光の光路を制御する光学系であり、例えば、凸レンズである。レンズ32aは、その動作がアクチュエータ32bによって制御され、レーザ光に対するレンズ32aの相対的な角度・位置を変化させることで、発光部13aにおけるレーザ光の照射位置を変化させる。
アクチュエータ32bは、レンズ32aの角度・位置を変化させるものである。例えば、アクチュエータ32bは、コイルに電流を流すことで磁界を発生させ、その磁界によって生じたマグネットの回転力(回転トルク)を利用してレンズ32aの角度・位置を変化させる。なお、アクチュエータ32bは、コイルに流す電流の向きを変えることで、マグネットに働く回転力の向きを反対方向に変化させることができる。
このアクチュエータ32bによって、レーザ光に対するレンズ32aの相対的な角度・位置を変化させることで、レンズ32aを透過したレーザ光の光路を制御することができるので、発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置をシフトさせることができる。
このように、レーザ光源ユニット1Hによれば、アクチュエータ32bによってレンズ32aの角度・位置を制御することによって、発光部13aに照射されるレーザ光の照射位置をシフトさせることができるので、配光スポットA1の位置を所望の位置に変更することができる。
〔実施形態3〕
本発明に係る照明装置の第3の実施形態について、図24〜図28に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、上記実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[ヘッドランプシステム102の構成]
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム102の構成について、図24〜図26を参照して説明する。
図24は、本実施形態に係るヘッドランプシステム102の概略構成を示す平面図であり、図25は、図24に示されるヘッドランプシステム102を示す斜視図である。図24および図25に示されるように、ヘッドランプシステム102は、レーザ光源ユニット1aと、レーザ光源ユニット1bと、LED光源ユニット2aとを備えている。
レーザ光源ユニット1a・1bおよびLED光源ユニット2aは、ヘッドランプシステム102の配光方向に対して直交する方向に並んで、金属ベース3上に配置されており、LED光源ユニット2aの両側にレーザ光源ユニット1a・1bが1つずつ配置されている。
ヘッドランプシステム102は、LED光源ユニット2aからの光が配光される配光エリアa1の左右の周辺領域に、レーザ光源ユニット1a・1bからの光が配光されるように、配光スポットA1・A2が設定されており、ドライバのハンドル操作に応じて、レーザ光源ユニット1a・1bを点灯させることで、所望の配光パターンAを形成するものである。
図26は、本実施形態に係るヘッドランプシステム101の内部構成を示すブロック図である。図26に示されるように、ヘッドランプシステム102は、レーザ光源ユニット1a・1bおよびLED光源ユニット2aに加えて、制御部6aを備えている。
以下では、ヘッドランプシステム102が備える各構成部材について説明するが、レーザ光源ユニット1a・1bおよびLED光源ユニット2aは、実施形態1と概ね同じ構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
(制御部6a)
制御部6aは、ドライバのハンドル操作に応じて、レーザ光源ユニット1a・1bの動作を制御するものである。制御部6aは、操作量検出部65と、ON/OFF切替部64とを備えている。
(操作量検出部65)
操作量検出部65は、ドライバのハンドル操作量を検出するものである。具体的には、操作量検出部65は、ドライバのハンドル操作を検出し、検出したハンドル操作量が所定閾値以上である否かを判定する。ハンドル操作量が所定閾値以上である場合、操作量検出部65は、ハンドルが切られた方向を示す制御信号をON/OFF切替部64に出力する。
(ON/OFF切替部64)
ON/OFF切替部(切替部)64は、操作量検出部65から出力された制御信号に基づいて、発光部13の点灯および消灯を切り替えるものである。具体的には、ON/OFF切替部64は、操作量検出部65から出力された制御信号を取得したとき、制御信号に示されるハンドルが切られた方向側に配置されたレーザ光源ユニット1aまたはレーザ光源ユニット1bの半導体レーザ素子11に対する電力の供給を開始する。これにより、半導体レーザ素子11からレーザ光を発振させて、発光部13を点灯させることで、車両の進行方向に向けて発光部13からの光を配光する。
[ヘッドランプシステム102の動作]
次に、ヘッドランプシステム102の動作について、図27および図28を参照して説明する。
図27は、ヘッドランプシステム102の動作の流れを示すフローチャートであり、図28は、ヘッドランプシステム102の動作状態を示す模式図である。
図27に示されるように、LED光源ユニット2aが点灯されたとき、操作量検出部65は、ハンドル操作の検出を開始する(S11)。
次に、操作量検出部65は、ドライバのハンドル操作を検出したとき、ハンドル操作量が所定閾値以上である否かを判定する(S12)。ハンドル操作量が所定閾値以上である場合(S12でYES)、操作量検出部65は、ハンドルが切られた方向を示す制御信号をON/OFF切替部64に出力する。一方、ハンドル操作量が所定閾値未満である場合(S12でNO)、操作量検出部65は、ハンドル操作の検出を継続する。
次に、ON/OFF切替部64は、操作量検出部65から制御信号が出力されたとき、制御信号に示される、ハンドルが切られた方向側に配置されたレーザ光源ユニット1a・1bの半導体レーザ素子11に対する電力の供給を開始して発光部13を点灯させる(S13)。図28に示される場合、ON/OFF切替部64は、車両右側に配置されたレーザ光源ユニット1bの半導体レーザ素子11に対する電力の供給を開始することで、レーザ光源ユニット1bの発光部13を点灯させる。
これにより、車両の進行方向に向けて発光部13からの光が配光されるので、車両の進行方向を明るく照明することができる。
[実施形態3のまとめ]
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム102は、ドライバのハンドル操作量を検出する操作量検出部65と、操作量検出部65により検出されたハンドル操作量に応じて、発光部13の点灯および消灯を切り替えるON/OFF切替部64と、を備え、配光エリアa1の左側または右側周辺領域に、発光部13からの光が配光されるように、配光スポットA1・A2が設定されている。そして、ON/OFF切替部64は、操作量検出部65により特定された車両が曲がる方向に向けて発光部13からの光が配光されるように、発光部13を点灯させる構成である。
このヘッドランプシステム102は、配光エリアa1の左側または右側周辺領域に、発光部13からの光が配光されるように、配光スポットA1・A2が設定されており、ON/OFF切替部64は、操作量検出部65によって検出されたハンドルの操作量に応じて、車両が曲がる方向に向けて発光部13からの光が配光されるように、車両の進行方向側に配置された発光部13を点灯させる。
それゆえ、本実施形態によれば、車両の進行方向を明るく照明することが可能となるので、安全な運転環境を実現することができると共に、消費電力を低減することができるヘッドランプシステム102を提供することができる。
〔実施形態4〕
本発明に係る照明装置の第4の実施形態について、図29〜図32に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、上記実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[ヘッドランプシステム103の構成]
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム103の構成について、図29および図30を参照して説明する。本実施形態に係るヘッドランプシステム103は、発光部13およびLED23からの光が、1つのリフレクタによって、それぞれ配光スポットA1または配光エリアa1に向けて配光される点で、上記実施形態とは異なる。
図29は、本実施形態に係るヘッドランプシステム103の概略構成を示す平面図であり、図30は、図29に示されるヘッドランプシステム103の要部構成を示す断面図である。
図29および図30に示されるように、ヘッドランプシステム103は、発光部13と、LED23と、リフレクタ14とが、金属ベース3上に配置された構成である。
発光部13は、リフレクタ14の焦点に配置されており、LED23は、発光部13に隣接して配置されている。本実施形態では、LED23は、リフレクタ14の焦点から開口部14aの方向に2mmズレて配置されている。
このように、発光部13をリフレクタ14の焦点に配置することにより、発光部13からの光を、配光スポットA1に向けて配光することができる。
また、LED23を、リフレクタ14の焦点を除く位置に配置することにより、LED23からの光を、配光スポットA1とは異なる配光エリアa1に向けて配光することができる。なお、本実施形態では、LED23は、長手方向を有するように形成されており、配光方向に対して直交する方向に長手方向を向けて配置されている。これにより、LED23からの光を広い領域に拡げて配光することができる。
このような構成のヘッドランプシステム103によれば、例えば、配光エリアa1で、上端縁にカットオフラインを有するすれ違い灯の配光特性基準に対応した配光パターンを形成し、配光エリアa1に配光スポットA1を組み合わせることで、走行灯の配光特性基準に対応した配光パターンを形成することができる。
[実施形態4のまとめ]
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム103は、発光部13がリフレクタ14の焦点に配置されており、LED23がリフレクタ14の焦点を除く位置に配置されている構成である。
このヘッドランプシステム103は、発光部13がリフレクタ14の焦点に配置され、LED23がリフレクタ14の焦点を除く位置に配置されるので、1つのリフレクタ14によって、発光部13からの光を配光スポットA1に向けて配光すると共に、LED23からの光を配光エリアa1に向けて配光することが可能となる。
それゆえ、本実施形態によれば、発光部13からの光およびLED23からの光を、1つのリフレクタ14によって個別に配光することができるので、小型化されたヘッドランプシステム103を提供することができる。
[変形例]
(変形例1)
本実施形態では、発光部13およびLED23が、隣接した位置に個別に配置される構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、発光部13とLED23を一体的に形成してもよい。
図31は、発光部13およびLED23が一体的に構成された一体型LED33の概略構成を示す断面図である。図31に示されるように、一体型LED33は、LED23の表面に発光部13として蛍光体が塗布された構成である。
この一体型LED33は、例えば、リフレクタ14の焦点を含む位置に、LED23のチップ(図示省略)が当該焦点からズレるように配置される。このため、レーザ光が照射される一体型LED33の照射面33aの一部分に対して、レーザ光を照射することにより、発光部13を部分的に発光させることができるので、発光部13からの光およびLED23からの光を1つのリフレクタ14によって個別に配光することができる。
このように、発光部13およびLED23を一体的に構成することで、ヘッドランプシステム103の部品数を減少させることが可能となるため、ヘッドランプシステム103の構成を単純化することができる。
(変形例2)
また、本実施形態に係るヘッドランプシステム103においても、発光部13が長手方向を有するように形成し、レーザ光の照射位置を、発光部13の長手方向に沿ってシフトさせることで、発光部13からの光を配光する方向を制御することが可能である。
図32は、図30に示される発光部13の変形例を示す平面図である。図32に示されるように、発光部13aは長手方向を有するように形成されており、レーザ光の光路を図中の矢印Pの範囲で変更させることで、レーザ光の照射位置を、発光部13aの長手方向に沿ってシフトさせることができる。
これにより、発光部13aの発光点とリフレクタ14との相対的な位置が変化するので、発光部13aに対するレーザ光の照射位置をシフトさせることで、発光部13aからの光を配光する方向を制御することができる。
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、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
本発明に係る車両用前照灯は、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光を受けて発光する蛍光体を含む第1の発光部および該第1の発光部からの光を配光する第1の配光部と、LEDを含む第2の発光部および該第2の発光部からの光を配光する第2の配光部とを備え、前記第1の配光部と前記第2の配光部とは互いに独立した光学系であり、前記第1の発光部の輝度が、前記第2の発光部の輝度より大きくなるように設定されており、前記第2の配光部から配光された光を利用して、すれ違い灯の配光パターンが形成され、前記第1の配光部から配光された光および前記第2の配光部から配光された光を利用して、走行灯の配光パターンが形成されることを特徴としている。
また、本発明に係る車両用前照灯では、前記第1の発光部の輝度は、320cd/mm2以上であってもよい。
また、本発明に係る車両用前照灯では、前記第1の配光部の配光方向から見たときの該第1の配光部の発光領域の面積は、前記第2の配光部の配光方向から見たときの該第2の配光部の発光領域の面積よりも小さくてもよい。
〔補足〕
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、レーザ光を受けて発光する第1の発光部と、前記第1の発光部とは異なる発光原理によって発光する第2の発光部と、前記第1の発光部からの光を第1の配光領域に向けて配光すると共に、前記第2の発光部からの光を第2の配光領域に向けて配光する少なくとも1つの配光部と、を備えることを特徴としている。
上記の構成では、照明装置は、レーザ光を受けて発光する第1の発光部と、第1の発光部とは異なる発光原理によって発光する第2の発光部とを備え、配光部は、第1の発光部からの光を第1の配光領域に向けて配光すると共に、第2の発光部からの光を第2の配光領域に向けて配光する。
ここで、第1の発光部は、レーザ光を受けて発光する発光原理によって発光するため、従来の光源よりも輝度の高い光を発光することができ、さらに、第1の発光部自体のサイズを小径化することができる。このため、配光部によって、第1の発光部からの光を、拡散させずに、より遠くの小さな領域に配光することが可能となる。
さらに、上記の構成では、照明装置は、このような第1の発光部とは別に、第1の発光部とは異なる発光原理によって発光する第2の発光部を備え、配光部は、第1の発光部からの光を第1の配光領域に向けて配光すると共に、第2の発光部からの光を第2の配光領域に向けて配光する。
したがって、上記の構成によれば、第1の発光部からの光および第2の発光部からの光を、配光部によって個別に配光することが可能であるので、必要に応じて、第1の配光領域および第2の配光領域をそれぞれ設定することができる。
このため、上記の構成によれば、例えば、第2の発光部からの光を広い領域(第2の配光領域)に向けて配光し、より明るく照明したい特定の領域(第1の配光領域)に向けて第1の発光部からの光を配光するなどの光量制御が可能となる。
このように、上記の構成によれば、第1の発光部および第2の発光部を備え、各発光部からの光を配光部によって個別に配光することができるので、第1の発光部および第2の発光部の特性を活用した効率のよい照明が可能となる。
それゆえ、本発明によれば、レーザ光源とその他の光源との特性を併せて利用した照明装置を実現することができる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第2の配光領域に対する、前記第1の配光領域の相対位置を変更する位置変更部をさらに備えることが好ましい。
上記の構成では、照明装置は、第2の配光領域に対する、第1の配光領域の相対位置を変更する位置変更部をさらに備えるので、第1の発光部からの光を配光する方向を制御することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、例えば、第2の配光領域のうち、より明るくしたい特定の領域に向けて第1の発光部からの光を配光するといった光量制御が可能となる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第2の配光領域内の物体を検知する検知部をさらに備え、前記位置変更部は、前記検知部によって検知された前記物体に向けて、前記第1の発光部からの光が配光されるように、前記第1の配光領域の位置を変更することが好ましい。
上記の構成では、第2の配光領域内の物体を検知する検知部をさらに備えるため、位置変更部は、検知部によって検知された物体に向けて第1の発光部からの光が配光されるように第1の配光領域の位置を変更することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、検知された物体に向けて配光する光量を増加させて、当該物体をより明るく照明するなどの光量制御が可能となる。
また、本発明に係る照明装置では、前記検知部によって検知された前記物体の種類を、画像認識により識別する識別部をさらに備え、前記位置変更部は、前記識別部によって識別された前記物体の種類が、予め登録された物体の種類と一致したとき、前記第1の発光部からの光が当該物体に向かって配光されるように、前記第1の配光領域の位置を変更することが好ましい。
上記の構成では、検知部によって検知された物体の種類を、画像認識により識別する識別部をさらに備えるので、識別部によって識別された物体の種類に応じた、光量制御が可能となる。
例えば、位置変更部は、識別部によって識別された前記物体の種類と、予め登録された物体の種類とが一致したとき、第1の発光部からの光が当該物体に向かって配光されるように、第1の配光領域の位置を変更する。これにより、検知部によって検知された物体のうち、予め登録されている物体に対してのみ、配光される光量を増大させて、より明るく照明することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、物体の種類に応じた、最適な光量制御が可能となる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第1の発光部の点灯および消灯を切り替える切替部をさらに備え、前記切替部は、前記位置変更部によって、前記第2の配光領域に対する、前記第1の配光領域の相対位置が変更されたとき、前記第1の発光部を点灯させることが好ましい。
上記の構成では、第1の発光部の点灯および消灯を切り替える切替部をさらに備え、切替部は、位置変更部によって、第2の配光領域に対する、第1の配光領域の相対位置が変更されたとき、第1の発光部を点灯させる。
したがって、上記の構成によれば、必要に応じて、第1の発光部を点灯させることが可能となるため、照明装置の消費電力を低減することができる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第2の配光領域の中央部を含む領域に前記第1の発光部からの光が配光されるように、前記第1の配光領域が設定されていることが好ましい。
上記の構成では、第2の配光領域の中央部を含む領域に第1の発光部からの光が配光されるように、第1の配光領域が設定されているので、第2の配光領域の中央部に向けて第1の発光部からの光を配光することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、第2の配光領域の中央部に配光される光量を増大させて、より明るく照明することができる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第2の配光領域の周辺領域に前記第1の発光部からの光が配光されるように、前記第1の配光領域が設定されていることが好ましい。
上記の構成では、第2の配光領域の周辺領域に第1の発光部からの光が配光されるように、第1の配光領域が設定されているので、第2の配光領域の周辺領域に向けて第1の発光部からの光を配光することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、照明装置によって、より広い領域を照明することができる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第1の発光部は、前記配光部の焦点に配置されており、前記第2の発光部は、前記焦点を除く位置に配置されていることが好ましい。
上記の構成では、第1の発光部が配光部の焦点に配置され、第2の発光部が配光部の焦点を除く位置に配置されている。このため、光源装置は、配光部によって、第1の発光部からの光を第1の配光領域に向けてより遠くまで配光することができると共に、第2の発光部からの光を第2の配光領域に向けて広い範囲に配光することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、第1の発光部からの光および第2の発光部からの光を、1つの配光部によって個別に配光することが可能となるので、照明装置を小型化することができる。
また、本発明に係る照明装置では、前記配光部は、前記第1の発光部および前記第2の発光部ごとに設けられていることが好ましい。
上記の構成では、光源装置は、第1の発光部および第2の発光部ごとに、配光部を備えるため、第1の発光部からの光および第2の発光部からの光を、それぞれ独立した配光部によって、第1の配光領域または第2の配光領域に配光することができる。
したがって、上記の構成によれば、第1の発光部および第2の発光部からの光を、個別に配光することが容易となる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第1の発光部は、前記レーザ光を受けて蛍光を発する蛍光体を含むことが好ましい。
上記の構成では、第1の発光部は、レーザ光を受けて蛍光を発する蛍光体を少なくとも含むため、蛍光体が発する蛍光を照明光として利用することができる。また、異なる種類の蛍光体を第1の発光部に含めることにより、異なる色の蛍光を混色して、所望の色度の照明光を得ることができる。
したがって、上記の構成によれば、光源装置は、第1の配光領域に向けて、所望の色度の照明光を配光することができる。
また、本発明に係る照明装置では、前記第1の発光部は、前記レーザ光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、前記第2の発光部は、前記配光部の焦点に配置された発光ダイオードであり、前記蛍光体は、前記発光ダイオードの表面に塗布されていることが好ましい。
上記の構成によれば、第1の発光部はレーザ光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、当該蛍光は、配光部の焦点に配置された第2の発光部である発光ダイオードの表面に塗布されているので、第1の発光部および第2の発光部を一体的に構成することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、照明装置の部品数を減少させることが可能となるため、照明装置の構成を単純化することができる。
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記の課題を解決するために、前記照明装置を備えることを特徴としている。
したがって、上記の構成によれば、レーザ光源とその他の光源との特性を併せて利用した車両用前照灯を実現することができる。
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記の課題を解決するために、前記照明装置を備える車両用前照灯であって、前記物体の種類として、道路標識、歩行者または障害物が予め登録されていることを特徴としている。
上記の構成では、検知部によって検知された物体が、道路標識、歩行者または障害物であるとき、第1の発光部からの光が道路標識、歩行者または障害物に向かって配光されるように、位置変更部は、第1の配光領域の位置を変更する。これにより、検知部によって検知された物体のうち、道路標識、歩行者または障害物に対してのみ、配光する光量を増大させて、より明るく照明することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、道路標識、歩行者または障害物などを明るく照明することで、目視によって、道路標識を正確に読み取ることや、歩行者または障害物などを正確に認識することが可能となるので、安全な運転環境を実現することができる。
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記の課題を解決するために、前記照明装置を備える車両用前照灯であって、前記第1の配光領域は、走行灯の配光特性基準を満たように設定されており、前記第2の配光領域は、すれ違い灯の配光特性基準を満たように設定されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、第1の配光領域は、走行灯の配光特性基準を満たように設定されており、第2の配光領域は、すれ違い灯の配光特性基準を満たように設定されている。
したがって、上記の構成によれば、車両用前照灯の配光特性基準を満たした車両用前照灯を、好適に実現することができる。
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記の課題を解決するために、前記照明装置を備える車両用前照灯であって、ドライバのハンドル操作量を検出する操作量検出部と、前記操作量検出部により検出されたハンドル操作量に応じて、前記第1の発光部の点灯および消灯を切り替える切替部と、をさらに備え、前記第2の配光領域の左側または右側周辺領域に、前記第1の発光部からの光が配光されるように、前記第1の配光領域が設定されており、前記切替部は、前記操作量検出部により特定された車両が曲がる方向に向けて前記第1の発光部からの光が配光されるように、前記第1の発光部を点灯させることを特徴としている。
上記の構成では、第2の配光領域の左側または右側周辺領域に、第1の発光部からの光が配光されるように、第1の配光領域が設定されており、切替部は、操作量検出部によって検出されたハンドルの操作量に応じて、車両が曲がる方向に向けて前記第1の発光部からの光が配光されるように第1の発光部を点灯させる。
したがって、上記の構成によれば、車両の進行方向を明るく照明することが可能となるので、安全な運転環境を実現することができると共に、消費電力を低減することができる。
なお、本発明は、以下のように表現することができる。すなわち、本発明に係る照明装置は、レーザで励起された発光部を光源とする第1の投光機と、それ以外の発光原理を利用した光源を有する第2の投光機とを同時に点灯することを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第1の投光機は中央を照らし、第2の投光機はその周辺部を照らすことを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第1の投光機は必要に応じて点灯することを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第2の投光機の点灯時に、必要に応じて、第1の投光機で中央を照らすことを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第2の投光機をロービームとして用い、第1の投光機を付加することでハイビームを構成することを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第2の投光機で投光している投光状況をモニターし、必要に応じて必要な領域を第1の投光機で照らすことを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、必要な領域とは、道路標識、歩行者、障害物が存在している部分であることを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第1の投光機は、投光領域を制御することができる機構を有することを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第2の投光機は中央を照らし、第1の投光機は必要に応じてその周辺部を照らすことを特徴としている。
また、本発明に係る投光装置は、第1の投光機は、ハンドル操作から得られた情報に基づいて、第2の投光機の投光エリアの右あるいは左側を照らすことを特徴としている。