(57)【要約】      （修正有）【課題】極低温の環境下でも確実に光照射を行うことができる、液晶素子を用いる車両用灯具システムを提供する。【解決手段】光源４０と液晶素子４５を含んで構成される車両用灯具であって、液晶素子４５の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、液晶素子４５を遮光状態に制御するとともに光源４０を点灯状態に制御して、液晶素子４５を光源４０から放出される光によって加温する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と液晶素子を含んで構成される車両用灯具の動作を制御するための装置であって、
前記液晶素子の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、当該液晶素子を遮光状態に制御するとともに前記光源を点灯状態に制御して、当該液晶素子を当該光源から放出される光によって加温する、
車両用灯具の制御装置。
【請求項２】
前記光源を点灯状態に制御する際に定格値よりも高い駆動電流を前記光源に与える、
請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
【請求項３】
前記所定の基準よりも低いと推定した際の前記液晶素子の温度に応じて可変に設定される時間が経過するまでの間、前記光源の点灯状態を維持する
請求項１又は２に記載の車両用灯具の制御装置。
【請求項４】
前記液晶素子の温度が前記所定の基準以上となるまでの間、前記光源の点灯状態を維持する、
請求項１又は２に記載の車両用灯具の制御装置。
【請求項５】
前記液晶素子の温度は、当該液晶素子の表面又はその近傍において検出される温度に基づいて推定される、
請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置。
【請求項６】
前記液晶素子の温度は、前記車両用灯具が設置される車両の冷却水又はエンジンオイルの温度に基づいて推定される、
請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置。
【請求項７】
光源と当該光源から放出される光を用いて像を形成する液晶素子とを含んで構成される車両用灯具の動作を制御するための装置であって、
前記液晶素子への加温を制御する加温制御部と、
前記液晶素子の動作を制御する液晶動作制御部と、
前記光源の動作を制御する光源動作制御部と、
を含み、
前記加温制御部は、前記液晶素子の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、当該液晶素子を遮光状態に制御するように前記液晶動作制御部へ指示するとともに前記光源を点灯状態に制御するように前記液晶動作制御部へ指示する、
車両用灯具の制御装置。
【請求項８】
光源と液晶素子を含んで構成される車両用灯具の動作を制御するための方法であって、
前記液晶素子の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、当該液晶素子を遮光状態に制御するとともに前記光源を点灯状態に制御して、当該液晶素子を当該光源から放出される光によって加温する、
車両用灯具の制御方法。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載の制御装置と、当該制御装置によって制御される車両用灯具と、を含む車両用灯具システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子を用いて配光制御を行う車両用灯具システムの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶素子を用いて、車両前方へ照射される光の形状や照度などを制御する配光制御技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような配光制御では、例えば、光源から出射する光を液晶素子へ入射させて、液晶素子においてその光の透過状態を制御することにより配光パターンを形成し、これを車両前方へ投射することにより、いわゆるハイビームの照射範囲における光の照射状態が制御される。例えば、車両前方に存在する他の車両を検出し、それら車両の存在する領域においてはハイビームが減光ないし遮光されて、それ以外の領域においてはハイビームが照射されるというような配光制御が実現される。
【０００３】
ところで、車両の使用される環境は種々であり、時には車両が極低温（例えば、マイナス数十℃）の環境下に置かれる場合もある。そして、このような極低温の環境下では、一般に液晶素子の応答性は著しく低下する。このため、例えば液晶素子としてノーマリーブラック型のものを用いていた場合には、車両の始動直後においてハイビームが照射されにくくなる場合がある。例えば、車両の始動直後に、運転者が瞬間的なハイビームの照射（いわゆるパッシング）を行おうとした場合に、液晶素子の応答が間に合わず、ハイビームがほとんど照射されないといった不都合が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明に係る具体的態様は、液晶素子を用いる車両用灯具システムにおいて、極低温の環境下でも確実に光照射を行うことを可能とする技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明に係る一態様の車両用灯具の制御装置は、（ａ）光源と液晶素子を含んで構成される車両用灯具の動作を制御するための装置であって、（ｂ）前記液晶素子の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、当該液晶素子を遮光状態に制御するとともに前記光源を点灯状態に制御して、当該液晶素子を当該光源から放出される光によって加温する、車両用灯具の制御装置である。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具の制御装置は、（ａ）光源と当該光源から放出される光を用いて像を形成する液晶素子とを含んで構成される車両用灯具の動作を制御するための装置であって、（ｂ）前記液晶素子への加温を制御する加温制御部と、（ｃ）前記液晶素子の動作を制御する液晶動作制御部と、（ｄ）前記光源の動作を制御する光源動作制御部と、を含み、（ｅ）前記加温制御部は、前記液晶素子の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、当該液晶素子を遮光状態に制御するように前記液晶動作制御部へ指示するとともに前記光源を点灯状態に制御するように前記液晶動作制御部へ指示する、車両用灯具の制御装置である。
［３］本発明に係る一態様の車両用灯具の制御方法は、（ａ）光源と液晶素子を含んで構成される車両用灯具の動作を制御するための方法であって、（ｂ）前記液晶素子の温度が所定の基準よりも低いと推定される場合に、当該液晶素子を遮光状態に制御するとともに前記光源を点灯状態に制御して、当該液晶素子を当該光源から放出される光によって加温する、車両用灯具の制御方法である。
［４］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、上記の制御装置と、当該制御装置によって制御される車両用灯具と、を含む車両用灯具システムである。
【０００７】
上記構成によれば、液晶素子を用いる車両用灯具システムにおいて、極低温の環境下でも確実に光照射を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態の車両用灯具システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、ランプユニットの構成例を示す図である。
【図３】図３は、液晶パネルの構成例を示す模式的な断面図である。
【図４】図４は、制御部による動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、ランプユニットの変形構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、一実施形態の車両用灯具システムの全体構成を示す図である。図示の車両用灯具システムは、車両前方に対して、ハイビームの照射範囲内にて選択的な光照射を行うことが可能なものであり、制御部１、撮像ユニット２、ライトスイッチ３、冷却水温度センサ４、オイル温度センサ５、一対の前照灯６Ｌ、６Ｒを含んで構成されている。なお、いわゆるロービーム（すれ違いビーム）を照射するための構成については図示を省略する。
【００１０】
制御部１は、車両用灯具システムの全体動作を制御するものである。この制御部１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータシステムにおいて所定のプログラムを実行させることによって構成される。この制御部１は、プログラム実行により実現される機能ブロックとして、各前照灯６Ｌ、６Ｒに含まれる液晶素子の加温に関する制御を行う加温制御部１１と、液晶素子の動作制御を行う液晶制御部１２と、各前照灯６Ｌ、６Ｒに含まれる光源の動作制御を行う光源制御部１３と、ハイビームの照射範囲内にて選択的な光照射を行う際の配光パターンを設定する配光設定部１４を備える。
【００１１】
撮像ユニット２は、カメラ２１と画像処理部２２を含んで構成されている。カメラ２１は、車両の所定位置（例えば、フロントガラス内側の上方）に設置されており、車両前方の空間を撮影して画像を生成する。画像処理部２２は、カメラ２１によって生成された画像に対して所定の画像認識処理を行うことにより、車両前方に存在する先行車両、対向車両、歩行者、車線などを検出する。これらの検出された先行車両や対向車両等に応じて上記の配光設定部１４により配光パターンが設定され、その配光パターンに応じた像を形成するように液晶制御部１２によって液晶駆動部３２の動作が制御される。なお、画像処理部２２の機能の一部ないし全部が制御部１において実現されてもよい。
【００１２】
ライトスイッチ３は、車両の運転席に備わっており、運転者がヘッドライトの点消灯を切り替えたりパッシングを行ったりするために用いられる。
【００１３】
冷却水温度センサ４は、車両の冷却水の温度を検出する。オイル温度センサ５は、車両のエンジンオイルの温度を検出する。なお、これら各センサは、通常、車両に元々備わっているので、それらを用いることができる。
【００１４】
一対の前照灯６Ｌ、６Ｒは、車両前部の左右にそれぞれ設置されている。各前照灯６Ｌ、６Ｒは、それぞれ、ＬＥＤ駆動部３１、液晶駆動部３２、前照灯温度センサ３３、ランプユニット３４を含んで構成されている。
【００１５】
ＬＥＤ駆動部３１は、光源制御部１３から与えられる制御信号に基づいて、ランプユニット３４に備わっている光源に含まれるＬＥＤを駆動する。液晶駆動部３２は、液晶制御部１２から与えられる制御信号に基づいて、ランプユニット３４に備わっている液晶素子を駆動する。
【００１６】
なお、本実施形態では、制御部１の液晶制御部１２と各前照灯６Ｌ、６Ｒの液晶駆動部３２によって「液晶動作制御部」が構成されており、制御部１の光源制御部１３と各前照灯６Ｌ、６ＲのＬＥＤ駆動部３１によって「光源動作制御部」が構成されている。
【００１７】
前照灯温度センサ３３は、各前照灯６Ｌ、６Ｒの筐体内における適宜の位置に設置されており、各前照灯６Ｌ、６Ｒの筐体内の温度、より好ましくはランプユニット３４付近の温度を検出する。
【００１８】
ランプユニット３４は、ＬＥＤ駆動部３１、液晶駆動部３２の各々により駆動され、車両前方へ種々の配光パターンによる光を照射する。
【００１９】
図２は、ランプユニットの構成例を示す図である。図示の例のランプユニット３４は、光源４０、集光レンズ４１、液晶パネル４２、一対の偏光板４３、４４、投影レンズ４６を含んで構成されている。なお、液晶パネル４２と一対の偏光板４３、４４を含んで液晶素子４５が構成されている。
【００２０】
光源４０は、ＬＥＤ（半導体発光素子）を含んで構成されており、ＬＥＤ駆動部３１によって駆動されて光を放出する。集光レンズ４１は、光源４０から放出される光を集光して液晶素子４５へ入射させる。
【００２１】
液晶素子４５は、液晶駆動部３２によって駆動されて、入射する光に変調を与えることにより種々の配光パターンに対応する像を形成する。この液晶素子４５において、一対の偏光板４３、４４は、液晶パネル４２を挟んで対向配置されている。各偏光板４３、４４と液晶パネル４２との間は密着しておらず所定の間隙が設けられている。本実施形態では、一対の偏光板４３、４４は、各々の吸収軸を略直交させるように配置されている。各偏光板４３、４４としては、例えばワイヤーグリッド偏光板を用いることが好ましい。
【００２２】
また、液晶パネル４２としては、垂直配向型の液晶パネルが用いられている。すなわち、液晶素子４５は、電圧無印加時において光透過率が極めて低い状態（実質的に遮光状態）となるノーマリーブラック型の液晶素子として構成されている。
【００２３】
投影レンズ４６は、液晶素子４５によって形成される光の像を車両前方へ投影する。それにより、光の像に対応した配光パターンが車両前方に形成される。
【００２４】
なお、図２に示すように、前照灯温度センサ３３は、液晶パネル４２の近傍（例えば、基板面上）に設置されることが好ましい。それにより、液晶パネル４２の温度をより確実に検出することができる。
【００２５】
図３は、液晶パネルの構成例を示す模式的な断面図である。図示の液晶パネル４２は、第１基板５１、第２基板５２、第１電極５３、第２電極５４および液晶層５５を含んで構成されている。
【００２６】
第１基板５１および第２基板５２は、それぞれ例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。図示のように、第１基板５１と第２基板５２は、所定の間隙（例えば４μｍ程度）を設けて貼り合わされている。
【００２７】
第１電極５３は、第１基板５１の一面側に設けられている。同様に、第２電極５４は、第２基板５２の一面側に設けられている。第１電極５３および第２電極５４は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。これら第１電極５３と第２電極５４との重なる領域の各々が画素領域（光変調領域）となり、それら画素領域ごとに個別に入射光に対して変調を与えることができる。
【００２８】
なお、図示を省略するが、第１基板５１と第２基板５２の各々の一面側には、各電極を覆うようにして配向膜が設けられている。
【００２９】
液晶層５５は、第１基板５１と第２基板５２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層５５が構成される。液晶材料の屈折率異方性Δｎは、例えば０．０９程度である。液晶層５５に図示された太線は、液晶層５５における液晶分子の配向方向を模式的に示したものである。本実施形態の液晶層５５は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が第１基板５１および第２基板５２の各基板面に対して略垂直（例えば８９．９°など）となる垂直配向に設定されている。なお、液晶層５５の動作モードは例示した垂直配向モードに限られず、ＴＮモードやＩＰＳモードなど種々の動作モードを用いることができる。
【００３０】
図４は、制御部による動作手順を示すフローチャートである。ここでは、車両の始動後において環境温度が極低温である場合に、ランプユニット３４の光源４０から放出する光を利用して液晶素子４５を加温してその温度を速やかに上昇させるための制御における動作手順が示されている。なお、処理に矛盾を生じない限りにおいて処理順序を入れ替えてもよく、図示の処理順序にのみ限定されない。また、車両が始動したことは、例えばイグニッションスイッチ等の動作状態に基づいて検出される。
【００３１】
制御部１の加温制御部１１は、液晶素子４５の温度が一定基準を満たす低温と推定される状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、各前照灯６Ｌ、６Ｒの前照灯温度センサ３３により検出される温度に基づいて、例えばマイナス２０℃以下である場合には低温と推定される状態であると判定される。なお、２つの前照灯温度センサ３３により２つの温度が検出されるので、例えばいずれか低い温度を用いて判定を行ってもよいし、２つの温度の平均値を用いて判定を行ってもよい。
【００３２】
さらに、冷却水温度センサ４やオイル温度センサ５により検出される温度に基づいて一定基準を満たす低温と推定される状態であるか否かを判定してもよい。この場合、液晶素子４５の温度と冷却水やオイルの各温度との相関関係を予め実験などで求めておき、そのデータに基づいて液晶素子４５の温度を推定すればよい。
【００３３】
低温ではない場合には（ステップＳ１１；ＮＯ）、ステップＳ１１の判定が一定間隔で繰り返される。このため、車両の始動後、しばらく時間が経過した後に何らかの原因でランプユニット３４の温度が低下した場合であっても、その時点で液晶素子４５を温める動作を開始させることができる。この場合、車両が停車した状態であるときに動作を開始させるのが好ましい。
【００３４】
低温である場合には（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、制御部１の加温制御部１１から指示を受けた液晶制御部１２は、液晶駆動部３２に制御信号を与えることにより、液晶素子４５を遮光状態に制御する（ステップＳ１２）。なお、本実施形態の液晶素子４５はノーマリーブラック型であるため、その状態（電圧無印加状態）を維持するように液晶駆動部３２へ制御信号が与えられる。
【００３５】
なお、液晶素子４５がノーマリーホワイト型であった場合には、液晶素子４５を遮光状態とする必要があるので、そのような駆動が行われるように制御部１の液晶制御部１２から液晶駆動部３２へ制御信号が与えられる。
【００３６】
次に、制御部１の加温制御部１１から指示を受けた光源制御部１３は、各前照灯６Ｌ、６ＲのＬＥＤ駆動部３１に制御信号を与えることにより、各光源４０を点灯状態に制御する（ステップＳ１３）。ここでは、例えば各光源４０のＬＥＤに対してその定格電流値よりも大きい値の電流を流すようにしてもよい。このような状態でＬＥＤを点灯させるのは非常に短い時間であり、また環境温度が極低温であるので、ＬＥＤに損傷を与えることはない。
【００３７】
このとき、液晶素子４５が遮光状態に制御されているので、各前照灯６Ｌ、６Ｒから外部へは光がほぼ漏れない。そして、各光源４０から放出される光を利用して液晶素子４５を加温してその温度を上昇させることで液晶素子４５の応答性を高めることができる。例えば、光源４０からの光が偏光板４３、４４に吸収され、各偏光板４３、４４の温度が上昇すると、その熱が液晶パネル４２に伝搬し、液晶パネル４２の温度も上昇する。それにより、加温を行うことができる。
【００３８】
制御部１の加温制御部１１は、各光源４０を点灯状態に制御してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここでは、予め定めた一定値の時間としてもよいし、前照灯温度センサ３３により検出された温度の大小に応じて、温度が低いほど長く設定される時間であってもよい。
【００３９】
所定時間は、例えば液晶素子４５の温度がマイナス２０℃より高くなるのに必要な時間を目安に設定されることが好ましく、例えば数十秒間〜１分間程度に設定することができる。液晶素子４５の諸条件や駆動電圧にも依存するが一般的にマイナス２０℃以上となればオン時の応答時間が２００ｍｓ程度となり、パッシング等の配光制御に対して十分に対応可能となるからである。
【００４０】
所定時間が経過しない場合に（ステップＳ１４；ＮＯ）、制御部１の加温制御部１１は、液晶素子４５の温度が所定温度以上になったか否かを判定する（ステップＳ１５）。所定温度以上となっていない場合には（ステップＳ１５；ＮＯ）、ステップＳ１４に戻る。この処理を行うことで、仮に所定時間が経過していなくても液晶素子４５が十分に加温された場合には光源４０の点灯を停止させることで、必要以上に液晶素子４５の温度が上昇することを回避できる。
【００４１】
所定時間が経過した場合（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、または液晶素子４５の温度が所定温度以上になった場合に（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、制御部１の加温制御部１１から指示を受けた光源制御部１３は、各前照灯６Ｌ、６ＲのＬＥＤ駆動部３１に制御信号を与えることにより、各光源４０を消灯状態に制御する（ステップＳ１６）。なお、ライトスイッチ３が操作され、ハイビームの照射が指示されている場合には、制御部１の光源制御部１３は、消灯状態とせずに、各光源４０をＬＥＤの定格電流値以下で点灯させるように制御する。その後、ステップＳ１１へ戻る。
【００４２】
以上のような実施形態によれば、液晶素子を用いる車両用灯具システムにおいて、極低温の環境下においては光源４０からの光を利用して液晶素子４５が速やかに加温されて応答性が高まるので、極低温の環境下でも確実に光照射を行うことが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では液晶素子４５を加温するために光源４０を点灯状態に制御した際に、所定時間が経過した場合と、液晶素子４５の温度が所定値以上となった場合の何れかにおいて光源４０の点灯状態を停止させていたが、何れか一方のみの判定を行うようにしてもよい。すなわち、時間については判定することなく温度により光源４０の点消灯を判定してもよいし、その逆に、温度については判定することなく時間により光源４０の点消灯を判定してもよい。
【００４４】
また、液晶素子にナノ粒子を添加することにより、液晶素子の加温の効率化を図ることも好ましい。この場合のランプユニット３４ａの構成例を図５に示す。例えば、液晶素子４５の液晶パネル４２ａの液晶層に、近赤外線吸収材料としてナノメートルサイズの金属粒子（例えば、金粒子）を添加しておく。あるいは、液晶パネル４２ａの配向膜ないしそれ以外の保護膜など、基板上に設けられる膜にナノメートルサイズの金属粒子を添加しておく。そして、上記した光源４０による加熱を行う際に、併せて液晶パネル４２ａに対して光源３５により近赤外線を照射させるようにする。図示のように、光源３５からの近赤外線（例えば、波長約３μｍ以下）は各偏光板４３、４４を介さず直接的に液晶パネル４２ａへ照射させることが好ましい。この構成では、液晶パネル４２ａ内の金属粒子により近赤外線が吸収されることにより液晶パネル４２ａの温度をさらに効率的に上昇させることができる。なお、光源４０から可視光とともに近赤外線も十分に放出されている場合には、光源３５を省略してもよい。
【００４５】
なお、図５の構成を採用する場合には、投影レンズ４６、投影レンズ４６側の偏光板４４、あるいは図示しないランプユニット３４ａの筐体（アウターレンズ等）に赤外線吸収機能を持たせておくことが好ましい。それにより、外部から入射する太陽光等の赤外線による意図しない液晶パネル４２ａの加熱を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４６】
１：制御部、２：撮像ユニット、３：ライトスイッチ、４：冷却水温度センサ、５：オイル温度センサ、６Ｌ、６Ｒ：前照灯、１１：加温制御部、１２：液晶制御部、１３：光源制御部、１４：配光設定部、３１：ＬＥＤ駆動部、３２：液晶駆動部、３３：前照灯温度センサ、３４：ランプユニット、４０：光源、４１：集光レンズ、４２：液晶パネル、４３、４４：偏光板、４５：液晶素子、４６：投影レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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