(57)【要約】【課題】グレアフリー機能以外の多様な配光パターンを生成可能な点灯回路を提供する。【解決手段】車両用灯具１は、走査型光源１０を備える。走査型光源１０は半導体光源１１０を含み、半導体光源１１０の出射光を灯具前方で走査する。点灯回路２００は、走査型光源１０の走査と同期して、半導体光源１１０の光量を多階調で変化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源を含み、前記半導体光源の出射光を灯具前方で走査する走査型光源と、
前記走査型光源の走査と同期して、前記半導体光源の光量を多階調で変化させる点灯回路と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記走査型光源は、前記半導体光源に加えて、前記半導体光源の出射光を受け、所定の周期運動を繰り返すことによりその反射光を灯具前方で走査する反射体をさらに含み、
前記点灯回路は、前記反射体の運動と同期して、前記半導体光源の光量を多階調で変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記点灯回路は、前方に照射されるビームの強度分布が、ピーク位置を基点に単調増加、単調減少するように前記半導体光源を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記半導体光源の光量は、前方に形成される配光パターンの一端に対応するスタート時刻において所定のベース値をとり、前記ピーク位置に対応するピーク時刻においてピーク値をとり、前記配光パターンの他端に対応するエンド時刻において前記ベース値をとることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記点灯回路は、あらかじめ定められた基本波形を前記ピーク位置に応じて時間的に前後にシフトさせることにより、前記半導体光源の光量を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
【請求項６】
前記基本波形は、ベース値をとる第１期間、前記ベース値からピーク値に向かって単調増加する第２期間、前記ピーク値から前記ベース値に向かって単調減少する第３期間、前記ベース値をとる第４期間を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。
【請求項７】
前記半導体光源の光量は一定の傾きで変化することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項８】
前記ピーク位置は、操舵角およびカメラの少なくとも一方の情報に応じていることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項９】
前記車両用灯具は、路面にパターンを描画するものであり、
前記ピーク位置は、前記パターンの車両からの最遠端部に対応することを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項１０】
前記点灯回路は、前記半導体光源に駆動電流を供給する定電流ドライバを備え、
前記定電流ドライバは、
スイッチングコンバータと、
前記駆動電流の検出値を、前記半導体光源の光量の目標値に応じた上側しきい値および下側しきい値と比較し、比較結果に応じて前記スイッチングコンバータを駆動するヒステリシス制御のコンバータコントローラと、
を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項１１】
前記点灯回路は、反射体の運動と同期して、周期的に多階調で変化する調光信号を生成する調光信号生成部をさらに含み、前記定電流ドライバは、前記調光信号に応じた前記駆動電流を前記半導体光源に供給することを特徴とする請求項１０に記載の車両用灯具。
【請求項１２】
前記調光信号生成部は、前記反射体の所定の基準箇所が所定位置を通過するタイミングを示す位置検出信号を生成する位置検出器を含み、前記位置検出信号と同期して前記調光信号を生成することを特徴とする請求項１１に記載の車両用灯具。
【請求項１３】
前記反射体は回転型であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項１４】
前記反射体は２枚のブレードを含み、前記基準箇所は、２枚のブレードの区切れ目であることを特徴とする請求項１２に記載の車両用灯具。
【請求項１５】
前記走査型光源は、前記半導体光源に加えて、前記半導体光源の光軸を周期的にスイブルあるいはレベリングさせる駆動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項１６】
前記走査型光源は、前記半導体光源に加えて、光学的特性が電気的に制御可能な電気光学素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項１７】
車両用灯具の制御方法であって、
半導体光源の出射光を灯具前方で周期的に走査するステップと、
前記出射光の走査と同期して、前記半導体光源の光量を多階調で繰り返し変化させるステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などに用いられる車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。
【０００３】
近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、車両の前方の先行車、対向車や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。
【０００４】
ＡＤＢ機能を実現する方式として、アクチュエータを制御するシャッタ方式、ロータリー方式、ＬＥＤアレイ方式などが提案されている。シャッター方式やロータリー方式は、消灯領域（遮光領域）の幅を連続的に変化させることが可能であるが、消灯領域の数が１個に制限される。ＬＥＤアレイ方式は、消灯領域を複数個、設定することが可能であるが、消灯領域の幅が、ＬＥＤチップの照射幅に制約されるため、離散的となる。
【０００５】
本出願人は、これらの問題点を解決可能なＡＤＢ方式として、スキャン方式を提案している（特許文献２、３参照）。スキャン方式とは、回転するリフレクタ（ブレード）に光を入射し、リフレクタの回転位置に応じた角度で入射光を反射して反射光を車両前方で走査しつつ、光源の点消灯を、リフレクタの回転位置に応じて変化させることで、車両前方に、所望の配光パターンを形成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０５３５７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２４３１７号公報
【特許文献３】特開２０１０−６１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に記載のスキャン方式では、光源に流す電流量を一定に保ちつつ、光源の点消灯（オン、オフ）を時分割で切り替える。そのため所定のエリアを遮光するグレアフリー機能の実現は容易であったが、照射領域の照度は実質的に一定に制約されていた。
【０００８】
一方、安全性を高めるために、点灯領域のうち、ホットゾーンのみの輝度を上昇させる機能や、ステアリング情報にもとづいて、照度のピーク位置を変化させる電子スイブル機能が望まれる。
【０００９】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、グレアフリー機能以外の多様な配光パターンを生成可能な点灯回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
半導体光源を含み、半導体光源の出射光を灯具前方で走査する走査型光源と、走査型光源の走査と同期して、半導体光源の光量を多階調で変化させる点灯回路と、を備える。
この態様によると、走査周期において、半導体光源の光量を多階調で変化させることで、座標もしくは領域ごとに照度を多階調で制御できる。これにより、ホットゾーンの生成機能や電子スイブル機能といったグレアフリー機能以外の、多様な配光パターンを実現できる。なお本明細書において「多階調で変化させる」とは、離散的な複数の階調の間を変化させる場合のみでなく、非離散的に、すなわち連続的に変化させる場合も含む。
【００１１】
走査型光源は、半導体光源に加えて、半導体光源の出射光を受け、所定の周期運動を繰り返すことによりその反射光を灯具前方で走査する反射体をさらに含んでもよい。点灯回路は、反射体の運動と同期して、半導体光源の光量を多階調で変化させてもよい。
【００１２】
点灯回路は、前方に照射されるビームの強度分布が、ピーク位置を基点に単調増加、単調減少するように半導体光源を駆動してもよい。
この制御では、ピーク位置の変化にともない、単調増加、単調減少それぞれの傾きを変化させればよいため、半導体光源の制御を簡素化できる。
【００１３】
半導体光源の光量は、前方に形成される配光パターンの一端から照度のピーク位置に向けて単調増加し、ピーク位置から配光パターンの他端に向けて単調減少してもよい。
【００１４】
半導体光源の光量は、前方に形成される配光パターンの一端に対応するスタート時刻において所定のベース値をとり、ピーク位置に対応するピーク時刻においてピーク値をとり、配光パターンの他端に対応するエンド時刻においてベース値をとってもよい。
【００１５】
点灯回路は、あらかじめ定められた基本波形をピーク位置に応じて時間的に前後にシフトさせることにより、半導体光源の光量を制御してもよい。
点灯制御の波形を一定とすることで、制御を簡素化できる。
【００１６】
基本波形は、ベース値をとる第１期間、ベース値からピーク値に向かって単調増加する第２期間、ピーク値からベース値に向かって単調減少する第３期間、ベース値をとる第４期間を有してもよい。
【００１７】
半導体光源の光量は一定の傾きで変化してもよい。傾きを一定とすることで、制御がより簡素化できる。
【００１８】
ピーク位置は、操舵角に応じていてもよい。これにより電子スイブル機能を実現できる。
【００１９】
ピーク位置は、カメラの情報に応じていてもよい。これによりホットゾーンを生成できる。
【００２０】
車両用灯具は、路面にパターンを描画してもよい。ピーク位置は、パターンの車両からの最遠端部に対応してもよい。
これにより、灯具からの距離に依存する路面の照度を不均一性を解消できる。
【００２１】
点灯回路は、半導体光源に駆動電流を供給する定電流ドライバを備えてもよい。定電流ドライバは、スイッチングコンバータと、駆動電流の検出値を、半導体光源の光量の目標値に応じた上側しきい値および下側しきい値と比較し、比較結果に応じてスイッチングコンバータを駆動するヒステリシス制御のコンバータコントローラと、を含んでもよい。
これにより、駆動電流を、走査の周期よりも短い時間スケールで高速に変化させることができる。
【００２２】
点灯回路は、反射体の運動と同期して、周期的に多階調で変化する調光信号を生成する調光信号生成部をさらに含んでもよい。定電流ドライバは、調光信号に応じた駆動電流を半導体光源に供給してもよい。
【００２３】
調光信号生成部は、反射体の所定の基準箇所が所定位置を通過するタイミングを示す位置検出信号を生成する位置検出器を含み、位置検出信号と同期して調光信号を生成してもよい。
【００２４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のある態様によれば、スキャン方式の車両用灯具において、グレアフリー機能以外の多様な配光パターンを生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態に係る車両用灯具を模式的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る車両用灯具を備える灯具システムのブロック図である。
【図３】光源の光量の時間変化の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、光源の光量の時間変化の別の一例を示す図である。
【図５】点灯回路の構成例を示す回路図である。
【図６】図５の定電流ドライバの動作波形図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る光源の光量の波形図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、走査型光源の変形例を示す図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、第９変形例に係る走査型光源を備える灯具システムのブロック図である。
【図１０】第１０変形例に係る走査型光源を備える灯具システムのブロック図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、ビームの空間強度分布と光量の時間波形を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、路面描画の一例を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、路面描画の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２９】
また本明細書において、電圧信号、電流信号などの電気信号、あるいは抵抗、キャパシタなどの回路素子に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値、容量値を表すものとする。
【００３０】
図１は、実施の形態に係る車両用灯具１を模式的に示す斜視図である。図１の車両用灯具１は、スキャン方式のＡＤＢ機能を有し、車両前方に多様な配光パターンを形成する。車両用灯具１は主として、走査型光源１０、投影レンズ１２０および点灯回路２００を備える。
【００３１】
走査型光源１０２は、光源１１０を含み、光源１１０の出射光を車両前方で走査する。光源１１０は複数個、設けてもよいが、ここでは理解の容易化、説明の簡素化のため、１個の光源１１０の場合を説明する。光源１１０には、ＬＥＤ（発光ダイオード）あるいはレーザダイオードなどの半導体光源を用いることができる。走査型光源１０は、光源１１０に加えて、ブレード１００を有する。ブレード１００は光源１１０の出射光Ｌ１を受け、所定の周期運動を繰り返すことによりその反射光Ｌ２を車両前方で水平方向（図中、Ｈ方向）に走査する。本実施の形態では、ブレード１００は、図示しないモータのロータに取り付けられており、回転運動を行なう。ある時刻においてブレード１００への入射光Ｌ１は、ブレード１００の位置（ロータの回転角）に応じた反射角で反射し、車両前方に照射領域３００を形成する。照射領域３００は、水平方向（Ｈ方向）、垂直方向（Ｖ方向）それぞれに所定の幅を有している。
【００３２】
ブレード１００が回転することで、反射角が変化し、照射領域３００の位置（走査位置）が水平走査（Ｈ方向）される。この動作を高速に、たとえば５０Ｈｚ以上で繰り返すことで車両前方には、配光パターン３１０が形成される。
【００３３】
点灯回路２００は、所望の配光パターン３１０が得られるように、走査型光源１０の走査と同期して、具体的にはブレード１００の周期運動と同期しながら、光源１１０の光量（輝度）を制御する。走査の間、各走査位置における照射領域３００の照度が制御され、それにより照度が非ゼロの範囲（点灯領域ＲＯＮ）と、照度がゼロの範囲（消灯領域ＲＯＦＦ）が形成される。配光パターン３１０は、点灯領域ＲＯＮと消灯領域ＲＯＦＦの組み合わせである。
【００３４】
続いて、車両用灯具１の点灯回路２００の構成を説明する。図２は、実施の形態に係る車両用灯具１を備える灯具システム２のブロック図である。灯具システム２は、ＡＤＢ用ＥＣＵ４および車両用灯具１を備える。ＡＤＢ用ＥＣＵ４は、車両側に搭載されてもよいし、車両用灯具１に内蔵されてもよい。
【００３５】
走査型光源１０は、光源１１０およびブレード１００に加えて、モータ１３０を備える。ブレード１００はモータ１３０などの位置決め装置に取り付けられており、モータ１３０の回転によって、ブレード１００への出射光Ｌ１の入射角（および反射角）が変化し、反射光Ｌ２が車両前方で走査される。ＡＤＢ用ＥＣＵ４は、カメラ情報Ｓ１や車両情報Ｓ２を受ける。ＡＤＢ用ＥＣＵ４は、カメラ情報Ｓ１にもとづいて、車両前方の状況、具体的には対向車、先行車の有無、歩行者の有無等を検出する。またＡＤＢ用ＥＣＵ４は、車両情報Ｓ２にもとづいて、現在の車速、操舵角などを検出する。ＡＤＢ用ＥＣＵ４はこれらの情報にもとづいて、車両前方に照射すべき配光パターンを決定し、配光パターンを指示する情報（配光パターン情報）Ｓ３を車両用灯具１に送信する。
【００３６】
本実施の形態では、電子スイブル機能に関連した配光パターンを説明する。ＡＤＢ用ＥＣＵ４は、操舵角や車速にもとづいて、最も明るくすべきピーク位置を決定する。配光パターン情報Ｓ３は、このピーク位置を角度情報θＰＥＡＫとして示すデータを含んでもよい。たとえば角度情報θは、配光パターン３１０の左端がθＬに、その右端がθＲである。角度情報θは、配光パターン３１０の中央（Ｈ線とＶ線の交点）がゼロとなるように、正規化されてもよい。
【００３７】
点灯回路２００は、配光パターン情報Ｓ３にもとづいてブレード１００の回転と同期しながら光源１１０の光量（輝度）を多階調で変化させる。たとえば点灯回路２００は主として、定電流ドライバ２２０、調光信号生成部２１０、位置検出器２０２を備える。
【００３８】
位置検出器２０２は、ブレード１００の位置、言い換えれば現在のビームの走査位置を検出するために設けられる。位置検出器２０２は、ブレード１００の所定の基準箇所が所定位置を通過するタイミングを示す位置検出信号Ｓ４を生成する。たとえば基準箇所は、２枚のブレード１００の端部（区切れ目）であってもよいし、各ブレードの中央であってもよく、任意の箇所とすることができる。
【００３９】
ブレード１００を回転させるモータ１３０には、ホール素子が取り付けられていてもよい。この場合、ホール素子からのホール信号は、ロータの位置、すなわちブレードの位置に応じた周期波形となる。位置検出器２０２は、ホール信号の極性が反転するタイミングを検出してもよく、具体的には一対のホール信号を比較するホールコンパレータで構成してもよい。
【００４０】
本実施の形態では、説明の簡素化と理解の容易化のため、ビームの照射領域３００を配光パターン３１０の左端から右端に向かって走査するものとし、位置検出信号Ｓ４は、左端を示す信号であるものとする。
【００４１】
調光信号生成部２１０は、ブレード１００の運動と同期して、周期的に多階調で変化する調光信号Ｓ７を生成する。調光信号Ｓ７は、オン、オフを示す２値ではなく多階調であり、その階調数は特に限定されないが、最低でも４階調、好ましくは８階調以上であり、３２階調、６４階調、１２８階調であってもよく、その他の階調数であってもよい。調光信号Ｓ７は、光源１１０に流れる駆動電流ＩＬＥＤと１対１で対応し、したがって光源１１０の光量とも１対１で対応する。
【００４２】
光源１１０の光量を変化させる方式としては、アナログ調光（アナログ減光）とＰＷＭ調光が存在する。アナログ調光では、駆動電流ＩＬＥＤの電流量（振幅）が調節され、ＰＭＷ調光では、駆動電流ＩＬＥＤを時分割でオン、オフし、オン時間の比率が調節される。調光信号生成部２１０が生成する調光信号Ｓ７は、定電流ドライバ２２０のアナログ調光入力ＡＤＩＭに供給され、定電流ドライバ２２０は、調光信号Ｓ７に比例した電流量の駆動電流ＩＬＥＤを生成する。
【００４３】
点灯回路２００は、前方に照射されるビームの強度分布、言い換えれば光源１１０の光量が、ピーク位置を基点に単調増加、単調減少するように光源１１０を駆動する。光源１１０の光量の制御について、いくつかの方式を説明する。
【００４４】
（第１の制御方式）
図３は、光源１１０の光量の時間変化の一例を示す図である。上述のように、光量と駆動電流ＩＬＥＤは１対１で対応し、また駆動電流ＩＬＥＤと調光信号Ｓ７は１対１で対応するため、図３は、調光信号Ｓ７の波形を示し、また駆動電流ＩＬＥＤの波形を示す。
【００４５】
横軸は時間ｔであり、また走査位置θに対応する。上述のように、調光信号生成部２１０には、照度のピーク位置θＰＥＡＫを示す配光パターン情報Ｓ３が与えられる。図３の（i）〜（iii）では、ピーク位置θＰＥＡＫが異なっている。
【００４６】
光源１１０の光量は、配光パターン３１０の一端（左端）θＬからピーク位置θＰＥＡＫに向けて単調増加し、ピーク位置θＰＥＡＫから配光パターン３１０の他端（右端）θＲに向けて単調減少するような波形を有する。
【００４７】
より詳しくは、光量（調光信号Ｓ７）は、配光パターンの一端（左端）θＬに対応するスタート時刻ｔＳにおいて所定のベース値Ｘ１をとり、ピーク位置θＰＥＡＫに対応するピーク時刻ｔＰＥＡＫにおいてピーク値Ｘ２とり、配光パターン３１０の他端（右端）θＲに対応するエンド時刻ｔＥにおいてベース値Ｘ１をとる。スタート時刻ｔＳは、上述の位置検出信号Ｓ４にもとづいて検出可能である。
【００４８】
図３では、中央に照度のピークを有する配光パターンを形成するときの波形（i）、中央よりも右側に照度のピークを有する配光パターンを形成するときの波形（ii）、中央よりも左側に照度のピークを有する配光パターンを形成するときの波形（iii）が示される。操舵角に応じて、適切なピーク位置θＰＥＡＫが入力され、ピーク位置θＰＥＡＫにおいて最大となる調光信号Ｓ７が生成される。
【００４９】
図３の波形（i）〜（iii）は、簡易に構成できる。すなわち、ピーク位置θＰＥＡＫが与えられると、それに対応するピーク時刻ｔＰＥＡＫが分かる。調光信号生成部２１０は、登りスロープの傾きαを式（１）により求める。
α＝（Ｘ２−Ｘ１）／（ｔＰＥＡＫ−ｔＳ）    …（１）
また調光信号生成部２１０は、下りスロープの傾きβを式（２）により求める。
β＝−（Ｘ２−Ｘ１）／（ｔＥ−ｔＰＥＡＫ）      …（２）
【００５０】
調光信号生成部２１０は、時刻ｔＳからｔＰＥＡＫの期間、ベース値Ｘ１からピーク値Ｘ２まで、傾きαで一定の傾きで増加させる。続いて時刻ｔＰＥＡＫからｔＥの期間、ピーク値Ｘ２からベース値Ｘ１まで、傾きβで一定の傾きで減少させる。
【００５１】
このように、調光信号生成部２１０は、簡易な演算処理によって適切な調光信号Ｓ７を生成できる。
【００５２】
（第２の制御方式）
図４（ａ）〜（ｄ）は、光源１１０の光量の時間変化の別の一例を示す図である。調光信号生成部２１０には、図４（ａ）に示すような基本波形Ａが規定されている。基本波形Ａは、ベース値Ｘ１をとる第１期間Ｔ１、ベース値Ｘ１からピーク値Ｘ２に向かって単調増加する第２期間Ｔ２、ピーク値Ｘ２からベース値Ｘ１に向かって単調減少する第３期間Ｔ３、ベース値Ｘ１をとる第４期間Ｔ４を有する。言い換えれば光源１１０の光量も、この基本波形にしたがって変化する。ここでは第２期間Ｔ２と第４期間Ｔ４の傾きは一定とする。基本波形Ａは、演算式として保持されてもよいし、波形テーブルとして保持されてもよい。
【００５３】
図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、調光信号生成部２１０は、基本波形Ａを、ピーク位置θＰＥＡＫに応じて時間的に前後にシフトさせることにより調光信号Ｓ７を生成する。つまり光源１１０の光量も、基本波形Ａをピーク位置θＰＥＡＫに応じて時間的に前後にシフトさせたものとなっている。ピーク位置θＰＥＡＫが与えられると、それに対応するピーク時刻ｔＰＥＡＫが分かる。調光信号生成部２１０は、基本波形Ａのピークが、ピーク時刻ｔＰＥＡＫとなるように、基本波計Ａをシフトする。
【００５４】
第２の制御方法によれば、演算処理によって適切な調光信号Ｓ７を生成できる。また調光信号Ｓ７の波形を、第１の制御方法よりも複雑なものにすることができる。
【００５５】
以上が車両用灯具１の構成である。この車両用灯具１によれば、走査周期において、駆動電流ＩＬＥＤを多階調で変化させることで、座標もしくは領域ごとに照度を多階調で制御できる。これにより、電子スイブル機能といったグレアフリー機能以外の、多様な配光パターンを実現できる。
【００５６】
本発明は、図２のブロック図や回路図として把握され、図３、図４の波形図、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を容易、明確化するために、より具体的な構成例を説明する。
【００５７】
図５は、点灯回路２００の構成例を示す回路図である。定電流ドライバ２２０は、スイッチングコンバータ２２２およびコンバータコントローラ２２４を含む。
【００５８】
スイッチングコンバータ２２２は、昇圧コンバータ、降圧コンバータ、あるいは昇降圧コンバータである。コンバータコントローラ２２４は、駆動電流ＩＬＥＤの検出値を示す電流検出信号Ｓ８を受け、電流検出信号Ｓ８が調光信号Ｓ７と一致するように、スイッチングコンバータ２２２をフィードバック制御する。
【００５９】
スイッチングコンバータ２２２およびコンバータコントローラ２２４の回路形式、制御方式は特に限定されない。ただし、周期的な調光信号Ｓ７の周波数はブレード１００の走査周波数と一致しており、１００Ｈｚ以上に設定される。したがって定電流ドライバ２２０には、１０ｍｓより短い時間スケールで、駆動電流ＩＬＥＤを高速に変化させる応答性が要求される。
【００６０】
そこでスイッチングコンバータ２２２としては、出力電圧が入力電圧より低い条件で駆動する場合には降圧型コンバータを用いることが好ましく、出力電圧が入力電圧より高い条件、低い条件の両方で駆動させたい場合には、Ｃｕｋ型コンバータを用いることが好ましい。またコンバータコントローラ２２４は応答性に優れるヒステリシス制御（Bang-Bang制御）方式を採用してもよい。図６は、図５の定電流ドライバ２２０の動作波形図である。コンバータコントローラ２２４は、調光信号Ｓ７にもとづき、互いに所定の電圧幅ΔＶ、シフトした上側しきい値電圧ＶＨおよび下側しきい値電圧ＶＬを生成する。コンバータコントローラ２２４はヒステリシスコンパレータ（不図示）を含み、駆動電流ＩＬＥＤの検出値である電流検出信号Ｓ８を、上側しきい値電圧ＶＨおよび下側しきい値電圧ＶＬと比較し、比較結果に応じた制御パルスＳ９を生成する。コンバータコントローラ２２４は、制御パルスＳ９に応じてスイッチングコンバータ２２２のスイッチング素子をスイッチングする。
【００６１】
調光信号生成部２１０は、位置情報発生器２１２、波形発生器２１４、周期演算部２１６を備える。周期演算部２１６は、位置検出器２０２からの位置検出信号Ｓ４にもとづき、ブレードの周期運動の周期ＴＰを演算する。たとえば位置検出信号Ｓ４がホールコンパレータの出力である場合、周期演算部２１６は、位置検出信号Ｓ４のエッジの間隔（半周期）を測定する。周期演算部２１６は、エッジの間隔をクロック信号を利用してカウントするカウンタで構成してもよい。周期演算部２１６は、測定した周期を示す周期情報Ｓ５を出力する。
【００６２】
位置情報発生器２１２は、周期情報Ｓ５および位置検出信号Ｓ４にもとづいて、各時刻におけるブレード１００の位置を示す位置情報Ｓ６を生成する。たとえば位置情報発生器２１２は、位置検出信号Ｓ４のエッジごとにリセットされ、周期ＴＰをＮ分割（Ｎは整数）して得られる単位時間ごとにカウントアップ（あるいはカウントダウン）するカウンタで構成してもよい。位置情報Ｓ６は、現在の走査位置θを示し、また時刻ｔを示す。波形発生器２１４は、配光パターン情報Ｓ３および位置情報Ｓ６にもとづき、調光信号Ｓ７を生成する。
【００６３】
位置情報Ｓ６と走査座標θの対応関係は、光源１１０およびブレード１００の幾何学的な配置関係から導くことができる。波形発生器２１４は、位置情報Ｓ６と走査座標θの対応関係を保持するテーブルを含んでもよいし、それらの対応関係を記述する演算式を保持してもよい。
【００６４】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００６５】
（第１変形例）
実施の形態では、電子スイブル機能を説明したが、点灯回路２００は、ホットゾーンの生成機能にも対応可能である。この場合、配光パターン情報Ｓ３は、カメラ情報Ｓ１にもとづいて、明るく照射すべき領域（ピーク位置θＰＥＡＫ）を決定し、点灯回路２００に送信すればよい。
【００６６】
（第２変形例）
図３や図４に示す調光信号Ｓ７の波形は例示であり特に限定されない。図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る光源１１０の光量の波形図であり、調光信号Ｓ７の波形図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、いずれも配光パターン３１０の中央に、ピーク位置θＰＥＡＫが存在する場合を示す。図７（ａ）や（ｃ）の調光信号Ｓ７は、傾きが途中で変化する。図７（ｂ）の調光信号Ｓ７は、台形である。
【００６７】
図７（ａ）〜（ｃ）のいずれの波形を採用した場合に、ピーク位置θＰＥＡＫを変化させる方法は限定されず、たとえば上述した第１の制御方法、第２の制御方法のどちらかを用いればよい。
【００６８】
（第３変形例）
位置検出器２０２によるブレード１００の位置検出方法は、ホール素子を利用したものに限定されない。たとえば位置検出器２０２は、モータ１３０のロータの位置を検出する光学式、あるいはその他の方式のロータリーエンコーダを利用して、位置検出信号Ｓ４を生成してもよい。あるいは位置検出器２０２は、ブレード１００の裏側に設けられたフォトセンサと、ブレード１００の表面側からフォトセンサに向かって光を照射する位置検出用の光源と、を含んでもよい。そしてブレード１００に、スリットあるいはピンホールを設けてもよい。これにより、スリットあるいはピンホールが、フォトセンサの上を通過するタイミングを検出できる。スリットは、２枚のブレード１００の間隙であってもよい。また位置検出用の光源は、赤外線光源を利用してもよいし、光源１１０であってもよい。このように位置検出器２０２の構成にはさまざまなバリエーションが存在しうる。
【００６９】
（第４変形例）
実施の形態では、周期演算部２１６によって周期ＴＰを測定する場合を説明したが本発明はそれには限定されない。モータ１３０の回転数が一定であることが保証されるプラットフォームにおいては、ブレード１００の運動の周期ＴＰとして所定値を用いてもよい。あるいは灯具ＥＣＵ２０６がモータ１３０の回転数を制御する場合には、灯具ＥＣＵ２０６は、位置検出信号Ｓ４によらずに、周期ＴＰを直接的に知ることができる。
【００７０】
（第５変形例）
上述の電子スイブル機能と、グレアフリー機能は併用することができる。この場合、配光パターン情報Ｓ３は、グレアフリーのために点灯領域と消灯領域を示す情報をさらに含む。この場合、消灯領域において調光信号Ｓ７をゼロとすればよい。
【００７１】
（第６変形例）
実施の形態では２枚のブレード１００の場合を説明したが、ブレードの枚数は限定されず、１枚であってもよいし、３枚以上であってもよい。また実施の形態では、ブレード１００を回転運動させる場合を説明したが、ブレード１００は往復運動させてもよい。
【００７２】
（第７変形例）
光源１１０としては、ＬＥＤの他に、ＬＤ（レーザダイオード）や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの半導体光源を用いてもよい。
【００７３】
（第８変形例）
走査型光源１０の構成にもさまざまな変形例が存在する。実施の形態では、反射体としてブレード１００を採用したが、それに限定されない。図８（ａ）、（ｂ）は、走査型光源１０の変形例を示す図である。図８（ａ）および（ｂ）の走査型光源１０ａ、１０ｂは、図１と同様に、光源１１０と反射体の組み合わせである。図８（ａ）の反射体はポリゴンミラー１００ａである。反射体はガルバノミラーであってもよい。図８（ｂ）の反射体はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャンミラー１００ｂである。
【００７４】
（第９変形例）
図９（ａ）、（ｂ）は、第９変形例に係る走査型光源１０ｃ，１０ｄを備える灯具システムのブロック図である。図９（ａ）の走査型光源１０ｃにおいて光源１１０には、駆動機構としてアクチュエータ１４０が取り付けられており、アクチュエータ１４０によって光源１１０の光軸がスイブル（あるいはレベリング）可能となっている。
【００７５】
図９（ｂ）の走査型光源１０ｄでは、アクチュエータ１４０に代えて、モータ１４２および変換装置１４４を備える。変換装置１４４は、モータ１４２の回転運動を入力とし、往復運動に変換して出力する駆動機構である。光源１１０は、変換装置１４４から出力される往復運動によって、光軸がスイブル可能となっている。
【００７６】
（第１０変形例）
図１０は、第１０変形例に係る走査型光源１０ｅを備える灯具システムのブロック図である。走査型光源１０ｃは、光学的特性が電気的に制御可能な電気光学素子１４６を備える。たとえば電気光学素子１４６は屈折率が電圧あるいは電流、温度等によって制御可能なレンズであってもよい。屈折率制御部１４８は、周期的にレンズの屈折率を変化させることにより、光を走査させる。
【００７７】
（第１１変形例）
車両用灯具１は、電子スイブル機能に加えて、あるいはそれに代えて、別の機能をサポートすることができる。図１１（ａ）〜（ｃ）は、ビームの空間強度分布と光量の時間波形を示す図である。図１１（ａ）は、通常のハイビームの配光に対応する。図１１（ｂ）は、上述の電子スイブルに対応する。図１１（ｃ）は、雨天時の配光に対応する。
【００７８】
（第１２変形例）
実施の形態では、光軸を１方向（水平方向）にスイブルさせる場合を説明したが本発明はそれに限定されない。たとえば図８（ｂ）の走査型光源１０ｂでは、２軸可動のＭＥＭＳミラーを採用したり、あるいは２個のＭＥＭＳミラーを組み合わせることにより、光軸を、水平方向（スイブル）に加えて、鉛直方向（レベリング）にも走査させることが可能となる。２個のガルバノミラーを用いた場合も同様である。あるいは図９（ａ）の走査型光源１０ｃにおいてアクチュエータを２軸で構成した場合も同様である。
【００７９】
水平方向および鉛直方向の走査が可能である走査型光源１０との組み合わせにおいて、点灯回路２００は、路面に任意の形状や文字を描画する路面描画機能をサポートすることもできる。図１２（ａ）、（ｂ）は、路面描画の一例を示す図である。図１２（ａ）には、路面３５０およびそれに描画されるパターン３５２の一例が示される。図１２（ｂ）には、図１２（ａ）のパターン３５２に対応する光量の時間波形が示される。ビーム（照射領域３００）は、時刻ｔ０〜ｔ２を１周期として上下方向（鉛直方向）に往復走査される。点灯回路２００は、ビームの照射位置が遠方であるほど、光量を増加させてもよい。この場合、図１２（ａ）の光量の時間波形は、図３あるいは図４に示したそれと同様に、単調増加／単調減少するパターンにしたがっていることに留意されたい。これにより、路面３５０の照度を自車３５４からの距離によらずに一定にすることができ、自車あるいは他車からの視認性を高めることができる。
【００８０】
図１３（ａ）、（ｂ）は、路面描画の別の一例を示す図である。図１３（ａ）には、路面３５０およびそれに描画されるパターン３５６の別の一例が示される。ここでは矢印のパターン３５６が一筆書きされるものとする。ビームは、時刻ｔ０〜ｔ２を１周期として、パターンの外形に沿って反時計回りに繰り返し走査される。図１３（ｂ）には、図１３（ａ）のパターン３５６に対応する光量の時間波形が示される。この例においても点灯回路２００は、ビームの照射位置が遠方であるほど、光量を増加させてもよい。図１３（ｂ）の光量の時間波形もまた、図３あるいは図４に示したそれと同様に、単調増加／単調減少するパターンにしたがっている。これにより、路面３５０の照度を一定にすることができ、自車３５４あるいは他車からの視認性を高めることができる。
【００８１】
実施の形態では、光源１１０の輝度（光量）を多階調制御することとしたが、光源１１０の光量を、連続的に、つまり非離散的に変化させてもよい。たとえば、キャパシタを定電流や抵抗で充放電し、その結果、キャパシタに生ずる電圧を、調光信号Ｓ７として用いることで、光量を連続的に変化させることが可能である。
【００８２】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００８３】
１…車両用灯具、２…灯具システム、４…ＡＤＢ用ＥＣＵ、１００…ブレード、１１０…光源、１２０…投影レンズ、１３０…モータ、２００…点灯回路、２０２…位置検出器、２０６…灯具ＥＣＵ、２１０…調光信号生成部、２１２…位置情報発生器、２１４…波形発生器、２１６…周期演算部、２２０…定電流ドライバ、２２２…スイッチングコンバータ、２２４…コンバータコントローラ、３００…照射領域、３１０…配光パターン、Ｓ１…カメラ情報、Ｓ２…車両情報、Ｓ３…配光パターン情報、Ｓ４…位置検出信号、Ｓ５…周期情報、Ｓ６…位置情報、Ｓ７…調光信号、Ｓ８…電流検出信号。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月1日(2020.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源と、前記半導体光源の出射光を受け、所定の周期運動を繰り返すことによりその反射光を灯具前方で水平方向に走査する反射体と、を含み、前記半導体光源の出射光を灯具前方で走査する走査型光源と、
前記反射体の基準箇所が所定位置を通過するタイミングを示す位置検出信号を生成する位置検出器と、
前記位置検出信号と同期して、前記半導体光源を駆動する点灯回路と、
を備え、
前記点灯回路は、
前記半導体光源に駆動電流を供給するコンバータと、
前記位置検出信号と、配光パターンを指示する配光パターン情報と、を受け、（i）前記位置検出信号の周期を取得し、（ii）前記位置検出信号のタイミングと前記周期とにもとづいて、前記反射体の位置を示す位置情報を生成し、（iii）前記位置情報と前記配光パターン情報にもとづいて調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記駆動電流が、前記調光信号に応じた目標量に近づくように、前記コンバータを制御するコンバータコントローラと、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記調光信号生成部は、前記位置検出信号のエッジごとにリセットされ、前記位置検出信号の周期をＮ分割（Ｎは整数）して得られる単位時間ごとにカウントアップあるいはカウントダウンするカウンタを含み、前記位置情報は、前記カウンタの出力に応じていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記配光パターン情報は、前記走査型光源が形成すべき配光の水平方向のピーク位置に関する情報を含み、
前記調光信号生成部は、前記ピーク電流値において前記調光信号が最大値となるように、前記調光信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記調光信号生成部は、前記位置情報の値に対して前記調光信号の値を線形に変化させることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。