(57)【要約】本発明は、車両１００用アダプティブ・フロントライティングシステム（ＡＦＳ）５００用のランプユニット５０１に関する。ランプユニット５０１は、光源５０２から放出される光を受けるよう配置された液晶素子２００／２００’を含み、液晶素子２００／２００’は、該液晶素子を光が通過するときに、入射光を実質的に屈折させること無く入射光を透過するように構成される第１の状態と、入射光を屈折させるように構成される第２の状態とを有する。これにより、光はランプユニット５０１の機械的な動き若しくはランプユニット５０１内の機械的な動き無しで変化されることができる。本発明は、また、かかるランプユニット５０１を含むＡＦＳ５００、及び、かかるＡＦＳ５００を含む車両１００に関する。
2009534790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用アダプティブ・フロントライティングシステム用ランプユニットであって、
光源により放出される光を受けるように構成された液晶素子を含み、該液晶素子は、該液晶素子を光が通過するときに、入射光を実質的に屈折させること無く入射光を透過するように構成される第１の状態と、入射光を屈折させるように構成される第２の状態とを有し、
前記液晶素子は、アダプティブ・フロントライティングシステムから受ける信号に基づいて制御される、ランプユニット。
【請求項２】
前記第２の状態での前記液晶素子は、該液晶素子を光が通過するときに入射光の方向を変化させるように構成される、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項３】
前記第２の状態での前記液晶素子は、該液晶素子を光が通過するときに入射光の分布を変化させるように構成される、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項４】
前記液晶素子は、表面逃げ構造を含む、請求項２又は３に記載のランプユニット。
【請求項５】
前記表面逃げ構造は、三角形断面、四角形断面、円形断面及び楕円形断面のうちの少なくとも１つを備える直線格子構造を含む、請求項４に記載のランプユニット。
【請求項６】
前記液晶素子は、非等方散乱素子である、請求項３に記載のランプユニット。
【請求項７】
前記液晶素子は、第１及び第２表面を有するGRIN光学素子である、請求項２又は３に記載のランプユニット。
【請求項８】
前記液晶素子は、前記液晶素子の状態を切り替えるための電圧を受けるように適合された少なくとも２つの電極を含む、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項９】
前記GRIN光学素子は、該素子の両端間に電場を印加する直線電極を該素子の両面に含む、請求項７及び８に記載のランプユニット。
【請求項１０】
前記GRIN光学素子は、該素子の両端間に電場を印加する櫛形電極を該素子の表面の少なくとも一方に含む、請求項７及び８に記載のランプユニット。
【請求項１１】
少なくとも１つの追加の液晶素子を更に含む、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項１２】
前記光源は、少なくとも１つのＬＥＤ、無機ＬＥＤ、高強度放電ランプ及びプラズマランプのうちの１つである、請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項１３】
投影レンズを更に含み、該レンズは、好ましくは、前記液晶素子に直接光接触するように配置される、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうちのいずれか１項に記載のランプユニットと、
前記液晶素子にスイッチング電圧を印加するように適合された制御ユニットとを含む、車両用アダプティブ・フロントライティングシステム。
【請求項１５】
車両の状態を示す信号を提供するセンサを更に含み、
前記制御ユニットは、該信号を受信し、該受信した信号に基づいて前記液晶素子に前記スイッチング電圧を印加するように適合される、請求項１４に記載のアダプティブ・フロントライティングシステム。
【請求項１６】
前記センサは、舵角センサ、車速用センサ、道路屈曲センサ、半径方向力センサ、傾斜センサ、GPSセンサ、光センサ及び天気センサを含む集合から選択される、請求項１５に記載のアダプティブ・フロントライティングシステム。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のうちのいずれか１項に記載のアダプティブ・フロントライティングシステムを含む車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用アダプティブ・フロントライティングシステム（ＡＦＳ）用ランプユニットに関する。本発明は、また、かかるランプユニットを含むＡＦＳ、及び、かかるＡＦＳを含む車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両は、ロービームとハイビームを有し、幾つかの車両は、霧の悪い運転条件に対処するためにフォグランプの対を有している。しかしながら、異なる環境的要求は、公共ライトを備える集積地区での運転中や日中の特別な光に対する明確な必要性により強調される。多くの交差点を有する都市では、現在の非対称のメインビームは逆光性があり、特に追加のグレアが停止後の加速中に生成される。別の車道上の対向車が存在するときに高速で高速道路を走行することは、他の照明機能を必要とする。悪い天候条件では、路面反射により他の影響を有し、明るさが低減され、より高い（反射した)グレアを生む。雪や雨が降っているときや、霧があるとき、放出される光は、雪片や雨粒により吸収及び散乱され、視野は、反射光によりぼかされ、短い視界を生む。このため、立法措置がアダプティブ・フロントライティングシステム（ＡＦＳ）の導入のために準備されている。
【０００３】
ＡＦＳは、車両のヘッドランプが車両の方向を予測して投影ビームパターンを選択的に変更することができるシステムである。ＡＦＳは、固定型のヘッドランプシステムと対照をなし、固定型のヘッドランプシステムでは、ヘッドランプは、前方に光を投影するためにだけに動作可能である。ＡＦＳは、車両が旋回しているか勾配路を登っているか下っているかに関係なく、道路条件や車両の運動に応じてビームパターンを変化させて、車両前方の道路上に光を連続的に投影するので、運転者にとって有用である。従って、運転者は、前方の道路をより明確に把握することになり、従って、前方の道路上の障害物や他の問題を精度良く予測することができる。ビームパターンを上下に回転させることによって、ＡＦＳは、車体ピッチがサスペンションに対して変化している間でも、車両の前方の一定距離に亘って光を投影することができる。ＡＦＳは、更に、車両旋回中に、前方の道路を連続的に追従することができる。従って、ヘッドランプは、運転者が見る必要がある道路を照明する。
【特許文献１】米国特許第６，６２３，１４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用アダプティブ・フロントライティングシステムは、特許文献１に開示される。開示されるＡＦＳは、制御信号に応じてランプを鉛直方向で上下方向に回転させるため、例えば電気モータにより構成されるレベリング機構である、光軸調整手段を含む。しかしながら、機械的な移動は、故障しやすく、寿命が短く、製造及び実装にコストがかかる。更に、相当な量の電気が機械的な移動のために必要とされ、ＡＦＳを制御するためのコストが増大する。
【０００５】
従って、先行技術の欠点の少なくとも幾つかを実質的に克服し、特に現在知られているアダプティブ・フロントライティングシステムにおける機械的な故障による短い寿命の問題を克服する、改善されたアダプティブ・フロントライティングシステムに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、請求項１に定義されたような車両用アダプティブ・フロントライティングシステム用ランプユニットにより満たされる。添付のサブクレームは、本発明による好ましい実施例を定義する。
【０００７】
本発明の一局面によれば、車両用アダプティブ・フロントライティングシステム用ランプユニットであって、
光源により放出される光を受けるように構成された液晶素子を含み、該液晶素子は、該液晶素子を光が通過するときに、入射光を実質的に屈折させること無く入射光を透過するように構成される第１の状態と、入射光を屈折させるように構成される第２の状態とを有し、
前記液晶素子は、アダプティブ・フロントライティングシステムから受ける信号に基づいて制御される、ランプユニットが提供される。
【０００８】
本発明によれば、液晶素子が第２の状態になるとき、光源により放出される光は屈折され、従って、ランプユニットから放出されるビームの形状は、周囲の照明条件（昼間、明け方、公共光、夜）、交通環境（別の車道を備える自動車道路、曲がりくねった田舎道、市道）、天候条件（ドライ、ウエット、雨、雪、霧）及び車両の向き（道路により生ずる傾斜の変化、運転中の動的な傾斜変化、車両の制御速度、路面との隙間）に依存して適応されることができる。更に、ビーム形状を、前方の車両の眩惑を防ぐように適応することも可能であり、従って、交通安全性が向上する。
【０００９】
実質的な改善は、液晶素子が光源から放出される光を屈折させるために使用され、これにより、機械的な移動の必要性を無くす、本発明によるＡＦＳ用ランプユニットにより達成される。かかるランプユニットは、製造コストが低く、実装及び整備が容易であり、より長い寿命を有し、機械的な移動を用いる現在知られるＡＦＳ用ランプユニットよりも電力を必要としない。
【００１０】
第２の状態での液晶素子は、例えば、光を回転させるといったように、光源からの光の方向を変化させるように構成されてもよく、若しくは、光ビームの幅を広くするといったように、光源からの光の分布を変化させるように構成されてもよい。
【００１１】
本発明の一実施例では、液晶素子は、表面逃げ構造を含むことで、液晶素子は、第２の状態で、液晶素子を光が通過するときに入射光の方向及び／又は分布を変化させる。この種の構成要素の主なる長所は、特定の機能を実行するための任意の格子構造を設計してＬＣセル／素子内に配置することができることであり、この場合、それは、種々の状態間で切り替えられることができる。例えば、表面逃げ構造は、三角形断面、四角形断面、円形断面及び楕円形断面のうちの少なくとも１つを備える直線格子構造を有してよい。例えば、三角形格子構造が使用される場合、かかる素子の両端に印加される電圧の変化が回転作用を達成し、例えば鉛直方向の光の軸を調整し、従って、光源から放出される光は、回転角度に依存した車両からの距離で車両前方の道路に当たる。第２の状態でのビームが路面に向かって下方に回転される場合、ビームがより上方に向けられる第１の状態に比べて、路肩の多くが照明されるところで効果が達成される。この効果は、例えば集積地区で運転しているときに好ましい。比較として、高速道路を走行しているとき、車両から長い距離で投影される狭いビームにより路面が照明されることが好ましい。光ビームの回転の効果は、対向車両の眩惑を防ぐので更に有利である。当業者であれば、道路の曲がりに車両が入るときに車両と共に光ビームを“旋回”させて、光の軸を水平方向で調整することも可能であることは理解するだろう。その他の例では、円筒形若しくは楕円形断面構造(若しくはこれら２つの組み合わせ)が使用される場合、入射光の分布は、液晶素子を通過するときに変化させることができる。一方向の光の分布を変化させる、例えば幅を広げることができる、かかる構造は、他の方向での強度分布に変化を引き起こさないので重要であり、従って、交通法規に規定されるグレア要求が満足される。ＬＣ素子の両端にかかる電圧を変化させることは、放出される光ビームの拡幅効果を達成することを可能とし、従って、例えば、より多くの路肩を照明すると同時に、ビームは、車両の比較的遠い前方に合焦される。この拡幅効果は、田舎の環境で車両を運転するときに効果的である。
【００１２】
本発明のその他の実施例では、液晶素子は、入射光の分布を変化させるために使用できる非等方散乱素子である。本発明の更なるその他の実施例では、液晶素子は、GRIN光学素子である。GRIN光学素子は、好ましくは、GRIN光学素子の両端間に電場を印加する直線電極をその両面に含む。代替実施例では、GRIN光学素子は、液晶の両端間に電場を印加する櫛形電極を素子表面の少なくとも一方に含む。
【００１３】
ランプユニットは、更に、少なくとも１つ追加の上述の任意の種類の液晶素子を更に含んでよい。例えば、複数の同様の液晶素子は、アレイ構造で横並びに配置されてもよい。更に、円筒形レンズ構造を含むものや三角形格子構造を含むもののような、異なる構造を備える液晶素子は組み合わせされてもよい。かかる構成では、上述の効果の双方、即ち回転及び拡幅効果の双方を達成することが可能である。
【００１４】
高エネルギ効率を達成するために、光源は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、無機ＬＥＤｓ、高強度放電ランプ若しくはプラズマランプを含んでよい。ＬＥＤｓは、例えば、一般的に消費される電力のせいぜい約６％を光の形態で搬送する従来の光バルブよりも非常に高いエネルギ効率を有する。当業者であれば、アルゴン、クリプトン及び／又はキセノン光源のような、標準的な白熱光源を使用することが明らかに可能なことは理解するだろう。
【００１５】
本発明は、ＬＥＤｓと共に用いられることが最も好適であり、これは、ＬＥＤｓが“低温”の放射を放出し、即ち赤外放射でないためである。上述の他のランプ技術が使用される場合、液晶素子若しくはＧＲＩＮ光学素子の過熱を避けるために、それらのスペクトルから赤外放射をフィルタすることに注意が払われる必要がある。
【００１６】
ランプユニットは、効果的には、投影レンズを更に含み、該レンズは、好ましくは、液晶素子に直接光接触するように配置される。
【００１７】
本発明のその他の局面によれば、上述のランプユニットと、
液晶素子(複数も可)にスイッチング電圧を印加するように適合された制御ユニットとを含む、車両用アダプティブ・フロントライティングシステムが提供される。ＡＣ電圧は、好ましくは、電荷が蓄積されるのを避けるために使用される。周波数は、好ましくは、１００Ｈｚから１ｋＨｚである。制御ユニットは、好ましくは、印加される電圧を制御する可変電源を含み、電圧は、液晶素子の少なくとも２つの電極により液晶の両端間に印加される。これらの電極は、分割されてもよい。
【００１８】
更に、ＡＦＳは、車両の状態を示す信号を提供するセンサを更に含んでよく、制御ユニットは、該信号を受信し、該受信した信号に基づいて液晶素子(複数も可)にスイッチング電圧を印加するように適合される。かかるセンサは、舵角センサ、車速用センサ、道路屈曲センサ、半径方向力センサ、傾斜センサ、GPSセンサ、光センサ及び天気センサを含む集合から選択されてもよい。上述のセンサ、若しくはＧＰＳセンサにより付与される指示と共に関連するマッピングシステムを備える車両に存在するナビゲーションシステムを用いることにより、所与の距離で道路に現されることになる曲がりを事前に特定し、従って、道路の照明を予測することは可能である。更に、例えば、傾斜センサにより生成されるデータは、対向車両をまぶしくさせる光ビームを引き起こしうる車両の加速／減速を補償するために使用されてもよい。
【００１９】
本発明の更なるその他の局面によれば、上述のアダプティブ・フロントライティングシステムを含む車両が提供される。かかる車両は、例えば、自動車、トラック、自動二輪車、電車、自転車等であってよい。本発明の更なる特徴及び効果は、添付のクレーム及び次の説明から明らかになるだろう。当業者であれば、本発明の異なる特徴を組み合わせて以下で説明する以外の他の実施例を生成することが可能であることは理解するだろう。
【００２０】
以下では、本発明のこれら及び他の局面が、本発明の現在の好ましい実施例を示す添付図面を参照しつつ、より詳細に説明されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１ａ−１ｃを特に参照するに、車両１００が道路１０１を照明しているのが示される。図１ａに示すように、車両１００のヘッドライトは、高速道路光ビームパターン１０２で道路１０１を照明するように構成される。高速道路光ビームパターン１０２は、好ましくは、車両１００が道路１０１、例えば高速道路に沿って、比較的高速で移動しているときに使用される。この場合、車両１００のヘッドライトから出る光の光軸は、道路１０１と略平行である。しかしながら、クロスカントリ環境に移動するとき、車両１００のヘッドライトの光軸を道路１０１に向けて下方に回転させ、これにより、クロスカントリ光ビームパターン１０３を得ることが好ましい。クロスカントリ光ビームパターン１０３は、対向車の眩しさを防ぐことになり、好ましくは中間速度で走行しているときに使用される。図１ｃでは、光ビームパターンは、市街地照明条件用に適応されている。車両１００のヘッドライトの光軸は、更に下方に回転されており、放出される光は拡幅されており、これにより、市街地光ビームパターン１０４を得る。市街地光ビームパターン１０４は、好ましくは、道路１０１の路肩の照度を増加させ、例えば道路１０１の側方で移動する歩行者や自転車に乗っている人に関する、交通安全性を高める。
【００２２】
図１ａ−１ｃに示す全ての異なる照明パターンは、本発明による液晶素子を備えるランプユニット及び光源を含むアダプティブ・フロントライティングシステム（ＡＦＳ）により達成することができる。
【００２３】
図２ａは、水平若しくは垂直回転のような、光の方向の変更を導入することができる液晶素子（ＬＣ素子）２００の一例を示す。液晶素子２００は、例えば、図１ｂ及び１ｃに示すような下方回転効果を達成することができる。液晶素子２００は、ガラス基板２０１、透明電極２０２、配向層２０３，２０４、液晶材料２０５、ここでは三角形である表面逃げ構造２０６、透明電極２０７、及び、ガラス基板２０８を含む。ゼロ電圧信号若しくは非ゼロ電圧信号が透明電極２０２，２０７に供給されるとき、入射光２０９は、電場の印加が液晶分子の配向を変化するという事実により、屈折されるか２１０若しくはされない２１１、光ビームは、屈折せずに通過することができる若しくはできない。双方の分極方向が影響される必要がある場合、２つのかかる液晶素子２００は、液晶素子内の液晶分子の配向が互いに直角である構成で使用される必要がある。分子の配向方向は、同一に維持されることができる。しかし、この場合、半波長板が液晶素子２００間に挿入される必要がある。
【００２４】
図２ｂは、例えば光ビームを拡幅するためのような、光の分布を変化させるための液晶素子２００’を示す。拡幅効果は、例えば図１ｃを参照して上述したように使用される。液晶素子２００’は、図２ａの液晶素子２００と実質的に同一である。しかし、図２ａの配向層２０４及び表面逃げ構造２０６は、配向層２０４’及び円筒レンズ構造２０６’に置換されている。この構成は、図２ａと同様の態様で入射光２０９を屈折させる能力を提供するが、ここでは、入射光ビーム２０９よりも広い光ビーム２１２を達成するように入射光２０９の分布を変化させることによる。この種の液晶素子２００’は、例えば図１ｃに示すような市街地光ビームパターン１０４を達成するために使用されてもよい。
【００２５】
入射光２０９の方向及び／又は分布を変更する効果は、例えば２つの異なる方法で達成されてもよい。先ず、例えば、配向層２０４／２０４’が、ゼロ電圧状態での液晶材料２０５の屈折率と略同一の屈折率の等方性材料から選択された場合、液晶素子２００／２００’は、レンズとして機能することになる（即ち第２の状態）。透明電極２０２，２０７間の電圧の印加時、液晶材料２０５内の分子は再配向され、レンズ効果が消える（即ち第１の状態）。
【００２６】
第２に、例えば、構造２０６／２０６’が、ゼロ電圧状態での液晶材料２０５の屈折率と略同一の屈折率の非等方性材料から選択された場合、レンズ効果は存在しない（即ち第１の状態）。透明電極２０２，２０７間の電圧の印加時、液晶材料２０５内の分子は再配向され、液晶素子２００／２００’がレンズとして機能することになる（即ち第２の状態）。
【００２７】
図２ａ−２ｂは、単一の液晶素子を示すが、かかる素子の複数が、例えばアレイ構造で、代替的に使用されてもよい。図２ａ−２ｂは、更に、２つの特別な構造を示す。しかしながら、種々の断面（三角形断面、湾曲断面、四角形断面及びそれらの組み合わせ）を備える他の構造を用いることは代替的に可能である。
【００２８】
図３ａ−３ｂは、本発明のＡＦＳのランプユニットで使用される液晶素子のその他の例、即ち液晶質屈折率傾斜（ＧＲＩＮ）素子３００を断面視で示す。ＧＲＩＮ素子３００は、それぞれ、ガラス基板３０３，３０４上に配置された、パターン成形された上部及び下部電極３０１，３０２を含む。液晶材料３０５は、研磨されたポリマー層３０６，３０７の間に配置されている。パターン成形された電極３０１，３０２を含むＧＲＩＮ素子３００の２つの表面は、重なり合うように位置合わせされる。電圧が電極３０１，３０２間に印加されるとき、電場線は、電極の無いガラス基板３０３，３０４の領域の下方の液晶材料３０５内へと漏れ、これらの領域内に均一の電場線を引き起こす。その結果、液晶材料３０５内の液晶分子は、電極の無いこれらの領域内で可変回転配向状態に入る。屈折率傾斜は、このようにして、電極を含まない領域において形成される。例えば、透明電極３０１，３０２が、ガラス基板３０３，３０４の表面上の平行なラインの形態であるような場合、液晶材料３０５により誘起される屈折率傾斜は、円筒形レンズの機能を有することができる。
【００２９】
電圧が透明電極３０１，３０２間に印加されないとき(図３ａ）、液晶材料３０５の分子は一軸に配向され、ＧＲＩＮ素子３００内にレンズ効果が無く、入射光３０９は、変化されること無くＧＲＩＮ素子３００を通過する。
【００３０】
しかし、電圧が透明電極３０１，３０２間に印加されるとき(図３ｂ）、屈折率傾斜が透明電極３０１，３０２間の領域で導かれ、入射光３０９の経路が変化される。
【００３１】
図３ｃは、その他の変形例のＧＲＩＮ素子の平面図である。この変形例では、電極３１０，３１１は、唯一の基板若しくは表面３０３上に、“同一面切替構成”で配置される。電極３１０，３１１は、図３ｃで示すような櫛構造を有する。他の基板若しくは表面には電極が存在しない。ここで、液晶材料の液晶分子の初期の配向は、櫛形電極３１０，３１１に垂直に若しくは電極を含むガラス基板３０３に垂直に選択されてもよい。この分子の初期の配向は、配向層により誘起されることができる。かかる層は、当業者には知られている。電場のオフ状態では、素子は透明であり、横方向の光ビームは影響されない。しかし、電場の印加は、電極間に湾曲した電場線を誘起する。この状態では、液晶分子の配向に傾斜が同様に誘起され、屈折率傾斜の形成がもたらされる。
【００３２】
ＧＲＩＮ素子の使用は、完全に透明な電極有効範囲を備える素子よりも高い透明性を有する点で特に効果がある。パターン成形された構造の結果として部分化された透明有効範囲は、ＧＲＩＮ素子の透明性の増大を可能とする。
【００３３】
パターン成形された電極は、更に、メガオーム／平方距離の非常に高い表面抵抗を備える層によりカバーされてもよい。かかる場合、素子は、抵抗と直列に並列キャパシタを使用してモデル化されてもよく、これにより、液晶配向及びそれに伴い素子を横切る屈折率プロフィールも調整でき、電圧の大きさだけでなく印加電圧の周波数についても同様である。
【００３４】
図３ａ−３ｃのＧＲＩＮ素子３００は、分極依存性のものとして示される。双方の分極方向が影響される必要がある場合、２つのかかるＧＲＩＮ素子３００は、ＧＲＩＮ素子内の液晶分子の配向が互いに直角である構成で使用される必要がある。分子の配向方向は、双方のＧＲＩＮ素子において同一に維持されることができる。しかし、この場合、半波長板がＧＲＩＮ素子間に挿入される必要がある。本発明の更なるその他の実施例では、液晶素子は、図４ａ−４ｂに示すような切替可能な非等方散乱液晶ゲル材料を含む。図４ａは、電圧の無いときに透明なかかる材料４０５を示す。他言すると、ゼロ電圧信号が基板４０１，４０４上にそれぞれ存在する透明電極４０３，４０７に供給されるとき、入射光４０９は散乱されない。他方、十分高い電圧が供給されるとき、材料４０５は散乱性となり（図４ｂ）、液晶材料の液晶分子の配向に垂直な方向に光を散乱する。かかるゲル材料４０５は、液晶含有反応性分子の混合物から得ることができる。混合物は、素子若しくはセル内に導かれ、一軸配向が配向層４０６，４０２により誘起される。ゲルは、配向状態で反応性分子の重合後に生成される。
【００３５】
図５は、本発明のその他の局面による車両１００用アダプティブ・フロントライティングシステム（ＡＦＳ）５００のブロック図である。ＡＦＳ５００は、例えばＬＥＤである光源５０２と、第１の液晶素子２００（図２ａに示すような素子）及び第２の液晶素子２００’（図２ｂに示すような素子）を有するランプユニット５０１とを含む。図５に示すようなＡＦＳ５００は、図１に示すような光ビームパターン１０２−１０４の任意で道路１０１を照明することができる。図５は、ＡＦＳ５００が図１ｃから市街地ビームパターン１０４で道路１０１を照明するように構成された場合を示す。
【００３６】
ＡＦＳ５００は、更に、それぞれの液晶素子２００、２００’に可変電圧を供給する２つの駆動回路５０４、５０４’に電気通信する制御ユニット５０３を更に含む。駆動回路５０５は、更に、光源５０２を制御するために制御ユニット５０３と電気通信する。制御ユニット５０３は、周辺のセンサ、例えば傾斜センサ５０６及び／又は舵角センサ５０７から制御信号を受信するように構成される。当業者であれば、例えば車両１００の速度用のセンサ、道路屈曲センサ、半径方向力センサ及び／又はＧＰＳセンサシステムのような、他のセンサが代替的に若しくは追加的に制御ユニット５０３に接続されてもよいことは理解するだろう。
【００３７】
ユーザインターフェース５０８は、ボタン及び調整可能なコントローラのような、制御ユニット５０３により受信されるべき信号若しくは電圧を生成するユーザ入力装置を含んでよい。電圧は、ハイ及びローのデジタル状態に対応するデジタル信号であってよい。電圧がアナログ電圧の形態である場合、Ａ／Ｄコンバータは、電圧を使用可能なデジタル信号に変換するために使用されてもよい。この際、Ａ／Ｄコンバータからの出力は、制御ユニット５０３にデジタル信号を供給することになる。制御ユニット５０３は、マイクロプロセッサ、プログラマブル・デジタル・シグナル・プロセッサ若しくは他のプログラム可能なデバイスを含んでよい。制御ユニット５０３は、代替的に若しくは追加的に、専用集積回路、プログラマブル・アレイ・ロジックを備えるプログラマブル・ゲート・アレイ、プログラマブル・ロジックデバイス、若しくは、デジタル・シグナル・プロセッサを含んでよい。制御ユニット５０３が上述のようなマイクロプロセッサやマイクロコントローラのようなプログラム可能なデバイスを含む場合、プロセッサは、更に、プログラム可能なデバイスの動作を制御するコンピューター実行可能なコードを含んでよい。
【００３８】
動作中、制御ユニット５０３は、傾斜センサ５０６及び／又は舵角センサ５０７からの信号及び／又は道路地図と関連した位置情報から道路１０１を照明するために使用されるべき適切な光ビームパターンを算出することになる。次いで、制御ユニット５０３は、駆動回路５０４、５０４’のそれぞれに、算出した光ビームパターンに対応する駆動信号を供給することになり、駆動回路５０４、５０４’は、図２−図４に関連した上述した如く、液晶素子２００、２００’を第１の非屈折性状態と第２の屈折性状態の間で切り替えるように、アナログの駆動電流を液晶素子２００、２００’に供給することになる。
【００３９】
図５で分かるように、光源５０２は、第１の液晶素子２００上に当たる光５０９を放出し、第１の液晶素子２００は、瞬間的な状態(この場合、第２若しくは屈折性状態)に応じて、放出された光５０９の分布を変化させ、従って、拡幅された光ビーム５１０を生成する。拡幅された光ビーム５１０は、次いで、第２の液晶素子２００’に当たり、第２の液晶素子２００’は、瞬間的な状態(この場合、第２若しくは屈折性状態)に応じて、拡幅された光ビーム５１０の方向を変化させ、従って、幅広で回転された光ビーム５１１を生成する。幅広で回転された光ビーム５１１は、図１ｃの市街地光ビームパターン１０４で道路１０１を照明するために効果的に使用される。当業者には容易に理解可能であるように、本発明によるＡＦＳ５００により図１ａ−１ｃで示す光ビームパターンの全てを生成することが可能である。更に、舵角センサ５０７から提供される制御情報及び／又は道路地図と関連した位置情報の使用、異なる液晶素子２００、及び、公知の予測アルゴリズムは、例えば曲がっている道路を運転しているとき、道路の方向に証明を提供するように、光ビームの光軸を、例えば水平方向に変化させることを可能とする。
【００４０】
例えば図５に図示されるようなランプユニットは、投影レンズを追加的に含んでよく、この場合、道路上に投影されるべきビーム形状は、投影レンズの焦点に配置されるアパーチャ（特定形状の開口）から導出される。かかるランプユニットの一例は、図６に図示され、この場合、光源は、ビーム形成器６０２を備える単一のＬＥＤモジュール６０１であり、投影レンズ６０３は、光学スイッチング素子６０４の下流に配置される。光学スイッチング素子６０４は、図２−図４に関連して上述した任意の種類の液晶素子を含んでよい。更に、投影レンズは、光学スイッチング素子に近接して配置されるべきである。好ましくは、光学スイッチング素子は、図６に示すように、投影レンズの平らな表面に光学的に接触する。ランプユニット及び光源は、例えば、光パターン６００を生成するために使用されてもよい。
【００４１】
当業者であれば、本発明は上述の好ましい実施例に決して限定されないことを理解するだろう。これに対して、多くの修正及び変形は、添付のクレームの範囲内で可能である。本発明によるＡＦＳを備える２つのヘッドライトを有する車両では、例えば、各ヘッドライトは、他方から独立して機能するように構成されてもよい。更に、本発明による機能性を備えるテールランプを提供することも可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】３つの異なるビームパターンのうちの１つで道路を照明する車を示す図。
【図１ｂ】３つの異なるビームパターンのうちの１つで道路を照明する車を示す図。
【図１ｃ】３つの異なるビームパターンのうちの１つで道路を照明する車を示す図。
【図２ａ】本発明の実施例による２つの異なる液晶素子のうちの１つの構成を示す図。
【図２ｂ】本発明の実施例による２つの異なる液晶素子のうちの１つの構成を示す図。
【図３ａ】本発明のその他の実施例による液晶質屈折率傾斜（ＧＲＩＮ）素子を示す図。
【図３ｂ】本発明のその他の実施例による液晶質屈折率傾斜（ＧＲＩＮ）素子を示す図。
【図３ｃ】本発明のその他の実施例による液晶質屈折率傾斜（ＧＲＩＮ）素子を示す図。
【図４ａ】本発明の更なるその他の実施例による非等方散乱素子を示す図。
【図４ｂ】本発明の更なるその他の実施例による非等方散乱素子を示す図。
【図５】本発明による現在の好ましい実施例により配置された車両用アダプティブ・フロントライティングシステムのブロック図。
【図６】本発明の一実施例による投影レンズを含むランプユニットを示す図。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月22日(2008.10.22)
【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】
車両用アダプティブ・フロントライティングシステム用ランプユニットであって、
光源により放出される光を受けるように構成された第１の液晶素子を含み、該液晶素子は、該液晶素子を光が通過するときに、入射光を実質的に屈折させること無く入射光を透過するように構成される第１の状態と、入射光を屈折させるように構成される第２の状態とを有し、
前記液晶素子は、アダプティブ・フロントライティングシステムから受ける信号に基づいて制御され、
当該ランプユニットは、前記第１の液晶素子により放出される光を受けるように構成された少なくとも第２の液晶素子を更に含み、
前記第１及び第２の液晶素子の一方は、前記第２の状態で、該液晶素子を光が通過するときに入射光の方向を変化させるように構成され、前記第１及び第２の液晶素子の他方は、前記第２の状態で、該液晶素子を光が通過するときに入射光の分布を変化させるように構成される、ランプユニット。
【請求項２】
前記液晶素子は、表面逃げ構造を含む、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項３】
前記表面逃げ構造は、三角形断面、四角形断面、円形断面及び楕円形断面のうちの少なくとも１つを備える直線格子構造を含む、請求項２に記載のランプユニット。
【請求項４】
前記液晶素子は、非等方散乱素子である、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項５】
前記液晶素子は、第１及び第２表面を有するGRIN光学素子である、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項６】
前記液晶素子は、前記液晶素子の状態を切り替えるための電圧を受けるように適合された少なくとも２つの電極を含む、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項７】
前記GRIN光学素子は、該素子の両端間に電場を印加する直線電極を該素子の両面に含む、請求項５及び６に記載のランプユニット。
【請求項８】
前記GRIN光学素子は、該素子の両端間に電場を印加する櫛形電極を該素子の表面の少なくとも一方に含む、請求項５及び６に記載のランプユニット。
【請求項９】
前記光源は、少なくとも１つのＬＥＤ、無機ＬＥＤ、高強度放電ランプ及びプラズマランプのうちの１つである、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項１０】
投影レンズを更に含み、該レンズは、好ましくは、前記液晶素子に直接光接触するように配置される、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載のランプユニット。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載のランプユニットと、
前記液晶素子にスイッチング電圧を印加するように適合された制御ユニットとを含む、車両用アダプティブ・フロントライティングシステム。
【請求項１２】
車両の状態を示す信号を提供するセンサを更に含み、
前記制御ユニットは、該信号を受信し、該受信した信号に基づいて前記液晶素子に前記スイッチング電圧を印加するように適合される、請求項１１に記載のアダプティブ・フロントライティングシステム。
【請求項１３】
前記センサは、舵角センサ、車速用センサ、道路屈曲センサ、半径方向力センサ、傾斜センサ、GPSセンサ、光センサ及び天気センサを含む集合から選択される、請求項１２に記載のアダプティブ・フロントライティングシステム。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のうちのいずれか１項に記載のアダプティブ・フロントライティングシステムを含む車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一局面によれば、車両用アダプティブ・フロントライティングシステム用ランプユニットであって、
光源により放出される光を受けるように構成された第１の液晶素子を含み、該液晶素子は、該液晶素子を光が通過するときに、入射光を実質的に屈折させること無く入射光を透過するように構成される第１の状態と、入射光を屈折させるように構成される第２の状態とを有し、
前記液晶素子は、アダプティブ・フロントライティングシステムから受ける信号に基づいて制御され、
当該ランプユニットは、前記第１の液晶素子により放出される光を受けるように構成された少なくとも第２の液晶素子を更に含み、
前記第１及び第２の液晶素子の一方は、前記第２の状態で、該液晶素子を光が通過するときに入射光の方向を変化させるように構成され、前記第１及び第２の液晶素子の他方は、前記第２の状態で、該液晶素子を光が通過するときに入射光の分布を変化させるように構成される、ランプユニットが提供される。
【国際調査報告】
2009534790.tif 000015
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2009534790.tif 000017