(57)【要約】  簡易な構成で、明瞭なカットオフラインを形成する照明装置、車両及び制御方法を提供する。ヘッドライトは、レーザー光源（１１）、可動ミラー（１２）、蛍光体を備える。レーザー光源（１１）は、レーザー光を発生し、可動ミラー（１２）に照射する。可動ミラー（１２）は、制御部の制御によって、ミラー面を高速に回転させる。可動ミラー（１２）は、レーザー光源（１１）から発生したレーザー光を反射して、蛍光体を照射する。蛍光体は、可動ミラー（１２）によって反射されたレーザー光が照射されて励起し、レーザー光を蛍光に変換する。制御部（２４）は、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在する場合には、その位置に応じたレーザー光源（１１）の出力パターンをメモリ（２２）から読み出し、読み出した出力パターンに従って、レーザー光源（１１）を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を発生するレーザー光源と、
前記レーザー光を反射し、かつ可動するミラー面を有する可動ミラーと、
第１領域と、前記第１領域の外側に位置する第２領域とを備えた蛍光体であって、前記可動ミラーによって反射された前記レーザー光が照射される位置に配置され、かつ前記レーザー光を蛍光に変換する蛍光体と、
前記蛍光の照射方向に存在する物体を検知するセンサと、
検知された前記物体が人または車両である場合、前記第１領域への前記レーザー光の照射を回避し、前記第２領域の前記蛍光体が発する前記蛍光の光強度が不均一になるように可動ミラーまたはレーザー光源を制御する制御部と、
を具備する照明装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記レーザー光源の出力を、前記物体の位置に応じた出力パターンで制御して、前記第２領域が発する前記蛍光の光強度を不均一にする、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記可動ミラーの駆動スピードを、前記物体の位置に応じた駆動スピードパターンで制御して、前記第２領域が発する前記蛍光の光強度を不均一にする、
請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２領域が発する前記蛍光の光強度を不均一にする場合と、均一にする場合とで、前記蛍光の総光量を一定にする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置を具備し、
前記蛍光の照射方向を外側に向けて前記照明装置が配置された車両。
【請求項６】
レーザー光源と、可動ミラーと、蛍光体と、センサと、制御部と、を備え、
前記蛍光体は、第１領域と、前記第１領域の外側に位置する第２領域とを備えた
照明装置の制御方法であって、
前記レーザー光源より発生し、かつ前記可動ミラーによって反射されたレーザー光が前記蛍光体を照射して蛍光を発生させ、前記蛍光が物体を照射し、前記センサが物体を検知したとき、
前記制御部は、検知された前記物体が人または車両である場合に、第１領域へのレーザー光の照射を回避し、第２領域の蛍光体が発する前記蛍光の光強度が不均一になるように可動ミラー制御する
ことを特徴とする照明装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明装置、車両及び照明装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、効率の良さ及び指向性の高さから、自動車用ヘッドライトに適用する光源としてレーザー光源が注目されている。レーザー光源を適用した場合、その指向性の高さを生かし、また、可動ミラーを用いることでヘッドライトにて照らす場所(配光)を走行中に変化させることができ、その変化のパターン(配光パターン)を制御できることが知られている。【０００３】
本開示に関連する先行文献として特許文献１が挙げられる。特許文献１には、半導体光源からの光を反射するミラーを往復回動させ、ミラーの運動周期を分割した複数の調光区間ごとに半導体光源のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御し、ミラーの周期運動に半導体光源のＯＮ／ＯＦＦ制御を組合せ、車両周辺の照度分布を調整する車両用灯具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６１０９号公報
【発明の概要】
【０００５】
一般に、レーザー光源を自動車用ヘッドライトに適用する場合、レーザー光源から発したレーザー光によって蛍光体を励起させて、白色光源を得る。
【０００６】
しかしながら、レーザー光源と蛍光体を用いた自動車用ヘッドライトでは、シェードを用いなければ、光がぼやけてしまい、幻惑防止用のカットオフラインが実現できないという問題があった。また、このヘッドライトにおいて、シェードまたはフィルタなどを用いれば、幻惑防止用のカットオフラインを実現できるが、部品点数が増大し、構成が複雑になるという問題があった。
【０００７】
本開示の目的は、簡易な構成で、明瞭なカットオフラインを形成する照明装置、照明装置を搭載した車両及び照明装置の制御方法を提供することである。
【０００８】
本開示の一態様に係る照明装置は、レーザー光源と、可動ミラーと、蛍光体と、センサと、制御部と、を具備する。レーザー光源は、レーザー光を発生する。可動ミラーは、レーザー光を反射し、かつ可動するミラー面を有する。蛍光体は、第１領域と、第１領域の外側に位置する第２領域とを備え、可動ミラーによって反射されたレーザー光が照射される位置に配置される。また、蛍光体は、レーザー光を蛍光に変換する。センサは、蛍光の照射方向に存在する物体を検知する。制御部は、検知された物体が人または車両である場合、第１領域へのレーザー光の照射を回避し、第２領域の蛍光体が発する蛍光の光強度が不均一になるように可動ミラーを制御する。
【０００９】
本開示の一態様に係る制御方法は、レーザー光源と、可動ミラーと、蛍光体と、センサと、制御部と、を備え、蛍光体は第１領域と、第１領域の外側に位置する第２領域とを備えた照明装置の制御方法であって、以下を特徴とする。すなわち、レーザー光源より発生し、かつ可動ミラーによって反射されたレーザー光が蛍光体を照射して蛍光を発生させ、当該蛍光が物体を照射し、センサが物体を検知する。そのとき、制御部は、検知された物体が人または車両である場合に、第１領域へのレーザー光の照射を回避し、第２領域の蛍光体が発する蛍光の光強度が不均一になるように可動ミラーまたはレーザー光源を制御する。
【００１０】
本開示によれば、簡易な構成で、明瞭なカットオフラインを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態１に係る車両の正面図
【図２】図１の車両左側のヘッドライトの、II−II線に沿った断面図
【図３】本開示の実施の形態１に係るヘッドライトを制御するための構成を示すブロック図
【図４】図３のメモリに記憶されたレーザー光源の出力パターンの一例、及び、可動ミラーの回転スピードパターンの一例を示す図
【図５】図４に示したレーザー光源の出力パターンを適用した場合の白色光の光強度変化の様子を示す図
【図６】図３の制御部における制御手順を示すフロー図
【図７】本開示の実施の形態１に係るヘッドライトの光学シミュレーション結果を示す図
【図８】本開示の実施の形態２に係る制御部における制御手順を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る車両の正面図である。ここで、車両は、道路上に水平に配置されているものとする。なお、以下、車両が配置されている面を水平面といい、当該水平面に垂直な方向を垂直方向ということにする。図１において、車両の本体ボディ１の前部の左右両側には、ヘッドライト２が配置されている。ヘッドライト２は、光の照射方向が車両の外側を向いて配置される。
【００１４】
図２は、図１の車両左側のヘッドライト２の横断面図（II−II断面図）である。以下、図２を参照して、ヘッドライト２の構成について説明する。ただし、車両右側のヘッドライトの構成は、車両左側のヘッドライトの構成と左右対称であるため、ここではその詳細な説明は省略する。ヘッドライト２は、レーザー光源１１、可動ミラー１２、蛍光体１３及びレンズ１４を備える。
【００１５】
レーザー光源１１は、レーザー光を発生し、可動ミラー１２に照射する。レーザー光源１１は、例えばIII族窒化物半導体により構成される半導体レーザー素子であり、レーザー光は、例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ）である。
【００１６】
可動ミラー１２は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、図示せぬ制御部の制御によって、ミラー面を１軸または２軸を中心として高速に回転させる。可動ミラー１２は、レーザー光源１１から発生したレーザー光を反射して、蛍光体１３を照射する。なお、以下においては、ミラー面が垂直方向の１軸を中心に回転するものとして説明する。
【００１７】
蛍光体１３は、可動ミラー１２によって反射されたレーザー光が照射されて励起し、レーザー光を蛍光に変換する。ここでは、蛍光体１３は、青色のレーザー光を白色光に変換し、白色光源となるものとする。蛍光体１３を構成する蛍光体材料として、例えばＹＡＧ蛍光体、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ３蛍光体がある。ただし、蛍光体１３は、レーザー光を白色光に限らず、淡黄色光、オレンジ光などに変換してもよい。
【００１８】
また、蛍光体１３は、例えば水平向を長手方向とする長方形の形状を有している。
【００１９】
レンズ１４は、蛍光体１３によって発せられた白色光を拡散して、車両前方を照射する。レンズ１４の光軸１５は、例えば上記長方形の中心（すなわち蛍光体１３の中心）を通る。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態１に係るヘッドライト２を制御するための構成を示すブロック図である。操作器２１は、ヘッドライト２のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチである。
【００２１】
メモリ２２は、ヘッドライト前方、すなわち、白色光の照射方向に先行車、対向車などの他の車両または人が存在する位置に応じた、レーザー光源１１の複数の出力パターンを記憶している。
【００２２】
センサ２３は、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在するかどうかを検知し、他の車両または人が存在する場合にはその位置を検知する。
【００２３】
レーザー光源１１は、制御部２４の制御に従って、レーザー光の出力を切り替える。
【００２４】
可動ミラー１２は、制御部２４の制御に従って、ミラーの回転スピードを切り替える。
【００２５】
制御部２４は、操作器２１がヘッドライト２をＯＮに切り替えたら、ＯＮ信号の入力を受けて、センサ２３からヘッドライト前方に他の車両または人が存在するかどうかの情報を取得し、他の車両または人が存在する場合にはその位置情報も取得する。制御部２４は、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在する場合には、その位置に応じたレーザー光源１１の出力パターンをメモリ２２から読み出し、読み出した出力パターンに従って、レーザー光源１１を制御する。
【００２６】
図３のメモリ２２に記憶されたレーザー光源１１の出力パターンの一例を図４に示す。図４では、蛍光体１３上の中心（上記のような長方形状の蛍光体だと長方形の中心）の位置を座標０とし、座標０においてレーザー光の照射方向を向いたときに、例えば、蛍光体１３上の右方を正の座標で示し、蛍光体１３上の左方を負の座標で示す。また、図４中、出力パターンの数値「０」は、レーザー光源１１の出力を０にすることを表し、出力パターンの数値「１」は、レーザー光源１１の出力を１００％（光強度を補正しない場合における通常の出力を１００％とする）にすることを表し、出力パターンの数値「２」は、レーザー光源１１の出力を２００％にすることを表す。
【００２７】
光強度を補正しない従来の出力パターンでは、座標−１〜１の第１領域を数値「０」とし、それ以外の全ての座標を数値「１」としている。これに対して、光強度を補正する出力パターンでは、座標−１〜１の第１領域を数値「０」、座標−２、２を数値「０」、座標−４、−３、３、４を数値「２」、座標−５、５を数値「０」、座標−６、６を数値「２」、座標−７、７を数値「０」、座標−８、８を数値「１」としている。なお、座標−７〜−２及び座標２〜７は第２領域としている。
【００２８】
このように、光強度を補正する場合には、他の車両または人への照射方向に相当する蛍光体１３上の領域である第１領域に照射するレーザー光源１１の出力を０にし、かつ、レーザー光源１１の出力を変動させて、第１領域の外側の蛍光体１３における所定の領域である第２領域に照射する。これにより、第１領域と第２領域との境界における白色光の光強度が急岐となり、ランバーシアン分布による広がりを低減し、明瞭なカットオフラインを形成することができる。なお、このとき、白色光の総光量は補正の前後で変わらない。これにより、レーザー光源１１の出力の上げすぎによる系の破壊を防止することができる。
【００２９】
図４に示したレーザー光源１１の出力パターンを適用した場合の白色光の光強度変化の様子を図５に示す。図５において、横軸は座標を表し、縦軸は白色光の光強度［％］を表している。また、点線は光強度補正なしの場合の白色光の光強度変化の様子を示し、実線は光強度補正ありの場合の白色光の光強度変化の様子を示している。なお、光強度１００％は、例えば、国または機関が定める規則で要求される光強度である。
【００３０】
白色光の発光を回避したい第１領域を座標−１〜１の間とした場合、光強度補正なしの場合には、光強度が０になっておらず、白色光が発光されてしまっている。これに対して、光強度補正ありの場合には、光強度がほぼ０になっており、白色光が発光されていない。なお、白色光の発光を回避したい第１領域の外側の所定の領域である第２領域において、蛍光体から発せられる白色光の光強度が不均一、すなわち、ムラがあることが分かる。
【００３１】
次に、上述した制御部２４における制御手順について、図６を用いて説明する。制御部２４は、操作器２１からヘッドライト２がＯＮであることを示すＯＮ信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ０１）。
【００３２】
ステップＳ０１において、ＯＮ信号を入力したと判定された場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、制御部２４は、レーザー光源１１及び可動ミラー１２を起動する（ステップＳ０２）。
【００３３】
続いて、制御部２４は、ヘッドライト前方に他の車両または人を検知したことを示す検知情報がセンサ２３から入力されたか否かを判定する（ステップＳ０３）。
【００３４】
ステップＳ０３において、検知情報が入力されたと判定された場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、制御部２４は、メモリ２２から光強度補正ありのレーザー光源１１の出力パターンを読み出し、読み出した出力パターンに従って、レーザー光源１１の出力を制御し（ステップＳ０４）、フローはステップＳ０１に戻る。
【００３５】
ステップＳ０３において、検知情報が入力されていないと判定された場合（ステップＳ０３：ＮＯ）、フローはステップＳ０１に戻る。
【００３６】
ステップＳ０１において、ＯＮ信号が入力されていないと判定された場合（ステップＳ０１：ＮＯ）、制御部２４は、レーザー光源１１及び可動ミラー１２を停止して（ステップＳ０５）、制御手順を終了する。
【００３７】
図７は、本発明の実施の形態１に係るヘッドライト２の光学シミュレーション結果を示す図である。図７において（ａ）は、光強度補正なしの場合の光学シミュレーション結果を示し、図７において（ｂ）は、光強度補正ありの場合の光学シミュレーション結果を示している。図７の（ａ）では、図中の点線枠で示すカットオフ領域にぼやけが発生している。これに対して、図７の（ｂ）では、図中の点線枠で示すカットオフ領域におけるぼやけが低減しているのが分かる。
【００３８】
このように、実施の形態１によれば、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在する場合、他の車両または人への照射方向に相当する蛍光体１３上の領域を第１領域とし、第１領域の外側の蛍光体１３における所定の領域を第２領域とする。このとき、第１領域には、レーザー光源１１の出力を０にして照射し、第２領域には、他の車両または人の位置に応じた出力パターンでレーザー光源１１の出力を変動させて、第２領域の蛍光体１３が発する白色光の光強度を不均一にする。これらのことにより、シェードまたはフィルタなどの部品を追加することなく、簡単な構成でカットオフラインを明瞭に形成することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
実施の形態１では、レーザー光源の出力を制御する場合について説明した。本開示の実施の形態２では、可動ミラーの回転スピードを制御する場合について説明する。
【００４０】
本開示の実施の形態２に係るヘッドライトの構成は、実施の形態１の図２、図３の構成と同様であるため、適宜、これらの図面を参照して説明する。
【００４１】
図３を参照するに、メモリ２２は、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在する位置に応じた、可動ミラー１２の複数の回転スピードパターンを記憶している。
【００４２】
制御部２４は、操作器２１がヘッドライト２をＯＮに切り替えたら、ＯＮ信号の入力を受けて、センサ２３からヘッドライト前方に他の車両または人が存在するかどうかの情報を取得し、他の車両または人が存在する場合にはその位置情報も取得する。制御部２４は、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在する場合には、その位置に応じた可動ミラー１２の回転スピードパターンをメモリ２２から読み出し、読み出した回転スピードパターンに従って、可動ミラー１２を制御する。
【００４３】
メモリ２２に記憶された可動ミラー１２の回転スピードパターンの一例を図４に示す。図４では、他の車両または人の位置（中心位置）に白色光を照射するためにレーザー光を照射する蛍光体１３上の位置を座標０とし、座標０においてレーザー光の照射方向を向いたときに、例えば、蛍光体１３上の右方を正の座標で示し、蛍光体１３上の左方を負の座標で示す。また、図中、回転スピードパターンの数値「０」は、可動ミラー１２の回転スピードを最大スピードの例えば１００％かつレーザー光源１１を出力０にすることを表し、回転スピードパターンの数値「１」は、可動ミラー１２の回転スピードを最大スピードの例えば１００％にすることを表し、回転スピードパターンの数値「２」は、可動ミラー１２の回転スピードを最大スピードの例えば５０％にすることを表す。なお、数値「１」及び数値「２」では、レーザー光源１１の出力は１００％とする。
【００４４】
このように、回転スピードパターンの数値「０」〜数値「２」を設定することにより、可動ミラー１２の回転スピードが遅くなると蛍光体１３が発する白色光の光強度が強くなるため、数値「１」における白色光の光強度を１倍とすると、数値「２」における白色光の光強度は２倍となる。なお、数値「０」では、白色光の光強度が０となる。
【００４５】
光強度補正をしない従来の回転スピードパターンでは、座標−１〜１の第１領域を数値「０」とし、それ以外の座標を数値１としている。これに対して、補正をする回転スピードパターンでは、座標−１〜１の第１領域を数値「０」、座標−２、２を数値「０」、座標−４、−３、３、４を数値「２」、座標−５、５を数値「０」、座標−６、６を数値「２」、座標−７、７を数値「０」、座標−８、８を数値「１」としている。なお、座標−７〜−２及び座標２〜７は第２領域としている。
【００４６】
このように、光強度を補正する場合には、他の車両または人への照射方向に相当する蛍光体１３上の領域である第１領域に照射するレーザー光源１１の出力を０にし、かつ、可動ミラー１２の回転スピードを変動させて、第１領域の外側の蛍光体１３における所定の領域である第２領域に照射する。これにより、第１領域と第２領域との境界における白色光の光強度が急岐となり、ランバーシアン分布による広がりを低減し、明瞭なカットオフラインを形成することができる。なお、このとき、白色光の総光量は補正の前後で変わらないものとする。
【００４７】
次に、上述した制御部２４における制御手順について、図８を用いて説明する。ただし、図８において、図６と共通する部分には図６と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
ステップＳ０３において、検知情報が入力されたと判定された場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、制御部２４は、メモリ２２から補正ありの可動ミラー１２の回転スピードパターンを読み出し、読み出した回転スピードパターンに従って、可動ミラー１２の回転スピードを制御し（ステップＳ１１）、フローはステップＳ０１に戻る。
【００４９】
このように、実施の形態２によれば、ヘッドライト前方に他の車両または人が存在する場合、他の車両または人への照射方向に相当する蛍光体１３上の領域を第１領域とし、第１領域の外側の蛍光体１３における所定の領域を第２領域として、第１領域には、レーザー光源１１の出力を０にして照射する。このとき、第２領域には、他の車両または人の位置に応じた回転スピードパターンで可動ミラー１２の回転スピードを変動させて、第２領域の蛍光体１３が発する白色光の光強度を不均一することにより、シェードまたはフィルタなどの部品を追加することなく、簡単な構成でカットオフラインを明瞭に形成することができる。
【００５０】
以上、本開示にかかる実施の形態について説明した。
【００５１】
なお、上記各実施の形態では、照明装置として車両のヘッドライトを例に説明したが、本開示はこれに限らず、照明装置としては、車両のブレーキランプ、テールランプ、フォグランプ、ターンシグナルランプ、ポジションランプ、車両以外のライトであってもよい。
【００５２】
また、上記各実施の形態では、可動ミラー１２がＭＥＭＳミラーである場合にミラー面を鉛直方向の１軸を中心に回転させるものとして説明したが、本開示はこれに限らず、ミラー面を水平方向の１軸を中心に回転させてもよいし、鉛直方向と水平方向の２軸を中心に回転させてもよい。
【００５３】
また、上記各実施の形態では、可動ミラー１２をＭＥＭＳミラーとして説明したが、本開示はこれに限らず、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）等のミラーを用いてもよい。可動ミラー１２がＤＭＤである場合には、制御部２４の制御によって、レーザー光源１１から照射されたレーザー光を反射して照射するエリアを２次元的に選択することができる。
【００５４】
また、上記各実施の形態では、レーザー光源１１の一例として、青色（波長４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ）発光のIII族窒化物半導体により構成される半導体レーザー素子としたが、これに限らず、波長４００ｎｍ〜４３０ｎｍの青紫色または紫色を発光する半導体レーザー素子であってもよい。また、波長４００ｎｍ以下の紫外線を発光する半導体レーザー素子であってもよい。レーザー光源１１が波長４３０ｎｍ以下の光を発光する場合、蛍光体１３として青色の光を発光する蛍光体、緑色の光を発光する蛍光体、および赤色の光を発光する蛍光体を用い、青色光、緑色光および赤色光を発光させ、ヘッドライト２より白色光として取り出してもよい。
【００５５】
また、本開示にかかる発明は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせてもよい。すなわち、レーザー光源の出力と、可動ミラーの回転スピードとの両方を同時に制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本開示にかかる発明は、簡易な構成で、ヘッドライトにおける幻惑防止用の明瞭なカットオフラインを形成するのに有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１  本体ボディ
２  ヘッドライト
１１  レーザー光源
１２  可動ミラー
１３  蛍光体
１４  レンズ
１５  光軸
２１  操作器
２２  メモリ
２３  センサ
２４  制御部
【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】
2016113818.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2016113818.tif 000011
2016113818.tif 000012