(57)【要約】【課題】  投光による対向車への眩惑の喚起を防止することができる前照灯装置を提供する。【解決手段】  光源９と、光源９から発せられた光を車体の前方へ反射する反射体１０と、を有する前照灯２と、前照灯２に設けられ、反射体１０によって反射光が入射し、入射した光を偏向して出射可能な光変調器３と、反射体１０を、水平軸線まわりに角変位させるモータＭと、車体の傾斜角度を検出する加速度センサ６と、車体の角速度を検出するジャイロセンサ７と、加速度センサ６の検出信号に基づく傾斜角度の平均値に応じて反射体１０を制御するとともに、加速度センサ６の検出信号およびジャイロセンサ７の検出信号に基づく傾斜角度の補正値に応じて光変調器３を制御する制御部８と、を備える。【選択図】      図１
2022001460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に設けられる前照灯であって、光源と、前記光源から発せられた光の方向を機械的に制御する第１光制御装置と、前記第１光制御装置から放射された光の方向を電気的に制御する第２光制御装置と、を有する前照灯と、
前記車体の傾斜角度を検出する第１センサと、
前記車体の角速度を検出する第２センサと、
前記第１センサの検出信号に基づく前記傾斜角度の平均値に応じて前記第１光制御装置を制御するとともに、前記第１センサの検出信号および前記第２センサの検出信号に基づく前記傾斜角度の補正値に応じて前記第２光制御装置を制御する制御部と、を備えている前照灯装置。
【請求項２】
前記第１光制御装置は、前記光源から発せられた光を前記車体の前方へ反射する反射体を含み、
前記第２光制御装置は、前記反射体によって反射された光を変調して出射する光変調器を含み、
前記反射体を、水平軸線まわりに角変位させる駆動部を備えている、請求項１に記載の前照灯装置。
【請求項３】
前記制御部は、対向車両を検知したときに、前記光変調器から出射される光が対向車両に過照射による眩惑を生じさせることを回避する、請求項１または２に記載の前照灯装置。
【請求項４】
前記光変調器は、前記光変調器から出射される光の光路が、ロービーム光路からハイビーム光路までの範囲内の光路となるように偏向し、
前記制御部は、前記対向車両に対する眩惑を回避するときに、前記光変調器から出射される光の光路を、前記ロービーム光路に偏向する、請求項３に記載の前照灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記反射体が前記眩惑を回避する目標角変位量を算出し、算出した目標角変位量と前記検出された角変位量との差が減少するように、前記光変調器の偏向角度を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の前照灯装置。
【請求項６】
前記光変調器は、液晶レンズを含んでいる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の前照灯装置。
【請求項７】
前記光変調器は、液晶プリズムを含んでいる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の前照灯装置。
【請求項８】
前記第１センサは、前記車体の加速度を検出する加速度センサであり、
前記第２センサは、前記車体の角速度を検出する角速度センサであり、
前記制御部は、前記加速度の信号に基づいて前記車体の傾斜角度の平均値を算出し、算出した前記傾斜角度の平均値に対応する第１制御信号によって前記駆動部を制御し、前記加速度の信号および前記角速度の信号に基づいて前記傾斜角度を補正し、補正した前記傾斜角度に対応する第２制御信号によって前記光変調器を制御する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の前照灯装置。
【請求項９】
前記加速度センサは、車体の進行方向の第１加速度ａｘと車体の鉛直方向の第２加速度ａｚを検出し、
前記角速度センサは、前記車体の進行方向まわりの角速度ωを検出し、
前記制御部は、前記第１加速度ａｘおよび前記第２加速度ａｚから前記傾斜角度α（ただし、αはｔａｎ−１（ａｘ／ａｚ）で表される）の平均値を算出し、算出した前記傾斜角度αの平均値に対応する前記第１制御信号によって前記駆動部を制御し、前記第１加速度ａｘと前記第２加速度ａｚと前記角速度ωに基づいて前記傾斜角度αを補正し、補正した前記傾斜角度αに対応する前記第２制御信号によって前記光変調器を制御する、請求項８に記載の前照灯装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記対向車両に対する眩惑を回避するときに、前記光変調器から出射される光の照射範囲を小さくする、請求項３に記載の前照灯装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記反射体が前記眩惑を回避する目標照射範囲を算出し、算出した目標照射範囲と前記検出された角変位量から推計される照射範囲との差が減少するように、前記光変調器の照射範囲を制御する、請求項１０に記載の前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自動車等の車両に装備される前照灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両における対向車両への眩惑を抑制するために、光源の出射光の指向方向を制御する前照灯装置が、例えば特許文献１，２に提案されている。
【０００３】
特許文献１には、車両に備えられる光源の光束の指向方向を、モータ等のアクチュエータを制御して補正する車両用灯火装置が記載されている。車両用灯火装置は、車両の進行方向前方の交差点のうち特に一時停止の必要な箇所を検知設定し、この検知設定した一時停止の必要な箇所及び車両の走行状態に応じて光源の点灯消灯制御及びアクチュエータの駆動を制御して、ヘッドランプからの光軸及び照射範囲を変更し、車両が検知設定した一時停止の必要な箇所付近を走行中および停止中に、通常走行時のヘッドランプの照射範囲よりも車両の近傍かつ交差点内の路面上の所望位置に投光を行うように構成されている。
【０００４】
特許文献２には、透明な複数の電極を備える第１基板と、透明な共通電極を備える第２基板と、第１基板および第２基板の間に配置される液晶層とを有する液晶レンズを備え、液晶層の印加電圧によって、液晶レンズからの出射光の指向性を変化させる照明装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０６８９４号公報
【特許文献２】特許２０１３−７３７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２に記載される従来技術では、ピッチ角度の変動に対する応答性が低いために、車両の前照灯であるヘッドランプからの出射光の指向方向の補正が時間的に間に合わず、対向車両への眩惑を回避できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の前照灯装置は、車体に設けられる前照灯であって、光源と、前記光源から発せられた光の方向を機械的に制御する第１光制御装置と、前記第１光制御装置から放射された光の方向を電気的に制御する第２光制御装置と、を有する前照灯と、
前記車体の傾斜角度を検出する第１センサと、
前記車体の角速度を検出する第２センサと、
前記第１センサの検出信号に基づく前記傾斜角度の平均値に応じて前記第１光制御装置を制御するとともに、前記第１センサの検出信号および前記第２センサの検出信号に基づく前記傾斜角度の補正値に応じて前記第２光制御装置を制御する制御部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の前照灯装置によれば、車体の傾斜角度の平均値に応じて、制御に比較的時間がかかる第１光制御装置の機械的な駆動を制御することによって、第１光制御装置から出射される光の光軸の角度の制御（粗制御である第１制御）を行うとともに、車体の傾斜角度の角速度に応じて、短時間での制御が可能な第２光制御装置から出射される光の制御（高速制御及び精密制御である第２制御）を行うことができる。これにより、第２光制御装置から出射される光の方向を高速かつ精密に制御することができる。また、対向車両を検知したときに、対向車両に過照射による眩惑を生じさせることを効果的に回避することができる。例えば、制御部は、対向車両に対する眩惑を回避するときに、第２光制御装置から出射される光の光路を、ロービーム光路に偏向することができる。また、制御部は、対向車両に対する眩惑を回避するときに、第２光制御装置から出射される光の照射範囲を小さくすることができる。これらにより、第２光制御装置から出射される光の光路の光軸が眩惑抑制角度以下に切換えられ、および／または光変調器から出射される光の照射範囲が眩惑抑制照射範囲以下に切換えられる。その結果、対向車両への眩惑を効果的に回避または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施形態の前照灯装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す前照灯装置の構成を模式的に示す系統ブロック図である。
【図３】制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４Ａ】制御部による反射体の補正量を示すグラフである。
【図４Ｂ】制御部による光変調器の補正量を示すグラフである。
【図４Ｃ】制御部による合計の補正量を示すグラフである。
【図５】本開示の他の実施形態の前照灯装置に備えられる制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６Ａ】制御部による前照灯の照射方向に傾けるべき角度を示すグラフである。
【図６Ｂ】制御部によるモータの補正量を示すグラフである。
【図６Ｃ】制御部による光変調器の補正量を示すグラフである。
【図７】本開示の他の実施形態の前照灯装置に用いられる光変調器の概略的構成を示す系統ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本開示の車両等に用いられる前照灯装置、所謂ヘッドライトの実施形態について説明する。本開示において、「車両」とは、乗用普通四輪自動車に限らず、バス、トラック、トレーラー等の大型車両、作業用特殊車両、自動二輪車等の、前照灯装置を装備した各種の車両をいう。
【００１１】
図１は本開示の実施形態の前照灯装置１の全体構成を示すブロック図であり、図２は図１に示す前照灯装置１の構成を模式的に示す系統ブロック図である。本実施形態では、一例として、前照灯装置１が乗用普通四輪自動車に装備される場合について説明する。本実施形態の前照灯装置１は、前照灯２、光変調器３、駆動部４、傾斜角センサ５、第１センサとしての加速度センサ６、第２センサとしての角速度センサ（以下、ジャイロセンサともいう）７、制御部８および反射体１０を備える。
【００１２】
機械的な光制御装置である第１光制御装置は、図２に示すように、反射体１０を含み、反射体１０の反射光軸の角度を変動させるモータＭ等から成る駆動部４、モータ駆動回路１４、デコーダ１５、処理部１３を備える。反射体１０は、パラボラ型反射鏡等の凹面鏡であってよく、平面鏡、平面鏡と集光レンズを組み合わせた複合反射体であってもよい。電気的な光制御装置である第２光制御装置は、光変調器３を含み、増幅器１７、Ｄ／Ａ変換器１６、処理部１３を備える。光変調器３は、液晶レンズ、液晶プリズム、電気機械振動によって発生させた超音波等の音響により光を回折させる音響光学装置等であり、電気的に光を偏向、回折、収束等の変調が可能な装置である。処理部１３は、第１光制御装置および第２光制御装置で共用される。以下の実施形態では、第１光制御装置が凹面鏡型の反射体１０であり、第２光制御装置が液晶レンズ、液晶プリズムである例について説明する。
【００１３】
前照灯２は、車両の車体に設けられる、いわゆるヘッドライトまたはヘッドランプとも称され、光源９と、光源９から発せられた光を車体の前方へ反射する反射体１０と、光源９および反射体１０を収容するケーシング１１とを有する。光源９は、例えばバルブ（Bulb）とも称され、フィラメント型ランプ、放電型ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）型ランプのいずれであってもよい。
【００１４】
制御部８は、処理部１３、モータ駆動回路１４、デジタル／アナログ変換器（Digital Analog Converter；ＤＡＣ）１６を含んで構成される。処理部１３は、中央演算処理装置（Central Processing Unit；ＣＰＵ）によって実現される。処理部１３は、例えば以下の処理を実行する。処理部１３は、加速度センサ６によって検出された車体の加速度とジャイロセンサ７によって検出された車体の加速度に基づいて、車体の傾斜角度αと眩惑抑制角度βとの差Δθ（＝｜α−β｜）を算出し、算出した差Δθが減少するように、例えばΔθが０°以下（マイナスであってもよい）となるように、光変調器３の偏向角度γを制御する。なお、車体の傾斜角度αは、鉛直方向（重力方向）に直交する水平面に対する傾斜角度である。
【００１５】
デコーダ１５は、図１に示す傾斜角センサ５として機能し、反射体１０の反射光軸の傾斜角度の検出を行う。モータ駆動回路１４は、反射体１０の水平軸線１２ａまわりの角変位量、即ち車体のピッチ方向の傾斜角度αに応じた反射体１０の反射光軸の傾斜角度、とする傾斜角度信号（回転量信号）を、モータＭに出力する。モータＭは、回転量信号に応じた回転量でもって出力軸を回転させる。このとき、処理部１３は、対向車両を検知したときに、デコーダ１５で検出された反射体１０の反射光軸の傾斜角度が、反射体１０の反射光ビームＬ１の方向が対向車両に対する眩惑を回避する眩惑抑制角度β以下の出射光ビームＬ２となるように、モータ駆動回路１４および光変調器３を制御する。
【００１６】
なお、車体のピッチ方向は、車体の進行方向軸の軸線方向として定義してよい。車体の進行方向軸の軸線は、例えば、車体の重心または幾何学的中心を通る、進行方向に平行な軸線として定義してよい。車体のピッチ角度（傾斜角度）の大小は、車体の進行方向軸の軸線方向と鉛直方向に直交する水平面とのなす角度の大小で表される。
【００１７】
光変調器３は、前照灯２に設けられ、反射体１０によって反射された光が入射し、入射した光を偏向および／または照射範囲変更して出射可能に構成されている。駆動部４は、モータＭを有する。パラボラ形状等の形状の反射体１０は、例えば、裏面側の反射中心軸より上側の部位が水平軸線１２ａを有するヒンジ部１２に連結され、裏面側の反射中心軸より下側の部位がモータＭの出力軸の端部に連結され、裏面側の中心部が可動なように回動軸、ユニバーサルジョイント等（図示せず）に連結されている。モータＭは、その出力軸の回転によって、反射体１０の反射中心軸の方向を制御する。例えば、モータＭの出力軸は、回転軸回りの回転によって軸方向に進退する構成である。これにより、車体の前後軸（進行方向軸）に平行な軸線をＬ０としたとき、反射体１０を、車体のピッチ方向（図２の上下方向であって、Ｌ０と水平面とのなす角度の方向）と同方向または逆方向に角変位させることができる。
【００１８】
例えば、反射体１０を、車体のピッチ方向と逆方向に角変位させる場合であって、車体のピッチ方向が上向き（例えば、Ｌ０と水平面とのなす角度がプラス）になった場合、即ち車体の前部の地面からの高さが後部の地面からの高さよりも高い位置になった場合、反射体１０の反射中心軸がピッチ角度の変化の分だけ下向きになるように角変位させることができる。車体のピッチ方向が下向き（例えば、Ｌ０と水平面とのなす角度がマイナス）になった場合、即ち車体の前部の地面からの高さが後部の地面からの高さよりも低い位置になった場合、反射体１０の反射中心軸がピッチ角度の変化の分だけ上向きになるように角変位させることができる。
【００１９】
即ち、制御部８は、対向車両を検知していないときには、前照灯２の放射光の光路が、ハイビーム光路と常時なるように、モータ駆動回路１４および光変調器３を制御してもよい。また制御部８は、対向車両を検知したときには、前照灯２の放射光の光路が、ロービーム光路となるように、モータ駆動回路１４および光変調器３を制御してもよい。一般に、ハイビーム光路は車体の前方の１００ｍの距離にある障害物等を照射可能な光路であり、ロービーム光路は車体の前方の４０ｍの距離にある障害物等を照射可能な光路である。
【００２０】
加速度センサ６は車体の傾斜角度を検出する。ジャイロセンサ７は車体の進行方向まわりの角速度を検出する。加速度センサ６は、慣性センサの１種であり、直流の加速度が検出可能である。加速度センサ６の１種にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を応用したＭＥＭＳ加速度センサがあり、ＭＥＭＳ型加速度センサは加速度を検出する検出素子部と、検出素子部からの信号を増幅、調整して出力する信号処理部で構成される。検出素子部の検出方式としては、静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式等がある。静電容量検出方式は、センサ素子可動部と固定部の間の静電容量変化を検出する方式であり、センサ素子部はシリコン、ガラス等から成る。ピエゾ抵抗方式は、センサ素子可動部と固定部を繋ぐバネ部分に配置したピエゾ抵抗素子によって、加速度によりバネ部分に発生した歪みを検出する方式である。
【００２１】
加速度ａ（＝ｋ×ｘ／ｍ）は，既知のバネ係数ｋと、質量ｍを持った重りの移動距離ｘを計測することによって、算出される。例えば、静電容量型加速度センサは、２本の固定電極と、それらの間に配置され、加速度によって２本の固定電極の一方に近づくよう可動的に設置された可動電極と、を有する構成である。２本の固定電極のそれぞれに逆相のクロック信号を印加することによって、加速度によって可動電極がどちらかの固定電極に近付いたときに、可動電極が近付いた固定電極に印加されているクロック信号と同相の電荷変化が可動電極に発生する。この電荷変化を検出することによって、可動電極の移動距離から加速度に比例した出力電圧を得ることができる。
【００２２】
ジャイロセンサ７は、回転角速度を測定する慣性センサの一種である。即ち、ジャイロセンサ７はカーナビゲーションシステム等に使用され、車体の回転の動きを検出するものであり、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）における回転を１つのＩＣ（Integrated Circuit）を用いて検出することができる。ジャイロセンサ７の一種として、振動式ジャイロセンサがある。振動式ジャイロセンサには、シリコンに微細加工を施した構成であり、静電容量の変化を角速度の変化として検出する静電容量方式のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ジャイロセンサと、水晶等の圧電材料を使うピエゾ方式のジャイロセンサと、がある。振動式ジャイロセンサ以外には、地磁気式、光学式、機械式などがある。
【００２３】
振動式ジャイロセンサはコリオリの力（転向力）を利用して回転を検出する。コリオリの力は、移動している物体に回転を加えた際に、その物体の移動方向と回転軸の両方に直交する方向に発生する力である。例えば、振動しているＭＥＭＳ素子に外部から回転が加わると、ＭＥＭＳ素子にコリオリの力が加わり、そのコリオリの力を検出することによって、物体の角速度を算出できる。コリオリの力は加速度と比例しており、櫛歯構造の電極を利用してコリオリの力（加速度）により発生した変位を静電容量の変化として捉える。
【００２４】
ジャイロセンサ７の角速度出力はｄｐｓ（degree per second、°/秒）で表される。１秒間に１回転している物体の場合、角速度は３６０ｄｐｓとなる。ジャイロセンサ７の検出範囲は、カーナビゲーションシステムなどの車向けの場合、１００ｄｐｓ〜５００ｄｐｓ程度である。例えば、車体のピッチ角度が５°変化する場合、０．０１（５／５００）秒〜０．０５（５／１００）秒の時間でピッチ角度の変化を検出することができる。
【００２５】
制御部８は、加速度センサ６の検出信号に応答して駆動部４のモータＭを駆動制御するとともに、加速度センサ６の検出信号およびジャイロセンサ７の検出信号に応答して光変調器２を制御する。また制御部８は、対向車両を検知したときには、光変調器２から出射される光が対向車両に過照射による眩惑を生じさせることを回避する。
【００２６】
光変調器２は、光変調器２から出射される光の光路を、ロービーム光路からハイビーム光路までの範囲内で偏向し、制御部８は、対向車両に対する眩惑を回避するときに、光変調器２から出射される光の光路をロービーム光路に偏向してもよい。この場合、光変調器２から出射される光が対向車両の運転者等に過照射されて運転者等に眩惑を生じさせることを回避することができる。
【００２７】
光変調器２から出射される光の光路の光軸方向は、以下のように、加速度センサ６によって得られる車体の傾斜角度（ピッチ角度）の平均値（平均傾斜角度）と、加速度センサ６およびジャイロセンサ７によって得られる車体の傾斜角度の補正値と、によって制御される。平均値は、単位時間当たりの平均値（単位時間平均値）であってよく、または平均値を取得する時間幅を変化させてもよい。例えば、車体の振動の振幅（例えば、ピッチ角の変化幅）が大きく角速度が大きい小型の車両の場合、平均値を取得する時間幅を短くし、車体の振動の振幅が小さく角速度が小さい大型の車両の場合、平均値を取得する時間幅を長くしてもよい。また、車両の通過する道路状況によっても平均値を取得する時間幅を変化させてもよい。例えば、道路の凹凸、勾配の変化、曲がり具合等が小さく道路状況が良好な場合、平均値を取得する時間幅を長くし、道路状況が劣悪な場合、平均値を取得する時間幅を短くしてもよい。なお、以下の実施形態においては、平均値を単位時間平均値とした場合について説明する。
【００２８】
処理部１３は、加速度センサ６によって検出した車体の傾斜角度に基づいて、車体の傾斜角度の単位時間平均値（例えば、１秒〜３秒単位の平均値）を算出する。車体の傾斜角度αは、ｔａｎα＝ａｘ／ａｚ（ａｘは第１加速度であって車体の進行方向の加速度、ａｚは第２加速度であって車体の鉛直下方の加速度）で表され、加速度センサ６によってａｘ，ａｚを検出する。処理部１３は、加速度センサ６によって検出したａｘ，ａｚに基づいて、車体の傾斜角度αを算出するとともに、車体の傾斜角度αの単位時間平均値を算出する平均化処理部を備える。平均化処理部は、単位時間（例えば、１秒）中に５０回〜１０００回程度の平均化処理を行う。平均化処理によって、車体の傾斜角度αの単位時間平均値が得られる。
【００２９】
車体の傾斜角度の瞬間的な変動（０．０１秒〜０．１秒程度の変動）は、ジャイロセンサ７によって検出される。ジャイロセンサ７の検出信号は、傾斜角αを時間微分した値、即ち角速度ωになる。処理部１３に備わった補正処理部によって、ａｘ，ａｚ，ωから、車体の傾斜角αがトラッキング補正される。例えば、前回の傾斜角をα１、補正処理された傾斜角をα２とすると、以下の式１で表される。ただし、式１中のｃは補正係数（０．０５）である。
【００３０】
【数１】
2022001460.tif 000003
【００３１】
処理部１３には、加速度センサ６とジャイロセンサ７との各出力が入力される。処理部１３は、加速度センサ６の検出信号に基づく車体の傾斜角度の単位時間平均値に応じた第１制御信号によって、モータ駆動回路１４を介して、反射体１０の反射光軸が車体の平均傾斜角度を打ち消すマイナス平均傾斜角度となるように、駆動部４を駆動制御する。また、処理部１３は、加速度センサ６の検出信号及びジャイロセンサ７の検出信号に基づく車体の角速度に応じた第２制御信号によって、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）１６及び増幅器１７を介して、車体の傾斜角度の瞬間的な変動（角速度）のマイナス値を加えた車体の傾斜角度の補正信号を、光変調器２に入力する。
【００３２】
これにより、制御部８は、反射体１０の反射光軸の水平軸線１２ａまわりの角度を制御しながら、光変調器３から出射される光の偏向角度を制御する。即ち、制御部８は、対向車両を検知していないときには、光変調器３を介する前照灯２からの出射光の主ビーム光の出射方向が、例えば常時ハイビームとなるように制御する。これにより、反射体１０のモータＭなどを含む機械的な駆動部４を制御する第１制御の動作遅れを、光変調器３による出射光の偏向角度を制御する高速かつ精密な第２制御によって、補償することができる。また制御部８は、対向車両を検知したときには、光変調器３を介する前照灯２からの出射光の主ビーム光の出射方向が、対向車両に眩惑を与えない適切な角度、例えばロービーム光路等の対向車両よりも下方に傾斜した眩惑抑制角度β以下となるように、制御する。
【００３３】
第１制御と第２制御は同時的に行ってよいが、第１制御と第２制御との間に時間差（タイムラグ）があってもよい。例えば、第１制御の開始時点から１０ミリ秒〜３０ミリ秒程度遅れて、第２制御を開始してもよい。
【００３４】
光変調器３は、本実施形態では、液晶レンズによって実現される。液晶レンズは、第１基板と、第２基板と、第１基板および第２基板の間に封止された状態でそれらの基板間に介在する液晶層とを有する。液晶レンズは、液晶層に印加する電圧を変えることによって液晶層の位相差の分布を制御し、透過光の屈折方向を変えるレンズとして機能する。
【００３５】
第１基板および第２基板は、透光性の高い材料によって形成される。その材料としては、ガラス、アクリル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを用いることができる。第１基板と第２基板とは、同じ材料によって形成されてもよく、異なる材料によって形成されてもよい。
【００３６】
例えば、第１基板には共通電極が形成され、第２基板には複数の個別電極が形成される。共通電極および個別電極は、光透過性を有する金属箔膜、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）、インジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電性材料が用いられる。これらの電極は、真空蒸着法およびスパッタリング法などの物理的気相成長（Physical Vapor Deposition；ＰＶＤ）法、各種の化学的気相成長（Chemical Vapor Deposition；ＣＶＤ）法によって成膜して形成することができる。また、個別電極は、フォトリソグラフ法とエッチング法との組合せ、リフトオフ法などによってパターニングすることができる。
【００３７】
複数の個別電極のそれぞれは、個別電極への電圧の印加を制御する、薄膜トランジスタ（Thin Film transistor：ＴＦＴ）等から成るスイッチ素子が備わっていてもよい。即ち、液晶レンズはアクティブマトリクス型であってもよい。この場合、スイッチ素子は、個別電極に接続されており、個別電極への電圧の印加はスイッチ素子を介して行う。スイッチ素子がＴＦＴである場合、ＴＦＴのドレイン電極が個別電極に接続されており、ＴＦＴのソース電極に電圧が入力され、ＴＦＴのゲート電極に入力されるゲート電圧を制御することによって、ソース−ドレイン間電圧を制御する。これにより、液晶層を透過する透過光の屈折方向を、個別電極毎に変化させることができる。従って、液晶レンズは、光変調器３の出射光の出射方向（偏向）および／または照射範囲の制御を行うことができる。
【００３８】
液晶層を構成する液晶材料としては、ネマティック液晶などを用いることができる。液晶層を構成する材料は特に限定するものではなく、ポジ型液晶あるいはネガ型液晶のいずれであってもよい。
【００３９】
液晶レンズは、出射側から見た正面視において、円形形状であってもよく、あるいは出射側に凸の細長いかまぼこ状凸レンズが多数配列されたレンチキュラーレンズ構造であってもよく、あるいはフレネルレンズ構造であってもよい。円形形状の場合、位相差分布が２次曲線を示し、例えば発光素子等の点光源から発せられた光は、各電極間に電圧が印加されていない非電圧印加状態で液晶レンズの各液晶セルを通過した光は平行光となる。液晶層に印加される電圧を変化させることによって、２次曲線のピークが中央の光軸から一方側に偏った位相差分布となる。これにより、液晶レンズの光学的形状を、レンズ中心部が歪んだ形状とすることができ、液晶レンズから出射される光の指向性を変化させ、偏向角度を制御することができる。
【００４０】
レンチキュラータイプの液晶レンズは、位相差分布が２次曲線を示し、例えば発光素子等の点光源から発せられた光は、各電極間に電圧が印加されていない非電圧印加状態で液晶レンズを通過することよって平行光となる。液晶層に印加される電圧を変化させることによって、２次曲線のピークが中央の光軸から一方側に偏った位相差分布となる。これにより、液晶レンズの光学的形状を、レンズ中心部が歪んだ形状とすることができ、液晶レンズから出射される光の指向性を変化させ、偏向角度を制御することができる。
【００４１】
図３は制御部８の動作を説明するためのフローチャートである。図４Ａは制御部８による反射体１０の補正量（第１補正量）を示すグラフであり、図４Ｂは制御部８による光変調器３の補正量（第２補正量）を示すグラフであり、図４Ｃは制御部８による、第１補正量と第２補正量を合成した合成補正量（第３補正量）を示すグラフである。図４Ａ〜図４Ｃにおいて、横軸は時間であり、縦軸は角度の補正量を示す。図４Ａにおける角度は反射体１０の反射光軸の角度であり、図４Ｂにおける角度は光変調器３の出射光の偏向角度であり、図４Ｃにおける角度は反射体１０の反射光軸の角度と光変調器３の出射光の偏向角度とを合成した、前照灯２の放射光軸の角度である。
【００４２】
制御部８の制御動作が開始されると、ステップＳ１で対向車両を検知したか否かの判定を行い、対向車両を検知しない場合ステップＳ２〜Ｓ５の処理を行う。対向車両を検知する方法としては、車載カメラ等の撮像器によって得られた画像を分析する画像分析法、対向車両の赤外線または赤外線画像を捉える赤外線分析法、ミリ波レーダ、センチ波レーダ等の車載レーダによるレーダ波照射法、対向車両の走行音、警笛音を捉える音響分析法等がある。また、これらの方法を組み合わせてもよい。
【００４３】
ステップＳ２において、加速度センサ６によって車体の傾斜角度を検出し、ジャイロセンサ７によって車体の角速度を検出する。
【００４４】
ステップＳ３において、処理部１３に、加速度センサ６からの加速度信号およびジャイロセンサ７からの角速度信号が入力され、処理部１３は、加速度信号に基づき車体の傾斜角度の単位時間平均値を処理部１３で算出するとともに、加速度信号および角速度信号に基づき車体の傾斜角度の補正値、即ち上記式１で表されるトラッキング補正値（α２）を算出する。
【００４５】
ステップＳ４において、算出した車体の傾斜角度の単位時間平均値に対応した振幅強度またはパルス幅を有する電気信号である第１制御信号を、モータ駆動回路１４を介してモータＭに入力し駆動する。モータ駆動回路１４は、上記電気信号（第１制御信号）を、その振幅強度またはパルス幅に応じたモータＭの出力軸の回転量に変換した回転量信号を生成する。このとき、処理部１３は、デコーダ１５で検出し処理部１３に記憶された前回の回転量信号（ＳＲ０とする）と、今回の回転量信号（ＳＲ１とする）とを比較し、ＳＲ０とＳＲ１の差分または和に相当する回転量信号（ＳＲ０−ＳＲ１またはＳＲ０＋ＳＲ１）を、モータ駆動回路１４に入力してもよい。ＳＲ０−ＳＲ１は、前回の車体のピッチ角度の変化の方向と今回の車体のピッチ角度の変化の方向が異なる場合であり、ＳＲ０＋ＳＲ１は、前回の車体のピッチ角度の変化の方向と今回の車体のピッチ角度の変化の方向が同じ場合である。また、処理部１３は、モータＭの出力軸の回転量信号を、制御開始時点では、例えば処理部１３に備えられている図示しないメモリに初期値として記憶する。
【００４６】
ステップＳ５において、上記トラッキング補正値（α２）に応じた第２制御信号によって光変調器３を制御する。光変調器３が液晶レンズである場合、第２制御信号は、液晶レンズの各個別電極を透過する透過光が所望の偏向方向に偏向するように、各個別電極に印加される電圧信号である。この電圧信号は、各個別電極に応じて電圧振幅（最大電圧）が異なっていてもよい。
【００４７】
ステップＳ４、Ｓ５は、同時的に実施してもよいが、ステップＳ４が機械的な駆動制御であり比較的時間がかかることから、図３に示すようにステップＳ４、Ｓ５の順に実施してもよい。
【００４８】
ステップＳ１１は、前照灯２の制御を終了するか否かの判別を行う。その判別は、前照灯２が点灯中にはその制御を終了せず、前照灯２が消灯したときにはその制御を終了するようにしてもよい。また、車両が移動中に前照灯２の制御を終了せず、車両が停止したときに前照灯２の制御を終了するようにしてもよい。また、車両のエンジンが動いているときに前照灯２の制御を終了せず、エンジンが停止したときに前照灯２の制御を終了するようにしてもよい。また、運転者等が手動によって前照灯２の制御の開始、終了を行ってもよい。
【００４９】
前照灯２の制御を開始させるか否かの判別も、上記と同様に行うことができる。その判別は、前照灯２を点灯したときにその制御を開始し、前照灯２を消灯したときにその制御を終了するようにしてもよい。また、車両が発進したときに前照灯２の制御を開始し、車両が停止したときに前照灯２の制御を終了するようにしてもよい。また、車両のエンジンが起動したときに前照灯２の制御を開始し、エンジンが停止したときに前照灯２の制御を終了するようにしてもよい。また、運転者等が手動によって前照灯２の制御の開始、終了を行ってもよい。
【００５０】
ステップＳ１で対向車両を検知した場合、ステップＳ６〜Ｓ１０の処理を行う。ステップＳ６はステップＳ２と同様であり、ステップＳ７はステップＳ３と同様である。
【００５１】
ステップＳ８において、上記トラッキング補正値（α２）が眩惑抑制角度βとなるように変更する。眩惑抑制角度βは、ロービーム光路の光軸角度であってよい。例えば、処理部１３は、加速度センサ６およびジャイロセンサ７によって検出された車体の傾斜角度αのトラッキング補正値α２と、眩惑抑制角度βと、の差Δθ（＝｜α２−β｜）を算出し、算出した差Δθが０°以下となるように、反射体１０の反射光軸および光変調器３の偏向角度γを制御してもよい。
【００５２】
ステップＳ９はステップＳ４と同様であり、ステップＳ１０はステップＳ５と同様である。
【００５３】
図５は他の実施形態の制御部８の動作を説明するためのフローチャートである。図６Ａは制御部８による前照灯の照射方向に傾けるべき角度を示すグラフであり、図６Ｂは制御部８によるモータＭの補正量を示すグラフであり、図６Ｃは制御部８による光変調器３の補正量を示すグラフである。図６Ａ〜図６Ｃにおいて、横軸は時間であり、縦軸は角度の補正量を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。
【００５４】
前述の図４Ａ〜図４Ｃに示す実施形態では、反射体１０および光変調器３を同時に制御する構成について述べたが、他の実施形態では、反射体１０を制御し、反射体１０の指向角度と対向車両に対する眩惑抑制角度βとの差分を光変調器３の偏向角度の制御によって補償する構成が採用されてもよい。このような制御アルゴリズムは、処理部１３によって実行可能なコンピュータププログラムによって実現することができる。
【００５５】
図５のフローチャートで示す処理は、図３のフローチャートで示す処理と比較して、ステップＳ８ａが異なり、残余のステップは同様である。ステップＳ８ａにおいて、処理部１３は、モータ駆動回路１４を介してモータＭを駆動し、反射体１０が水平軸線１２ａまわりに角変位駆動する。この場合、反射体１０の反射光軸が、ロービーム光路とハイビーム光路の間の光路となるように、またはハイビーム光路となるように制御してもよい。また、このとき処理部１３は、光変調器３による偏向角度の補正量Δθ（＝｜α−β｜）を算出する。即ち、反射体１０の反射光軸の傾斜角度αと、対向車両に対する眩惑抑制角度βと、の差分（過不足量）を算出する。算出した差分Δθを光変調器３の偏向角度の制御量（補正量Δθ）とし、光変調器３の偏向角度を制御する。
【００５６】
図５の処理は、前照灯２から放射される光を、電気的な光制御装置である光変調器３によって、ロービーム光路等の対向車両に眩惑を生じさせない光路に制御する。従って、より高速な制御が実行できるという有利な効果を奏する。
【００５７】
図７は本開示の他の実施形態の前照灯装置１に用いられる光変調器３ａの概略的構成を示す図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。前述の実施形態では、光変調器３に液晶レンズを用いる例を述べたが、他の実施形態では、高速な偏向素子である液晶プリズムを使用する。液晶プリズムは、偏向角度が小さいので、アクチュエータとしてのモータＭと液晶プリズムとを組み合わせて、遅い大きな振幅の補正はモータＭおよび反射体１０で行い、速い小さな振幅の補正を光変調器３で行うように制御する。
【００５８】
液晶プリズムは、２枚の透明基板の間に、例えばネマティック液晶が充填された液晶層に電圧を印加することによって屈折率を変化させ、反射体１０の反射光が平行光で液晶プリズムに入射すると、電圧無印加時は出射光の光路はＬ１となり、電圧印加時はＬ２方向に変化し、対向車両を回避した眩惑抑制方向に偏向することができる。
【００５９】
本開示の他の実施形態の前照灯装置１は、制御部８は、対向車両に対する眩惑を回避するときに、光変調器３から出射される光の照射範囲を小さくする制御を行ってもよい。この場合、光変調器３から出射される光の照射範囲を小さくするとともに、光変調器３から出射される光の光軸を眩惑抑制角度β以下にしてもよい。このような機能は、アクティブマトリクス型の液晶レンズを用いることによって、達成することができる。
【００６０】
また制御部８は、反射体１０が眩惑を回避する目標照射範囲を算出し、算出した目標照射範囲と検出された角変位量から推計される照射範囲との差が減少するように、光変調器３の照射範囲を制御する制御を行ってもよい。目標照射範囲は、少なくとも対向車両の運転席に過照射がされない照射範囲であってよい。また目標照射範囲は、光変調器３から出射される光の光路をロービーム光路に変更するとともに照射範囲を小さくした照射範囲であってもよい。
【００６１】
本開示に係る前照灯装置１は、乗員の荷物の重量によって車両の前後の傾きが変化しても、ヘッドライトが常に同じ位置を照すように動作するシステムヘッドライトレベライザに組み合わせて実施することも可能である。また前照灯装置１は、ステアリングと速度に連動したヘッドランプにおいて、夜間における前照灯の視認性を向上するための可動式ヘッドランプまたはコーナリング・ヘッドランプとも呼ばれる曲線道路用配光可変型前照灯装置（Adaptive Front-lighting System；ＡＦＳ）と組み合わせて実施することも可能である。また前照灯装置１は、オートマチック・ヘッドライト・ディマとも呼ばれる前照灯の自動減光装置（Automatic Headlight Dimmer）と組み合わせて実施することも可能である。
【００６２】
また、本開示に係る前照灯装置１は、車両の運転中に、第１光制御装置および／または第２光制御装置によって、前照灯２を一定期間（例えば、０．１秒〜５秒程度）消灯させる制御を行ってもよい。例えば、車体の傾斜角度および／または角速度の単位時間における変化率等の変化の度合いが過大であり、第１光制御装置の制御および／または第２光制御装置の制御が追従できない場合には、前照灯装置１を一定期間消灯させてもよい。
【００６３】
以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１  前照灯装置
２  前照灯
３  光変調器
４  駆動部
５  傾斜角センサ
６  加速度センサ
７  角速度センサ（ジャイロセンサ）
８  制御部
９  光源
１０  反射体
１１  ケーシング
１３  処理部
１４  モータ駆動回路
１５  デコーダ
１６  デジタル／アナログ変換器
１７  増幅器
α  車体の傾斜角度
β  眩惑抑制角度
γ  偏向角度
Δθ  差
Ｍ  モータ
１２ａ  反射体１０の水平軸線
【図１】
2022001460.tif 000004
【図２】
2022001460.tif 000005
【図３】
2022001460.tif 000006
【図４Ａ】
2022001460.tif 000007
【図４Ｂ】
2022001460.tif 000008
【図４Ｃ】
2022001460.tif 000009
【図５】
2022001460.tif 000010
【図６Ａ】
2022001460.tif 000011
【図６Ｂ】
2022001460.tif 000012
【図６Ｃ】
2022001460.tif 000013
【図７】
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