(57)【要約】      （修正有）【課題】電源電圧が著しく低下した後に回復した場合にも速やかに光照射を行うことが可能な制御技術を提供する。【解決手段】ＬＤ１２と、ＬＤ１２へ電力を供給するＬＤ駆動回路１０と、ＬＤ１２に流れる電流を検出するための電流センサ１１と、電流センサ１１と接続されて電流の大きさを検出するセンサ回路１５と、ＬＤ１２から出射する光に起因して白色変換部１３から発生する光の大きさを直接的又は間接的に検出するためのＰＤ１６と、ＰＤ１６と接続されて白色変換部１３から発生する光の大きさを検出する受光回路１７と、受光回路１７によって検出される白色変換部１３から発生する光の大きさが基準値より小さいときに、ＬＤ駆動回路１０に対してＬＤ１２への電力の供給を実質的に停止するよう指令する制御部１８と、制御部１８において用いられる基準値をセンサ回路１５によって検出される電流の大きさに応じて可変に設定する閾値設定部２０を備える。【選択図】図１
2016221995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザー素子と、
前記半導体レーザー素子へ電力を供給する光源駆動部と、
前記半導体レーザー素子に流れる電流を検出するための電流検出素子と、
前記電流検出素子と接続されて前記電流の大きさを検出する電流検出部と、
前記半導体レーザー素子から出射する光に起因して波長変換部から発生する光の大きさを直接的又は間接的に検出するための受光素子と、
前記受光素子と接続されて前記波長変換部から発生する光の大きさを検出する受光量検出部と、
前記受光量検出部によって検出される前記波長変換部から発生する光の大きさが基準値より小さいときに、前記光源駆動部に対して前記半導体レーザー素子への前記電力の供給を実質的に停止するよう指令する制御部と、
前記制御部において用いられる前記基準値を、前記電流検出部によって検出される前記電流の大きさに応じて可変に設定する基準値設定部と、
を含む、車両用灯具システム。
【請求項２】
前記基準値設定部は、前記電流の大きさが所定値以上のときに前記基準値を第１の値に設定し、前記電流の大きさが所定値より小さいときに前記基準値を前記第１の値よりも小さい第２の値に設定する、
請求項１に記載の車両用灯具システム。
【請求項３】
前記基準値設定部は、前記電流が小さくなるほど前記基準値が小さくなるようにして当該基準値を設定する、
請求項１に記載の車両用灯具システム。
【請求項４】
前記基準値設定部は、前記電流が実質的に０よりも大きいときに前記基準値を第１の値に設定し、前記電流の大きさが実質的に０であるときに前記基準値を前記第１の値よりも小さい第２の値に設定する、
請求項１に記載の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、光源として半導体レーザー素子を用いた車両用灯具システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザー素子を光源として用いた車両用灯具システムが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。光源として半導体レーザー素子を用いることで、従来のハロゲンバルブや高圧水銀系バルブ等を光源として用いる場合に比べてより高い輝度で光照射を行うことができる。
【０００３】
上記のような半導体レーザー素子を用いる車両用灯具システムは、その出射光のエネルギー密度が高いため、アイセーフの観点等から何らかの不具合が生じたときにはそれを検出して半導体レーザー素子の動作を自動的に停止する手段が設けられている場合が多い。例えば、上記した特許文献１、２には、レーザーダイオードの光の正常時における光量が一定に保たれることを前提とし、この出射する光に起因して白色変換部材（波長変換する透光性部材、透光性の波長変換部材など）から発生する光をフォトダイオードで検出することによって、光量に変化があった場合には何らかの異常が発生したとみなしてレーザーダイオードからの光出力を停止させることが開示されている。これらの先行技術においては、電源電圧が多少変動してもレーザーダイオードの光の光量が変動しないように構成されたレーザーダイオード駆動回路が用いられている。
【０００４】
ところで、一般に車両から得られる電源電圧は、民生品など一般的な電子機器における電源電圧に比較して大きく変動する。これは、エンジンの動作状態や、他の車載機器（エアコン、カーオーディオ等）の動作状態に強く影響を受けるためである。例えば、エンジン始動時にはセルモーターの動作に大きな電力が必要となるため、電源電圧が大きく低下する。このとき、多くのレーザーダイオード駆動装置は、電源電圧が大きく低下した場合には車両への負荷を軽減するために、レーザーダイオードへの電流の供給を停止し、もしくは電流の供給量を低減させる。したがって、レーザーダイオードは消灯するか、または暗い状態となり、外部への照射光の明るさも低下する。
【０００５】
他方で、一般にレーザーダイオードもしくは光学系の異常を検出するためのフォトダイオードとその駆動手段（受光回路等）については、比較的低い電源電圧（例えば３〜５ボルト）で動作可能であるため、電源電圧がある程度低下しても動作を続けることができる。このため、電源電圧の低下によるレーザーダイオードの消灯等によってフォトダイオードにおける受光量が低下すると、制御手段は、レーザーダイオードもしくは光学系等に異常が生じたものと判断してレーザーダイオード駆動回路に対して動作を停止させる指示を与える。
【０００６】
このとき、その後に電源電圧が回復したとしても、制御手段から停止指示が与えられ続けていることから、レーザーダイオード駆動回路はレーザーダイオードを点灯させる動作を再開しない。このような状態になると、再びレーザーダイオードを点灯させるにはレーザーダイオード駆動回路への電源電圧を一旦オフとしてその後にオンとする必要が生じるという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１８０８８６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明に係る具体的態様は、電源電圧が著しく低下した後に回復した場合にも速やかに光照射を行うことが可能な制御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】
【０００９】
本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、（ａ）半導体レーザー素子と、（ｂ）前記半導体レーザー素子へ電力を供給する光源駆動部と、（ｃ）前記半導体レーザー素子に流れる電流を検出するための電流検出素子と、（ｄ）前記電流検出素子と接続されて前記電流の大きさを検出する電流検出部と、（ｅ）前記半導体レーザー素子から出射する光に起因して波長変換部から発生する光の大きさを直接的又は間接的に検出するための受光素子と、（ｆ）前記受光素子と接続されて前記波長変換部から発生する光の大きさを検出する受光量検出部と、（ｇ）前記受光量検出部によって検出される前記波長変換部から発生する光の大きさが基準値より小さいときに、前記光源駆動部に対して前記半導体レーザー素子への前記電力の供給を実質的に停止するよう指令する制御部と、（ｈ）前記制御部において用いられる前記基準値を、前記電流検出部によって検出される前記電流の大きさに応じて可変に設定する基準値設定部とを含む、車両用灯具システムである。
【００１０】
上記構成によれば、電力供給の可否を判断するための基準値を半導体レーザー素子に流れる電流の大きさに応じて可変に設定しているので、電源電圧の低下によって半導体レーザー素子の出射光の大きさが低下した場合には制御部から光源駆動部に対して電力供給を停止する指令が与えられないようにすることができる。従って、電源電圧が回復した場合には速やかに半導体レーザー素子から光を出射させ、車両前方等への光照射を行うことが可能となる。
【００１１】
上記の車両用灯具システムにおいて、前記基準値設定部は、前記電流の大きさが所定値以上のときに前記基準値を第１の値に設定し、前記電流の大きさが所定値より小さいときに前記基準値を前記第１の値よりも小さい第２の値に設定する、ことも好ましい。また、前記基準値設定部は、前記電流が小さくなるほど前記基準値が小さくなるようにして当該基準値を設定する、ことも好ましい。また、前記基準値設定部は、前記電流が実質的に０よりも大きいときに前記基準値を第１の値に設定し、前記電流の大きさが実質的に０であるときに前記基準値を前記第１の値よりも小さい第２の値に設定する、ことも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、閾値設定部による閾値の設定方法について説明するための図である。
【図３】図３は、車両用灯具システムの全体の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両用灯具システムは、車両の電源３０から電力供給を受けて動作し、車両前方へ光照射を行うものであり、レーザーダイオード駆動回路（ＬＤ駆動回路）１０、電流センサ（電流検出素子）１１、レーザーダイオード（ＬＤ）１２、白色変換部１３、光学系１４、センサ回路（電流検出部）１５、フォトダイオード（ＰＤ）１６、受光回路（受光量検出部）１７、制御部１８、定電圧回路１９を含んで構成されており、制御部１８は閾値設定部（基準値設定部）２０を有する。
【００１５】
レーザーダイオード駆動回路１０は、電源３０から電力供給を受けて、レーザーダイオード１２に対して電力を供給する。
【００１６】
電流センサ１１は、レーザーダイオード駆動回路１０から電力供給を受けたレーザーダイオード１２に流れる電流を検出するための電流検出素子である。この電流センサ１１としては、例えばレーザーダイオード１２と直列に接続された抵抗素子を用いることができる。なお、レーザーダイオード駆動回路１０に含まれているシャント抵抗素子などの抵抗素子を電流センサ１１として用いてもよい。なお、電流センサ１１としてはホール素子を用いた電流検出素子を利用することもできる。
【００１７】
レーザーダイオード１２は、例えば発光波長を紫〜青色領域に持つ半導体レーザー素子である。このレーザーダイオード１２から出射する光は、白色変換部（波長変換部）１３によって波長変換されて白色光となり、かつ適度な拡散を生じて光強度分布が平滑化される。白色変換部１３を通過した光は光学系１４を通じて車両前方へ照射される。
【００１８】
センサ回路１５は、電流センサ１１と接続されており、レーザーダイオード１２に流れる電流の大きさを検出する。このセンサ回路１５としては、電流センサ１１に抵抗素子を用いている場合であれば電流電圧変換器、増幅器、比較器などを用いることができ、電流センサ１１にホール素子を用いている場合であれば増幅器、比較器などを用いることができる。
【００１９】
フォトダイオード１６は、レーザーダイオード１２から出射する光に起因して白色変換部１３から発生する光を直接的または間接的に受光するための受光素子である。ここで、直接的に受光する場合とは、例えば、レーザーダイオード１２から出射する光に起因して白色変換部１３から発生する光の一部が反射鏡などの手段を介さずにフォトダイオード１６に直接に入射し、それを受光する場合をいう。また、間接的に受光する場合とは、例えば、レーザーダイオード１２から出射する光に起因して白色変換部１３から発生する光の一部（例えば、側面に出射する拡散光）が反射鏡などの手段を介してフォトダイオード１６に間接に入射し、それを受光する場合をいう。いずれにしても、フォトダイオード１６によって受光される光の強度がレーザーダイオード１２から出射する光に起因して白色変換部１３から発生する光の強度と対応していればよい。
【００２０】
受光回路１７は、フォトダイオード１６と接続されており、フォトダイオード１６から出力される電気信号に基づいて白色変換部１３からの光の大きさ（光強度）を検出し、その大きさに応じた電気信号を出力する。
【００２１】
制御部１８は、受光回路１７によって検出される白色変換部１３からの光の大きさが閾値設定部２０によって可変に設定される閾値よりも小さいときに、レーザーダイオード駆動回路１０に対してレーザーダイオード１２への電力供給を実質的に停止するよう指令する。ここで、電力供給を実質的に停止するというのは、電力をゼロにする場合のほか、レーザーダイオードからの出射光の大きさがアイセーフの観点から問題のないレベルとなるような低い電力とする場合も含む。この制御部１８は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んだマイクロコンピュータにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって実現される。
【００２２】
定電圧回路１９は、電源３０から電力供給を受けて、制御部１８へ一定電圧を供給する。なお、図中に示したように、本実施形態において、レーザーダイオード駆動回路１０は相対的に高い電圧（一例として約９〜１８ボルト）で動作し、制御部１８は相対的に低い電圧（一例として３．３ボルトまたは５ボルト）で動作する。
【００２３】
閾値設定部２０は、制御部１８においてレーザーダイオード１２への電力供給の可否に関する判定に用いられる上記の閾値（基準値）を、センサ回路１５によって検出される電流の大きさに基づいて可変に設定する。この閾値設定部２０は、制御部１８において動作プログラムを実行することによって機能ブロックとして実現される。
【００２４】
図２は、閾値設定部２０による閾値の設定方法について説明するための図である。図２（Ａ）に示す例においては、レーザーダイオード１２に流れる電流値が1500mAのときにこの電流の大きさに対応した電気信号としてセンサ回路１５から出力される電圧が3.33Vであり、このときレーザーダイオード１２が正常に動作していればフォトダイオード１６における受光量が650lxであり、この受光量に対応した電気信号として受光回路１７から出力される電圧が1.95Vである。この場合に、閾値設定部２０は、センサ回路１５から出力される電圧の大きさが3.33V以上（すなわち通常動作）であれば、フォトダイオード１６によって検出される受光量650lxに対応する受光回路１７の出力電圧「1.95V」を閾値として設定する。これにより、レーザーダイオード１２、あるいは白色変換部１３や光学系１４に何らの異常が発生してフォトダイオード１６による受光量が650lxよりも低下した場合には、制御部１８は、レーザーダイオード駆動回路１０に対してレーザーダイオード１２への駆動電力の供給を実質的に停止するよう指令することができる。
【００２５】
また、閾値設定部２０は、センサ回路１５から出力される電圧の大きさが3.33Vよりも小さい場合には、閾値を無効値（例えば、０）に設定する。これにより、電源電圧の低下によってレーザーダイオード１２に流れる電流が所定値（上記の例では1500mA）より低下しているときには、フォトダイオード１６による受光量によらず、制御部１８は、レーザーダイオード駆動回路１０に対してレーザーダイオード１２への電力供給を実質的に停止するよう指令を出すことがない。つまり、「正常動作」と判断できる。
【００２６】
図２（Ｂ）に示す例は、図２（Ａ）に示した例に比べて閾値を段階的に細かく設定する場合の一例を示している。具体的には、閾値設定部２０は、センサ回路１５の出力電圧が4.00V以上であれば受光回路１７の出力電圧「2.40V」を閾値として設定し、センサ回路１５の出力電圧が3.56〜4.00Vであれば受光回路１７の出力電圧「2.10V」を閾値として設定し、センサ回路１５の出力電圧が3.11〜3.56Vであれば受光回路１７の出力電圧「1.80V」を閾値として設定し、センサ回路１５の出力電圧が2.67〜3.11Vであれば受光回路１７の出力電圧「1.50V」を閾値として設定する。これにより、制御部１８は、レーザーダイオード１２に流れる電流の大きさに応じてレーザーダイオード１２等の異常発生の有無をより的確に判断し、必要に応じてレーザーダイオード駆動回路１０に対してレーザーダイオード１２への電力供給を実質的に停止するよう指令することができる。
【００２７】
また、閾値設定部２０は、センサ回路１５から出力される電圧の大きさが2.67Vよりも小さい場合には、閾値を無効値（例えば、０）に設定する。これにより、電源電圧の低下によってレーザーダイオード１２に流れる電流が所定値（上記の例では1200mA）より低下しているときには、フォトダイオード１６による受光量によらず、制御部１８は、レーザーダイオード駆動回路１０に対してレーザーダイオード１２への電力供給を実質的に停止するよう指令を出すことがない。つまり、「正常動作」と判断できる。
【００２８】
図３は、車両用灯具システムの全体の動作手順を示すフローチャートである。図３では、左側にはレーザーダイオード駆動回路１０の動作手順を示し、右側には制御部１８の動作手順を示しつつ、両者の関係についても点線による矢印を用いて図示している。以下、このフローチャートを参照しながら車両用灯具システムの動作手順を詳細に説明する。
【００２９】
＜レーザーダイオード駆動回路の動作手順＞
レーザーダイオード駆動回路１０は、制御部１８からの電力供給の指示を待機し（ステップＳ１１；ＮＯ）、電力供給の指示が与えられた場合には（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、電源３０から与えられる入力電圧が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００３０】
入力電圧が所定値より低い間は、レーザーダイオード駆動回路１０は電力供給を開始しない（ステップＳ１２；ＮＯ）。入力電圧が所定値以上になった場合には、レーザーダイオード駆動回路１０は電力供給を開始する（ステップＳ１２；ＹＥＳ）。
【００３１】
レーザーダイオード駆動回路１０は、制御部１８から電力供給停止の指令が与えられない間は（ステップＳ１３；ＮＯ）、レーザーダイオード１２に対する電力供給を行う（ステップＳ１４）。
【００３２】
レーザーダイオード駆動回路１０は、電源３０から与えられる入力電圧が低下していないかを監視し、低下していない場合にはステップＳ１３以降の処理を繰り返す（ステップＳ１５；ＮＯ）。
【００３３】
また、電源３０からの入力電圧が所定基準より低下している場合には（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、レーザーダイオード駆動回路１０は、レーザーダイオード１２への電力供給を停止するか、もしくは電力供給量を減少させる（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ１２へ戻り、入力電圧が回復すれば、電力供給を再開する。
【００３４】
また、制御部１８から電力供給停止の指令が与えられた場合には（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、レーザーダイオード駆動回路１０は、レーザーダイオード１２への電力供給を停止する（ステップＳ１７）。
【００３５】
＜制御部の動作手順＞
制御部１８は、電源投入後の初期化を経て（ステップＳ３１）、レーザーダイオード駆動回路１０に対してレーザーダイオード１２への電力供給を開示するよう指令する（ステップＳ３２）。
【００３６】
次に制御部１８は、センサ回路１５から出力される電気信号である電流センサ情報と、受光回路１７から出力される電気信号であるＰＤ情報を取り込む（ステップＳ３３）。電流センサ情報とは、レーザーダイオード１２に流れる電流の大きさを表す情報であり、ＰＤ情報とは、フォトダイオード１６によって検出される受光量を表す情報である。
【００３７】
次に制御部１８の閾値設定部２０は、レーザーダイオード１２に流れる電流値に基づいて、フォトダイオード１６によって検出される受光量に対しての閾値を設定する（ステップＳ３４）。閾値の具体例については上記した通りである（図２参照）。
【００３８】
次に制御部１８は、フォトダイオード１６によって検出される受光量が閾値設定部２０によって設定された閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。受光量が閾値以上である場合には（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、ステップＳ３３に戻ってそれ以降の処理が繰り返される。
【００３９】
受光量が閾値よりも小さい場合には（ステップＳ３５；ＮＯ）、制御部１８は、レーザーダイオード駆動回路１０に対して電力供給停止を指令する（ステップＳ３６）。
【００４０】
なお、上記のように、本実施形態ではレーザーダイオード１２に流れる電流の大きさに応じた閾値を設定しているので、入力電圧の低下により受光量が低下したとしても（ステップＳ１５、１６参照）、ステップＳ３５において受光量が閾値よりも小さいと判定されることはほとんどない。
【００４１】
以上のような本実施形態によれば、電力供給の可否を判断するための基準値をレーザーダイオードに流れる電流の大きさに応じて可変に設定しているので、電源電圧の低下によってレーザーダイオードの出射光の大きさが低下した場合には制御部からレーザーダイオード駆動回路に対して電力供給を停止する指令が与えられないようにすることができる。従って、電源電圧が回復した場合には速やかにレーザーダイオードから光を出射させ、車両前方等への光照射を行うことが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は上述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閾値設定部において閾値を設定する際には予め用意しておいた条件テーブルを用いていたが、電流値と受光量との関係を表した計算式を用いて都度、閾値を設定してもよい。また、上記した実施形態では閾値の設定にあたってレーザーダイオード１２に流れる電流の大きさを検出していたが、電流の有無を検出してもよい。この場合には、電流が完全に０である場合のほか実質的に０であるときを含めて「電流無し」と判断すればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０：レーザーダイオード駆動回路
１１：電流センサ
１２：レーザーダイオード
１３：白色変換部
１４：光学系
１５：センサ回路
１６：フォトダイオード
１７：受光回路
１８：制御部
１９：定電圧回路
２０：閾値設定部
３０：電源
【図１】
2016221995.tif 000003
【図２】
2016221995.tif 000004
【図３】
2016221995.tif 000005