特許 7590411 車両用灯具システムおよびそのコントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】車両用灯具システムおよびそのコントローラ

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/105 20200101AFI20241119BHJP

   H05B 47/165 20200101ALI20241119BHJP

   B60Q 1/04 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

H05B47/105

H05B47/165

B60Q1/04 E

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2022510669

(86)(22)【出願日】2021-03-25

(86)【国際出願番号】 JP2021012563

(87)【国際公開番号】W WO2021193830

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2024-01-04

(31)【優先権主張番号】P 2020056627

(32)【優先日】2020-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020056628

(32)【優先日】2020-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】川端 直樹

【審査官】野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１０－０１１４６０９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１３３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０１８３４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４７／１０５

Ｈ０５Ｂ ４７／１６５

Ｂ６０Ｑ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配光可変ランプを構成するアレイ状に配置された複数の発光画素をＰＷＭ（パルス幅変調）制御するコントローラであって、
前記複数の発光画素に共通に設けられ、ランプ波形を有する共通カウント値を生成する共通カウンタと、
配光指令に応じて、前記複数の発光画素のデューティサイクルを指示する複数のデューティサイクル指令値を生成するともに、前記複数の発光画素に対応する複数のオフセット値を保持しており、各発光画素について、前記共通カウント値に、対応するオフセット値を加算して個別カウント値を生成し、個別カウント値と、対応するデューティサイクル指令値の比較結果に応じた個別ＰＷＭ信号を生成する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記複数のオフセット値を含む位相制御データを複数、保持しており、当該複数の位相制御データから、前記配光指令に応じたひとつを選択することを特徴とするコントローラ。

【請求項2】

前記信号処理部は、前記複数の発光画素に対応する複数の加算器を含み、各加算器は、前記共通カウント値に、対応するオフセット値を加算し、前記個別カウント値を出力することを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。

【請求項3】

前記信号処理部は、ソフトウェアプログラムを実行可能なプロセッサを含み、前記ソフトウェアプログラムと前記プロセッサによって実装されることを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。

【請求項4】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第１データは、前記複数の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、同じランクに含まれる複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が実質的に分散するように定められることを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。

【請求項5】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第２データは、前記複数ｎ個の発光画素のうち、中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、前記複数ｎ個の発光画素のうち、外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項6】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第３データは、前記複数ｎ個の発光画素のうち最中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、前記複数ｎ個の発光画素のうち、最外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、前記最中央領域と前記最外周領域に挟まれる領域に含まれる複数ｍ個（ｍ＜ｎ）の発光画素に対するｍ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項7】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第４データは、前記複数ｎ個の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、複数のランクに含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項8】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第５データは、前記複数の発光画素を、ロービームのカットオフラインより下側の第１領域、前記カットオフラインより上側の第２領域に分割したとき、前記第１領域、前記第２領域に含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項9】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第６データは、前記複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等しくなるように定められることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項10】

前記配光可変ランプは、イメージセンサとともにアクティブセンサを構成し、
前記第６データは、前記イメージセンサの撮影サイクルにおいて選択されることを特徴とする請求項９に記載のコントローラ。

【請求項11】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第７データは、前記複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等差となるように定められることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項12】

複数の発光画素を含む発光デバイスと、
前記複数の発光画素をＰＷＭ制御する請求項１から１１のいずれかに記載のコントローラと、
を備えることを特徴とする灯具システム。

【請求項13】

配光可変ランプを構成するアレイ状に配置された複数の発光画素をＰＷＭ（パルス幅変調）制御するコントローラであって、
配光指令に応じて、前記複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号を生成する信号処理部を備え、
前記信号処理部は、前記複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせが、配光に応じて適応的に変更可能に構成され、
前記信号処理部は、前記複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせを規定する位相制御データを複数、保持しており、複数の前記位相制御データから、前記配光指令に応じたひとつを選択することを特徴とするコントローラ。

【請求項14】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第１データは、前記複数の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、同じランクに含まれる複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が実質的に分散するように定められることを特徴とする請求項１３に記載のコントローラ。

【請求項15】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第２データは、前記複数ｎ個の発光画素のうち、中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、前記複数ｎ個の発光画素のうち、外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められることを特徴とする請求項１３または１４に記載のコントローラ。

【請求項16】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第３データは、前記複数ｎ個の発光画素のうち最中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、前記複数ｎ個の発光画素のうち、最外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、前記最中央領域と前記最外周領域に挟まれる領域に含まれる複数ｍ個（ｍ＜ｎ）の発光画素に対するｍ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項17】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第４データは、前記複数ｎ個の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、複数のランクに含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められることを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項18】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第５データは、前記複数の発光画素を、ロービームのカットオフラインより下側の第１領域、前記カットオフラインより上側の第２領域に分割したとき、前記第１領域、前記第２領域に含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められることを特徴とする請求項１３から１７のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項19】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第６データは、前記複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等しくなるように定められることを特徴とする請求項１３から１８のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項20】

前記配光可変ランプは、イメージセンサとともにアクティブセンサを構成し、
前記第６データは、前記イメージセンサの撮影サイクルにおいて選択されることを特徴とする請求項１９に記載のコントローラ。

【請求項21】

前記複数の位相制御データのうちのひとつである第７データは、前記複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等差となるように定められることを特徴とする請求項１３から２０のいずれかに記載のコントローラ。

【請求項22】

前記信号処理部は、前記複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせを、配光に応じてリアルタイムで演算することを特徴とする請求項１３に記載のコントローラ。

【請求項23】

複数の発光画素を含む発光デバイスと、
前記複数の発光画素をＰＷＭ制御する請求項１３から２２のいずれかに記載のコントローラと、
を備えることを特徴とする灯具システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、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）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あるいは消灯するなどして、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ランプとして、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ方式のものが提案されている。図１は、ＬＥＤアレイ方式のＡＤＢランプのブロック図である。ＡＤＢランプ１は、ＬＥＤアレイ１０と、配光コントローラ２０、電源回路３０を備える。ＬＥＤアレイ１０は、アレイ状に配置される複数のＬＥＤ１２と、複数のＬＥＤ１２を駆動するＬＥＤドライバ１４を備える。各ＬＥＤ１２は画素に対応する。ＬＥＤドライバ１４は、各画素に対応する電流源（スイッチ）を含み、電流源のオンオフを制御することで、各画素のオン、オフを切り替える。

【0005】

電源回路３０は、ＬＥＤアレイ１０に電源電圧Ｖ_ＤＤを供給する。配光コントローラ２０は、複数の画素のオン、オフを指定する制御信号を生成し、ＬＥＤアレイ１０に送信する。ＬＥＤアレイ１０の出射ビームは、図示しない光学系を経て、仮想鉛直スクリーン４０上に照射される。仮想鉛直スクリーン４０には、複数の発光素子１２のオン、オフに対応した配光パターン４２が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－１７２０３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明者は、図１のＡＤＢランプ１について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図２は、図１のＡＤＢランプ１のＰＷＭ動作を説明する図である。図２は、複数の画素のオン、オフが示される。

【0008】

配光コントローラ２０は、各ＬＥＤ１２について、ＰＷＭ周期Ｔｐの中のオン、オフの比率（デューティサイクル）を制御する。図２には、すべてのＬＥＤを同相でＰＷＭ制御する様子が示される。この場合、ＰＷＭ周期Ｔｐの先頭において、複数の電流源が同時にオンとなり、複数のＬＥＤが同時に点灯する。

【0009】

つまり、ＰＷＭ周期Ｔｐの先頭において、電源回路３０の負荷が急激に重くなる。言い換えると電源回路３０は、ＰＷＭ周期Ｔｐの先頭における急峻な負荷電流Ｉ_ＯＵＴの増加に対応できるように設計する必要がある。具体的には電源回路３０は、大きな電流供給能力と、良好なロードレギュレーション特性が必要とされる。

【0010】

本開示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、複数の発光素子に電力を供給する電源回路に要求される設計仕様を緩和することが可能なコントローラの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

ある態様に係るコントローラは、配光可変ランプを構成するアレイ状に配置された複数の発光画素をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。コントローラは、複数の発光画素に共通に設けられ、ランプ波形を有する共通カウント値を生成する共通カウンタと、配光指令に応じて、複数の発光画素のデューティサイクルを指示する複数のデューティサイクル指令値を生成するともに、複数の発光画素に対応する複数のオフセット値を保持しており、各発光画素について、共通カウント値に、対応するオフセット値を加算して個別カウント値を生成し、個別カウント値と、対応するデューティサイクル指令値の比較結果に応じた個別ＰＷＭ信号を生成する信号処理部と、備える。

【0012】

ある態様に係るコントローラは、配光可変ランプを構成するアレイ状に配置された複数の発光画素をＰＷＭ（パルス幅変調）制御するコントローラであって、配光指令に応じて、複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号を生成する信号処理部を備える。信号処理部は、複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせが、配光に応じて適応的に変更可能に構成される。

【0013】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本開示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】

【0014】

本開示のある態様によれば、電源回路に要求される能力を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ＬＥＤアレイ方式のＡＤＢランプのブロック図である。

【図2】図１のＡＤＢランプのＰＷＭ動作を説明する図である。

【図3】実施形態に係る灯具システムのブロック図である。

【図4】図４（ａ）、（ｂ）は、コントローラのｉ番目の発光画素の動作を説明する図である。

【図5】実施形態に係る灯具システムの動作の一例を示す図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、配光に応じた位相制御データの設計手法を説明する図である。

【図7】コントローラの構成例を示すブロック図である。

【図8】位相制御データを切り替え可能なコントローラのブロック図である。

【図9】ハイビームの配光の一例を示す図である。

【図10】図１０（ａ）は、図９の配光に対応する位相制御データの一例を示す図であり、図１０（ｂ）は、図９の配光を、別の位相制御データで制御したときの比較例である。

【図11】ロービームの配光の一例を示す図である。

【図12】図１１の配光に対応する位相制御データの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。またこの概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、実施形態の欠くべからざる構成要素を限定するものではない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

【0017】

この概要は、考えられるすべての実施形態の広範な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素または重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。その唯一の目的は、後で提示するより詳細な説明の前置きとして、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。

【0018】

１． 一実施形態に係るコントローラは、配光可変ランプを構成するアレイ状に配置された複数の発光画素をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。コントローラは、共通カウンタと信号処理部とを備える。共通カウンタは、複数の発光画素に共通に設けられ、ランプ波形を有する共通カウント値を生成する。信号処理部は、配光指令に応じて、複数の発光画素のデューティサイクルを指示する複数のデューティサイクル指令値を生成する。信号処理部は、複数の発光画素に対応する複数のオフセット値を保持しており、各発光画素について、共通カウント値に、対応するオフセット値を加算して個別カウント値を生成し、個別カウント値と、対応するデューティサイクル指令値の比較結果に応じた個別ＰＷＭ信号を生成する。

【0019】

この構成によると、個別ＰＷＭ信号の位相を、オフセット値に応じてシフトさせることができるため、複数の発光画素が点灯するタイミングを任意に設定することができる。これにより、複数の発光画素に流れる電流を平滑化し、電流のピークを抑制することができ、電源回路に要求される能力を下げることができる。これは、電源回路の設計の容易化、電源回路のコストの削減、小型化などの効果をもたらしうる。

【0020】

一実施形態において、信号処理部は、複数の発光画素に対応する複数の加算器を含んでもよい。各加算器は、カウンタの共通カウント値に、対応するオフセット値を加算し、個別カウント値を出力してもよい。なお本明細書でいう「加算」は減算も含みうる。

【0021】

一実施形態において、信号処理部は、ソフトウェアプログラムを実行可能なプロセッサを含み、ソフトウェアプログラムとプロセッサの組み合わせによって実装されてもよい。

【0022】

一実施形態において、信号処理部は、複数のオフセット値を含む位相制御データを複数、保持しており、複数の位相制御データから、配光指令に応じたひとつを選択してもよい。これにより、さまざまな配光において、複数の発光画素の点灯タイミング、すなわち点灯期間を最適化でき、電流のピークをより効果的に抑制することができる。

【0023】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第１データは、複数の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、同じランクに含まれる複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められてもよい。これにより、電流をより平滑化できる。

【0024】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第２データは、複数ｎ個の発光画素のうち、中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、複数ｎ個の発光画素のうち、外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められてもよい。この第２データは、ハイビームの配光において有用である。

【0025】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第３データは、複数ｎ個の発光画素のうち最中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、複数ｎ個の発光画素のうち、最外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、最中央領域と最外周領域に挟まれる領域に含まれる複数ｍ個（ｍ＜ｎ）の発光画素に対するｍ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められてもよい。この第３データは、ハイビームの配光において有用である。

【0026】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第４データは、複数ｎ個の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、複数のランクに含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められてもよい。

【0027】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第５データは、複数の発光画素を、ロービームのカットオフラインより下側の第１領域と、カットオフラインより上側の第２領域に分割したとき、第１領域と第２領域に含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められてもよい。この第５データは、ロービームの配光において有用である。

【0028】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第６データは、複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等しくなるように定められてもよい。

【0029】

一実施形態において、配光可変ランプは、イメージセンサとともにアクティブセンサを構成し、第６データは、イメージセンサの撮影サイクルにおいて選択されてもよい。これにより、イメージセンサで撮影した画像に縞が写るのを防止できる。

【0030】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第７データは、複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等差となるように定められてもよい。

【0031】

一実施形態に係るコントローラは、配光可変ランプを構成するアレイ状に配置された複数の発光画素をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。コントローラは、配光指令に応じて、複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号を生成する信号処理部を備える。信号処理部は、複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせが、配光に応じて適応的に変更可能に構成される。

【0032】

これにより、さまざまな配光において、複数の発光画素の点灯タイミング、すなわち点灯期間を最適化でき、電流のピークをより効果的に抑制することができる。

【0033】

一実施形態において、信号処理部は、複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせを規定する位相制御データを複数、保持しており、複数の位相制御データから、配光指令に応じたひとつを選択してもよい。車両用灯具では、使用する配光が、予め数パターン、定められている場合が多い。そこで配光（言い換えれば各画素のデューティサイクルの組み合わせ）ごとに、位相制御データを用意し、配光に応じて、使用する位相制御データを切り替えるようにしてもよい。

【0034】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第１データは、複数の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、同じランクに含まれる複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められてもよい。これにより、電流をより平滑化できる。

【0035】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第２データは、複数ｎ個の発光画素のうち、中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、複数ｎ個の発光画素のうち、外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められてもよい。この第２データは、ハイビームの配光において有用である。

【0036】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第３データは、複数ｎ個の発光画素のうち最中央領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、複数ｎ個の発光画素のうち、最外周領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散し、最中央領域と最外周領域に挟まれる領域に含まれる複数ｍ個（ｍ＜ｎ）の発光画素に対するｍ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められてもよい。この第３データは、ハイビームの配光において有用である。

【0037】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第４データは、複数ｎ個の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、複数のランクに含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められてもよい。

【0038】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第５データは、複数の発光画素を、ロービームのカットオフラインより下側の第１領域と、カットオフラインより上側の第２領域に分割したとき、第１領域と第２領域に含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められてもよい。この第５データは、ロービームの配光において有用である。

【0039】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第６データは、複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等しくなるように定められてもよい。

【0040】

一実施形態において、配光可変ランプは、イメージセンサとともにアクティブセンサを構成し、第６データは、イメージセンサの撮影サイクルにおいて選択されてもよい。これにより、イメージセンサで撮影した画像に縞が写るのを防止できる。

【0041】

一実施形態において、複数の位相制御データのうちのひとつである第７データは、複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が等差となるように定められてもよい。

【0042】

一実施形態において、コントローラは、共通カウンタと信号処理部とを備えてもよい。共通カウンタは、複数の発光画素に共通に設けられ、ランプ波形を有する共通カウント値を生成する。信号処理部は、配光指令に応じて、複数の発光画素のデューティサイクルを指示する複数のデューティサイクル指令値を生成する。信号処理部は、複数の発光画素に対応する複数のオフセット値を保持しており、各発光画素について、共通カウント値に、対応するオフセット値を加算して個別カウント値を生成し、個別カウント値と、対応するデューティサイクル指令値の比較結果に応じた個別ＰＷＭ信号を生成する。

【0043】

この構成によると、個別ＰＷＭ信号の位相を、オフセット値に応じてシフトさせることができるため、複数の発光画素が点灯するタイミングを任意に設定することができる。これにより、複数の発光画素に流れる電流を平滑化し、電流のピークを抑制することができ、電源回路に要求される能力を下げることができる。これは、電源回路の設計の容易化、電源回路のコストの削減、小型化などの効果をもたらしうる。

【0044】

一実施形態において、信号処理部は、複数の発光画素に対応する複数の加算器を含んでもよい。各加算器は、カウンタの共通カウント値に、対応するオフセット値を加算し、個別カウント値を出力してもよい。なお本明細書でいう「加算」は減算も含みうる。

【0045】

一実施形態において、信号処理部は、ソフトウェアプログラムを実行可能なプロセッサを含み、ソフトウェアプログラムとプロセッサの組み合わせによって実装されてもよい。

【0046】

一実施形態において、信号処理部は、複数のオフセット値のセットを複数、保持しており、複数のセットから、配光指令に応じたひとつを選択してもよい。これにより、さまざまな配光において、複数の発光画素の点灯タイミング、すなわち点灯期間を最適化でき、電流のピークをより効果的に抑制することができる。

【0047】

（実施形態）
以下、好適な実施形態について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、実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

図３は、実施形態に係る灯具システム１００のブロック図である。

【0052】

灯具システム１００は、バッテリ１０２、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０４、配光可変ランプ２００およびコントローラ３００を備える。

【0053】

配光可変ランプ２００は、ＬＥＤアレイデバイス２１０および電源回路２２０を備える。ＬＥＤアレイデバイス２１０は、複数（ｎ個）の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎ、インタフェース回路２１６を備え、ひとつのパッケージに収容される。発光画素ＰＩＸの個数ｎは、配光可変ランプ２００の解像度に応じており、ｎは、数百～数千であり得る。

【0054】

複数の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎはそれぞれ、発光素子２１２および電流源２１４を含む。複数の発光素子２１２＿１～２１２＿ｎは、ＬＥＤやＬＤ（半導体レーザ）、有機ＥＬ素子などの半導体発光素子であり、空間的にアレイ状（マトリクス状）に配置されている。

【0055】

複数の電流源２１４＿１～２１４＿ｎはそれぞれ、対応する複数の発光素子２１２＿１～２１２＿ｎと直列に接続される。複数の電流源２１４＿１～２１４＿ｎは個別にオン、オフが制御可能となっており、ｉ番目の電流源２１４＿ｉがオンのとき、対応する発光素子２１２＿ｉが発光し、その発光画素ＰＩＸｉが点灯状態となる。

【0056】

インタフェース回路２１６は、コントローラ３００からの制御信号Ｓ２に応じて、電流源２１４＿１～２１４＿ｎのオン、オフを制御する。インタフェース回路２１６および後述のインタフェース回路３３０は、高速シリアルインタフェースでありうる。

【0057】

電源回路２２０は、ＬＥＤアレイデバイス２１０に電力を供給する。電源回路２２０の構成は特に限定されないが、バッテリ１０２からの電源電圧（バッテリ電圧）Ｖ_ＢＡＴを降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ２２２と、コンバータコントローラ２２４を含んでもよい。コンバータコントローラ２２４は、ＬＥＤアレイデバイス２１０に対して、発光素子２１２＿１～２１２＿ｎが点灯しうる電力が供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２２を制御する。

【0058】

コンバータコントローラ２２４は、全ての発光素子２１２と電流源２１４の接続ノードの電圧（発光素子２１２のカソード電圧）のうちの最も低い電圧をフィードバック信号Ｖ_ＦＢとし、フィードバック信号Ｖ_ＦＢが目標値Ｖ_ＲＥＦに近づくように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２２を制御してもよい。

【0059】

あるいはコンバータコントローラ２２４は、電源回路２２０の出力電圧Ｖ_ＯＵＴをフィードバック信号Ｖ_ＦＢとして、フィードバック信号Ｖ_ＦＢが目標値Ｖ_ＲＥＦに近づくように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２２を制御してもよい。

【0060】

コントローラ３００は、車両ＥＣＵ１０４からの配光指令Ｓ１を受け、配光指令Ｓ１に応じた制御信号Ｓ２を生成し、ＬＥＤアレイデバイス２１０のインタフェース回路２１６に対して送信する。コントローラ３００は、配光可変ランプ２００を備えるヘッドランプの筐体内に内蔵してもよいが、筐体の外側に配置してもよい。配光可変ランプ２００は発熱体であるため、コントローラ３００を車室内に配置した方が、熱設計の観点からは有利である。

【0061】

具体的には、コントローラ３００は、複数の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎをＰＷＭ制御し、配光を制御する。ＰＷＭ周波数は、数百Ｈｚ（たとえば１００～４００Ｈｚ）であり、したがってＰＷＭ周期は、数ミリ秒～数十ミリ秒（ｍｓ）である。

【0062】

コントローラ３００は、共通カウンタ３１０、信号処理部３２０、インタフェース回路３３０を備える。共通カウンタ３１０は、複数の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎに対して共通に設けられ、ＰＷＭ周期Ｔｐを有するランプ波形の共通カウント値ｃｖを生成する。たとえばＰＷＭ制御の階調数ｍが２５６である場合、共通カウンタ３１０は８ビットで構成することができる。共通カウント値ｃｖは、０から２５５までカウントアップし、２５５に達した後に０に戻るランプアップ信号であってもよい。あるいは共通カウント値ｃｖは、２５５から０までカウントダウンし、０に達した後に２５５に戻るランプダウン信号であってもよい。

【0063】

信号処理部３２０は、車両ＥＣＵ１０４からの配光指令Ｓ１に応じて、複数の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎのデューティサイクルを指示する複数のデューティサイクル指令値ｄｃ１～ｄｃｎを生成する。デューティサイクル指令値ｄｃ１～ｄｃｎはそれぞれ共通カウント値ｃｖと同じビット数（８ビット）を有し、最大値（２５５）のときにデューティサイクルは１００％となり、最小値（０）のときにデューティサイクルは０％となる。

【0064】

信号処理部３２０は、複数の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎに対応する複数のオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎ（以下、位相制御データと総称する）を保持している。信号処理部３２０は、各発光画素ＰＩＸｉ（ｉ＝１～ｎ）について、共通カウンタ３１０の共通カウント値ｃｖに、対応するオフセット値ｏｆｓｉを加算して個別カウント値ｃｖｉを生成する。個別カウント値ｃｖｉのビット数は、共通カウント値ｃｖと同じ（８ビット）であり、ｃｖｉが最大値ｍａｘ（２５５）を超えた場合には、その値はｃｖｉ－ｍａｘとして処理される。信号処理部３２０は、個別カウント値ｃｖｉと対応するデューティサイクル指令値ｄｃｉを比較し、比較結果に応じたレベル（１／０）を有する個別ＰＷＭ信号ｐｗｍｉを生成する。

【0065】

インタフェース回路３３０は、複数の個別ＰＷＭ信号ｐｗｍ１～ｐｗｍｎの情報を含む制御信号Ｓ２をインタフェース回路２１６に送信する。

【0066】

制御信号Ｓ２のフォーマットや信号形式は特に限定されない。たとえば、制御信号Ｓ２は、画像データとして伝送してもよい。

【0067】

ＰＷＭ周期をＴｐ、ＰＷＭ制御の階調をｍとするとき、コントローラ３００は、Ｔｐ／ｍの制御周期Ｔｃごとに、画像データである制御信号Ｓ２を送信し、発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎの状態を更新してもよい。

【0068】

以上が灯具システム１００の構成である。続いてその動作を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、コントローラ３００のｉ番目の発光画素の動作を説明する図である。図４（ａ）は、オフセット値ｏｆｓｉがゼロの場合を示す。このとき、個別カウント値ｃｖｉは、共通カウント値ｃｖと一致し、個別ＰＷＭ信号ｐｗｍｉは、ＰＷＭ周期Ｔｐの先頭においてオンレベルに遷移する。

【0069】

図４（ｂ）は、オフセット値ｏｆｓｉが非ゼロの場合を示す。このとき、個別カウント値ｃｖｉの位相は、共通カウント値ｃｖの位相よりも、（ｏｆｓｉ／２５６）×Ｔｐだけ進むこととなる。位相がシフトした個別カウント値ｃｖｉを、デューティサイクル指令値ｄｃｉと比較することにより、オフセット値ｏｆｓｉが０の場合と同じデューティサイクルを有し、位相がシフトした個別ＰＷＭ信号ｐｗｍｉを生成できる。

【0070】

なお、オフセット値ｏｆｓｉを負とした場合（あるいは、オフセット値を正として、減算処理を行った場合）、位相を遅らせることもできる。

【0071】

図５は、実施形態に係る灯具システム１００の動作の一例を示す図である。各画素のデューティサイクル（オンデューティ）にもとづいて、適切な位相シフトを与えることで、同時にオンとなる発光画素ＰＩＸの個数を減らすことができる。これにより電源回路２２０の出力電流Ｉ_ＯＵＴのピークを抑制することができる。これにより、電源回路２２０の電流供給能力を下げることができ、あるいは負荷変動に対する応答特性（ロードレギュレーション）を遅く設計することができる。これは、電源回路２２０の設計の容易化や、電源回路２２０のコストの削減、小型化などの効果をもたらしうる。

【0072】

図６（ａ）、（ｂ）は、配光に応じた位相制御データの設計手法を説明する図である。理解の容易化と説明の簡潔化のために、ｎ＝４とし、すべての画素のデューティサイクルが等しく、４０％であるとする。図６（ａ）は第１の設計例の動作を示し、図６（ｂ）は、第２の設計例の動作を示す。

【0073】

この例の配光では、第１設計例よりも、第２設計例の方が、出力電流Ｉ_ＯＵＴのピークを抑制できる。つまり、配光ごとに、同時点灯する発光画素の個数が減るように、オフセット値を設計するとよい。

【0074】

各画素の位相シフト量、すなわちオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎは、ピーク電流が小さくなるように、配光パターンに応じて動的に計算してもよい。

【0075】

続いて信号処理部３２０の構成例を説明する。図７は、コントローラ３００の構成例を示すブロック図である。信号処理部３２０は、デューティサイクル生成部３２１、メモリ３２３Ａ、メモリ３２３Ｂ、ｎ個の発光画素ＰＩＸ１～ＰＩＸｎに対応するｎ個の回路ブロック３２２を備える。

【0076】

デューティサイクル生成部３２１は、配光指令Ｓ１にもとづいて、複数の発光画素のデューティサイクルを指示する複数のデューティサイクル指令値ｄｃ１～ｄｃｎを生成し、メモリ３２３Ａに格納する。

【0077】

メモリ３２３Ｂは、複数の発光画素に対するオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎ、すなわち位相制御データを格納するテーブルである。

【0078】

各画素ごとの回路ブロック３２２＿ｉは、加算器３２４と、比較器３２６を含む。加算器３２４は、共通カウント値ｃｖに、オフセット値ｏｆｓｉを加算し、個別オフセット値ｃｖｉを生成する。比較器３２６は、個別オフセット値ｃｖｉとデューティサイクル指令値ｄｃｉを比較し、個別ＰＷＭ信号ｐｗｍｉを出力する。別の観点から見ると、信号処理部３２０は、ｎ個の加算器３２４と、ｎ個の比較器３２６を含む。各チャンネルのオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎは、不揮発性メモリ（不図示）に保持され、ロードされる。

【0079】

信号処理部３２０は、ハードウェアで実装してもよい。たとえば信号処理部３２０は、プログラマブルロジック（ＰＬ）で構成してもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）で構成してもよい。あるいは、デューティサイクル生成部３２１の部分を、ソフトウェアを実行するプロセッサで実装し、回路ブロック３２２＿１～３２２＿ｎを、ハードウェアで実装してもよい。

【0080】

あるいは、信号処理部３２０全体を、ソフトウェアプログラムを実行可能なプロセッサを含み、ソフトウェアプログラムとプロセッサの組み合わせによって実装してもよい。

【0081】

車両用灯具では、使用する配光が、予め数パターン、定められている場合が多いため、配光（言い換えれば各画素のデューティサイクルの組み合わせ）ごとに、複数のオフセット値を含む位相制御データを用意し、配光に応じて、使用する位相制御データを切り替えるようにしてもよい。

【0082】

図８は、位相制御データを切り替え可能なコントローラ３００Ａのブロック図である。

【0083】

コントローラ３００Ａは、位相制御データを複数個、格納するメモリ３２３Ｃを備える。セレクタ３２５は、メモリ３２３Ｃから、配光指令Ｓ１に応じたひとつを選択し、メモリ３２３Ｂにロードする。あるいは、メモリ３２３Ｂを省略して、回路ブロック３２２＿１～３２２＿ｎが、メモリ３２３Ｃを直接参照できるように構成してもよい。

【0084】

続いて、配光ごとの、複数の発光画素ＰＩＸの位相制御の具体例を説明する。

【0085】

（ハイビーム）
図９は、ハイビームの配光の一例を示す図である。ハイビームの配光は、中央が最も明るく、外周ほど暗い。つまり、中央領域の発光画素のデューティサイクルが大きく、外側領域の発光画素のデューティサイクルが小さい。

【0086】

複数の位相制御データのうちのひとつは、複数の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、同じランクに含まれる複数の発光画素に対する複数の個別ＰＷＭ信号の位相が、ＰＷＭ周期内で分散するように、つまり同じ明るさの発光画素の発光期間が集中しないように定められてもよい。これにより、電流をより平滑化できる。

【0087】

図９の例では、明るさが３個のランクに分けられ、したがって３つの最中央のＨｉ領域、最外周のＬｏ領域、その他のＭｉｄ領域に分割される。この場合、位相制御データは、複数ｎ個の発光画素のうちＨｉ領域に含まれる複数ｋ個（ｋ＜ｎ）の発光画素に対するｋ個の個別ＰＷＭ信号の位相が、ＰＷＭ周期内で分散するように定められる。同様に、複数ｎ個の発光画素のうち、Ｌｏ領域に含まれる複数ｌ個（ｌ＜ｎ）の発光画素に対するｌ個の個別ＰＷＭ信号の位相が分散するように定められる。さらに、Ｈｉ領域とＬｏ領域に挟まれるＭｉｄ領域に含まれる複数ｍ個（ｍ＜ｎ）の発光画素に対するｍ個の個別ＰＷＭ信号の位相が、ＰＷＭ周期内で分散するように定められる。

【0088】

図１０（ａ）は、図９の配光に対応する位相制御データの一例を示す図である。図１０（ｂ）は、図９の配光を、別の位相制御データで制御したときの比較例である。図１０（ｂ）のように、同じ明るさのランク、言い換えると同じ領域に含まれる発光画素の位相を近づけると（オフセット値を近くすると）、ピーク電力（ピーク電流）が大きくなる。

【0089】

これに対して図１０（ｂ）のように、同じ明るさのランク、言い換えると同じ領域に含まれる発光画素の位相を分散させることにより、ピーク電力（ピーク電流）を抑制できる。

【0090】

ここでは３つのランク（領域）に分けたが、２つのランク（領域）に分けてもよい。あるいは４個以上のランク（領域）に分けてもよい。

【0091】

（ロービーム）
図１１は、ロービームの配光の一例を示す図である。ロービームの配光は、カットオフラインより下側の第１領域と、カットオフラインより上側の第２領域を含む。第１領域の中でも、その中央部は特に輝度が高くなっている。第２領域は、オーバーヘッドサインのために、極めて暗く点灯させている。

【0092】

このような配光に使用される位相制御データは、複数ｎ個の発光画素を明るさに応じてランク分けした場合に、複数のランクに含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定めることができる。

【0093】

図１２は、図１１の配光に対応する位相制御データの一例を示す図である。第１領域（高、中）、第２領域（極低）に含まれる発光画素に対する個別ＰＷＭ信号の位相が巡回的に変化するように定められる。図１１では、第１領域（高、中）に、ＰＩＸ１，ＰＩＸ３、ＰＩＸ５、ＰＩＸ７…が含まれ、第２領域（極低）に、ＰＩＸ２，ＰＩＸ４，ＰＩＸ６…が含まれている。

【0094】

第１領域の中は、２つの領域（高、中）に区分されており、それらに含まれる発光画素の個別ＰＷＭ信号の位相は巡回的に変化するように定めてもよい。

【0095】

（均一配光）
全画素の輝度が均一となるような配光の場合には、複数の個別ＰＷＭ信号の位相が均等となるように、つまりオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎが等差となるように定めてもよい。

【0096】

（撮影用の配光）
配光可変ランプが、イメージセンサとともにアクティブセンサを構成する場合がある。この場合に、配光ランプの複数の発光画素が、ばらばらのタイミングで発光すると、イメージセンサに縞が写り込んでしまう。そこで、複数の個別ＰＷＭ信号の位相が揃うような、つまりオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎがすべて実質的に等しい位相制御データを用意しておき、イメージセンサの撮影サイクルにおいて利用するとよい。これにより、イメージセンサで撮影した画像に縞が写るのを防止できる。

【0097】

実施形態は例示であり、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。

【0098】

（変形例１）
コントローラ３００が生成する制御信号のフォーマットにはさまざまな変形例が存在する。たとえばコントローラ３００は、各チャンネルについて、個別ＰＷＭ信号ｐｗｍ１～ｐｗｍｎが遷移するタイミングを示す制御信号Ｓ２を、配光可変ランプ２００に送信してもよい。

【0099】

（変形例２）
あるいは、発光画素数ＰＩＸの個数ｎが少ない場合には、インタフェース回路２１６とインタフェース回路３３０の間を、ｎ本の配線で接続し、ｎ本の配線を利用して、ｎ個の個別ＰＷＭ信号ＰＷＭ１～ＰＭＷｎを伝送してもよい。

【0100】

（変形例３）
実施形態では、コントローラ３００において、１個の共通カウンタを用いたが、本発明はそれに限定されない。位相が制御可能な複数ｎ個の個別カウンタを設け、各個別カウンタの位相を、オフセット値ｏｆｓに応じてシフトできるように構成する。そして、発光画素ごとに、個別カウンタのカウント値と、デューティサイクル指令値を比較して、個別ＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。

【0101】

（変形例４）
信号処理部３２０は、複数の個別ＰＷＭ信号の位相の組み合わせを規定する位相制御データ（すなわちオフセット値ｏｆｓ１～ｏｆｓｎ）を、配光に応じてリアルタイムで演算してもよい。

【0102】

実施形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施形態には、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。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本開示は、車両用灯具に関する。

【符号の説明】

【0104】

１００ 灯具システム
１０２ バッテリ
１０４ 車両ＥＣＵ
２００ 配光可変ランプ
２２０ 電源回路
２１０ ＬＥＤアレイデバイス
２１２ 発光素子
２１４ 電流源
２１６ インタフェース回路
３００ コントローラ
３１０ カウンタ
３２０ 信号処理部
３３０ インタフェース回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】