JPWO2015033764A1 - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

可視光を出射する可視光源１０と、赤外光を出射する赤外光源１２と、入射した光を灯具前方に投影する投影レンズ５０と、可視光源１０からの可視光を投影レンズ５０に出射するとともに、赤外光源１２からの赤外光を投影レンズ５０外に出射する可視光出射状態と、赤外光源１２からの赤外光を投影レンズ５０に出射するとともに、可視光源１０からの可視光を投影レンズ５０外に出射する赤外光出射状態とを個別に切り替え可能な複数のマイクロミラーが配列されてなる光学素子アレイ３０とを備える。

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特にＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)ミラーアレイ等の光学素子アレイを用いた車両用灯具に関する。

特許文献１には、光源と、光源からの光を反射することによって配光を制御するＭＥＭＳミラーアレイと、集光レンズとを備えた配光可変ライトが開示されている。この配光可変ライトは、ＭＥＭＳミラーアレイが備える複数のマイクロミラーのそれぞれをオン／オフ制御することで、所望の配光パターンを形成している。

特開２０１１−８１９７５号公報

ＭＥＭＳミラーアレイを備える従来の車両用灯具では、マイクロミラーアレイに略均一な明るさの光を照射し、オン状態のマイクロミラーが光を灯具前方に向けて反射し、オフ状態のマイクロミラーが光を光吸収材に向けて反射することで、灯具前方に所望の配光パターンを形成していた。この技術によれば、配光パターンの形成自由度を高めることができる。

しかしながら、このようなＭＥＭＳミラーアレイを用いた従来の車両用灯具では、オフ状態のマイクロミラーで反射した光は灯具前方に投影されないので、灯具前方には光の照射が抑制された照射抑制領域が形成される。

近年、車両前方をカメラ等で撮像し、撮像した画像データを基に車両前方に存在する歩行者等を認識する技術が提案されているが、照射抑制領域が存在する場合、該領域を撮像した画像は暗くなるので、歩行者等を適切に認識できない可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、灯具前方の撮像に適した光を照射できる車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、第１波長帯の光を出射する第１光源と、第１波長帯と異なる第２波長帯の光を出射する第２光源と、入射した光を灯具前方に投影する投影光学部材と、第１光源からの光を投影光学部材に出射するとともに、第２光源からの光を投影光学部材外に出射する第１状態と、第２光源からの光を投影光学部材に出射するとともに、第１光源からの光を投影光学部材外に出射する第２状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる光学素子アレイとを備える。

光学素子アレイの光学素子を制御する制御部をさらに備えてもよい。制御部は、灯具前方に第１配光パターンが形成されるよう光学素子アレイの一部の光学素子を第１状態に制御するとともに、灯具前方に第１配光パターンとは異なる第２配光パターンが形成されるよう光学素子アレイの別の一部の光学素子を第２状態に制御してもよい。

第１配光パターンは、第１波長帯の光が照射される照射領域と、第１波長帯の光の照射が抑制される照射抑制領域とを含んでもよい。第２配光パターンは、照射抑制領域に第２波長帯の光が照射されるよう構成されてもよい。

第１波長帯と第２波長帯の両方に感度を有し、灯具前方を撮像するよう配置された撮像部をさらに備えてもよい。

第１波長帯は、可視光帯であり、第２波長帯は、赤外光帯であってもよい。

本発明によれば、灯具前方の撮像に適した光を照射できる車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 車両用灯具によるハイビーム用配光パターンの形成を説明するための図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、車両用灯具による左片ハイ用配光パターンの形成を説明するための図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、車両用灯具による部分遮光ハイビーム用配光パターンの形成を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。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、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の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。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として一方の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、可視光源１０と、赤外光源１２と、可視光リフレクタ２０と、赤外光リフレクタ２２と、光学素子アレイ３０と、可視光吸収部材４０と、赤外光吸収部材４２と、投影レンズ５０とが収容される。各構成要素は、図示しない支持機構によりランプボディ２に取り付けられる。

可視光源１０は、ＬＥＤ、半導体レーザ、バルブなどであってよい。可視光源１０は、可視光リフレクタ２０に向けて可視光を照射するよう配置される。可視光リフレクタ２０は、曲面状の反射面２０ａを有する。可視光リフレクタ２０は、可視光源１０からの可視光を光学素子アレイ３０に向けて反射する。

赤外光源１２は、ＬＥＤ、半導体レーザ、バルブなどであってよい。赤外光源１２は、赤外光リフレクタ２２に向けて赤外光を照射するよう配置される。赤外光リフレクタ２２は、曲面状の反射面２２ａを有する。赤外光リフレクタ２２は、赤外光源１２からの赤外光を光学素子アレイ３０に向けて反射する。

本実施形態の光学素子アレイ３０は、複数のマイクロミラーがアレイ状に配列されたＭＥＭＳミラーアレイである。各マイクロミラーは、制御部３００からの制御信号に応じて２種類の傾斜角度を切り替えることができる。ＭＥＭＳミラーアレイは公知であるので、本明細書ではその詳細な構造については説明を省略する。

本実施形態において、光学素子アレイ３０の各マイクロミラーは、可視光リフレクタ２０からの可視光を投影レンズ５０に向けて反射するとともに、赤外光リフレクタ２２からの赤外光を投影レンズ５０外に向けて反射する傾斜角度の状態（以下「白色光出射状態」と呼ぶ）と、赤外光リフレクタ２２からの赤外光を投影レンズ５０に出射するとともに、可視光リフレクタ２０からの可視光を投影レンズ５０外に向けて反射する傾斜角度の状態（以下「赤外光出射状態」）とを個別に切り替え可能である。白色光出射状態と赤外光出射状態とでは、マイクロミラーの傾斜角度が異なり、従って光の反射方向が異なる。

図１には、一例として、光学素子アレイ３０が有する２つのマイクロミラー（第１マイクロミラー３０ａおよび第２マイクロミラー３０ｂ）が図示されている。図１において、第１マイクロミラー３０ａは白色光出射状態にあり、第２マイクロミラー３０ｂは赤外光出射状態にある。図１において、可視光源１０から出射された可視光は実線で図示されており、赤外光源１２から出射された赤外光は破線で図示されている。

可視光リフレクタ２０から光学素子アレイ３０に向けて反射した後、白色光出射状態にある第１マイクロミラー３０ａで反射した可視光ＶＬ１は、光学素子アレイ３０の灯具前方側に配置された投影レンズ５０の入射面５０ａに入射する。一方、赤外光リフレクタ２２から光学素子アレイ３０に向けて反射した後、白色光出射状態にある第１マイクロミラー３０ａで反射した赤外光ＩＬ１は、投影レンズ５０の入射面５０ａには入射せず、投影レンズ５０から外れた位置に配置された赤外光吸収部材４２により吸収される。赤外光吸収部材４２は、灯室３内で赤外光が不要に乱反射するのを防止するための設けられる。赤外光吸収部材４２は、赤外光吸収性樹脂を用いて形成されてよい。

また、可視光リフレクタ２０から光学素子アレイ３０に向けて反射した後、赤外光出射状態にある第２マイクロミラー３０ｂで反射した可視光ＶＬ２は、投影レンズ５０の入射面５０ａには入射せず、投影レンズ５０から外れた位置に配置された可視光吸収部材４０により吸収される。可視光吸収部材４０は、灯室３内で可視光が不要に乱反射するのを防止するための設けられる。可視光吸収部材４０は、可視光吸収性樹脂を用いて形成されてよい。一方、赤外光リフレクタ２２から光学素子アレイ３０に向けて反射した後、赤外光出射状態にある第２マイクロミラー３０ｂで反射した赤外光ＩＬ２は、投影レンズ５０の入射面５０ａに入射する。

投影レンズ５０は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなり、投影レンズ５０の後方焦点を含む後方焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ５０は、その後方焦点が車両用灯具１の光軸上、且つ光学素子アレイ３０の光出射面（すなわち、ＭＥＭＳミラーアレイの反射面）の近傍に位置するように配置される。従って、投影レンズ５０は、その入射面５０ａに入射した光学素子アレイ３０からの光を、所定の配光パターンを形成するために灯具前方に投影する。本実施形態では、投影レンズ５０から投影された光は、種々のハイビーム用配光パターンを形成可能である。投影されるハイビーム配光パターンについては後述する。

可視光源１０および赤外光源１２の出射強度調節、並びに光学素子アレイ３０の各マイクロミラーの傾斜角度の制御は、制御部３００により実行される。制御部３００は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部３００は、図１では灯室３外に設けられているが、灯室３内に設けられてもよい。制御部３００は、撮像装置３１２に接続された画像処理装置３１０、図示しないライトスイッチ等からの信号を受信する。そして、制御部３００は、受信した信号に応じて、可視光源１０、赤外光源１２および光学素子アレイ３０に各種の制御信号を送信する。

撮像装置３１２は、灯具前方を撮像するよう配置される。本実施形態において、撮像装置３１２は、可視光帯と赤外光帯の両方に感度を有するものが用いられる。

画像処理装置３１０は、撮像装置３１２で撮像された画像データを取得し、画像処理を施す。これにより、画像処理装置３１０は、画像データ中に含まれる車両や歩行者を特定し、これらの位置を検出する。車両や歩行者を特定する技術や位置を検出する技術は公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。検出された車両や歩行者の位置情報は制御部３００に送られる。これらの位置情報は、制御部３００による可視光源１０、赤外光源１２および光学素子アレイ３０の制御に利用される。

続いて、車両用灯具１による配光パターンの形成方法と形成される配光パターンの形状について説明する。図２〜図４は、本実施形態に係る車両用灯具が形成する配光パターンの一例を示す模式図である。図２〜図４では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成された配光パターンを示している。

図２は、車両用灯具１によるハイビーム用配光パターンの形成を説明するための図である。光学素子アレイ３０の有する全てのマイクロミラーが白色光出射状態とされると、光学素子アレイ３０で反射した白色光が投影レンズ５０の入射面５０ａに入射し、投影レンズ５０を介して灯具前方に照射される。これにより、図２に示すような略楕円形状のハイビーム用配光パターンＰＨが灯具前方に形成される。ハイビーム用配光パターンＰＨを形成するとき、赤外光源１２は減光または消灯されてもよい。なお、ここでは全てのマイクロミラーを白色光出射状態とすることでハイビーム用配光パターンＰＨを形成したが、一部のマイクロミラーを白色光出射状態とすることでハイビーム用配光パターンＰＨが形成されてもよい。

車両用灯具１は、マイクロミラーの一部を白色光出射状態とし、別の一部のマイクロミラーを赤外光出射状態とすることで、所望の形状の配光パターンを形成することができる。

図３（ａ）〜（ｃ）は、車両用灯具１による左片ハイ用配光パターンの形成を説明するための図である。図３（ａ）は、白色光出射状態とされた一部のマイクロミラーによって灯具前方に形成される左片ハイ用配光パターンＰＨＬを示す。この左片ハイ用配光パターンＰＨＬは、水平線Ｈより上方且つ鉛直線Ｖより左側に光照射領域を有し、鉛直線Ｖより右側に照射抑制領域Ｓが形成された配光パターンである。この左片ハイ用配光パターンＰＨＬは、交通法規が左側通行の地域で使用されるものであり、自車線側に前走車や歩行者が存在せず、対向車線側に対向車や歩行者が存在する場合に適した配光パターンである。

図３（ｂ）は、赤外光出射状態とされた一部のマイクロミラーによって灯具前方に形成される赤外光照射配光パターンＰＩＳを示す。この赤外光照射配光パターンＰＩＳは、白色光が照射されない照射抑制領域Ｓに赤外光を照射する配光パターンである。図３（ａ）に示す左片ハイ用配光パターンＰＨＬと図３（ｂ）に示す赤外光照射配光パターンＰＩＳが同時に灯具前方に投影されると、図３（ｃ）に示すようにハイビーム用配光パターンと同等の領域を白色光と赤外光で照射する配光パターンが形成される。

赤外光照射配光パターンＰＩＳを照射せずに、左片ハイ用配光パターンＰＨＬだけを照射した場合、撮像装置３１２により撮像される画像において、照射抑制領域Ｓに対応する部分は暗くなる。従って、照射抑制領域Ｓ内に存在する例えば歩行者等の物体を画像処理装置が認識できないおそれがある。

一方、本実施形態に係る車両用灯具１によれば、左片ハイ用配光パターンＰＨＬと共に赤外光照射配光パターンＰＩＳを照射しているので、撮像装置３１２は、灯具前方を満遍なく明るく撮像することができる。その結果、画像処理装置３１０は、車両前方に位置する歩行者等を適切に認識することができる。照射抑制領域Ｓに照射しているのは赤外光であるため、該照射抑制領域内に位置する車両や歩行者等にグレアを与えるおそれはない。このように、本実施形態に係る車両用灯具１によれば、他車両や歩行者等にグレアを与えるのを防止しつつ、灯具前方の撮像に適した光を照射できる。

本実施形態に係る車両用灯具１は、上記で説明した左片ハイ用配光パターンＰＨＬに限らず、右片ハイ用配光パターンや、水平線Ｈより上方の中央部に照射抑制領域を有し、この照射抑制領域の水平方向両側に光照射領域を有するいわゆるスプリット配光パターン等も形成することができる。以下、別の配光パターンについてさらに説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、車両用灯具１による部分遮光ハイビーム用配光パターンの形成を説明するための図である。図４（ａ）は、白色光出射状態とされた一部のマイクロミラーによって灯具前方に形成される部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳを示す。この部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳは、ハイビーム用配光パターンにおける他車両と重なる領域に、照射抑制領域Ｓを形成したものである。この部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳによれば、他車両にグレアを与えるおそれの低減と、運転者の視認性の向上との両立を図ることができる。

図４（ｂ）は、赤外光出射状態とされた一部のマイクロミラーによって灯具前方に形成される赤外光照射配光パターンＰＩＳを示す。この赤外光照射配光パターンＰＩＳは、白色光が照射されない照射抑制領域Ｓに赤外光を照射する配光パターンである。図４（ａ）に示す部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳと図４（ｂ）に示す赤外光照射配光パターンＰＩＳが同時に灯具前方に投影されると、図４（ｃ）に示すようにハイビーム用配光パターンと同等の領域を白色光と赤外光で照射する配光パターンが形成される。

走行中の車両は前照灯やテールランプを点灯しているため、例えば車両前方を撮像した画像から前照灯やテールランプに対応する光点を検出することで、車両前方の走行中の車両を特定でき、特定した車両と重なる領域に照射抑制領域Ｓを有する部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳを形成できる。しかしながら、単に部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳを形成しただけであると、撮像装置により撮像された画像中における照射抑制領域Ｓに対応する部分は暗くなるので、照射抑制領域Ｓ内に位置する歩行者等の光を発生しない物体の認識は難しい。

一方、本実施形態に係る車両用灯具１によれば、部分遮光ハイビーム用配光パターンＰＨＳと共に赤外光照射配光パターンＰＩＳを照射しているので、撮像装置３１２は、灯具前方を満遍なく明るく撮像することができる。その結果、画像処理装置３１０は、車両前方に位置する歩行者等を適切に認識することができる。照射抑制領域Ｓに照射しているのは赤外光であるため、該照射抑制領域内に位置する車両や歩行者等にグレアを与えるおそれはない。このように、本実施形態に係る車両用灯具１によれば、他車両や歩行者等にグレアを与えるのを防止しつつ、灯具前方の撮像に適した光を照射できる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合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。

例えば、上述の実施形態では、光学素子アレイとして複数のマイクロミラーを備えるＭＥＭＳミラーアレイを例示したが、光学素子アレイはＭＥＭＳミラーアレイに限定されず、例えば複数の可動リボンを備える回折型ＭＥＭＳアレイであってもよい。

また、上述の実施形態では、光学素子アレイからの反射光を灯具前方に投影する投影光学部材として投影レンズを例示したが、投影光学部材は投影レンズに限られず、例えばリフレクタであってもよい。

１ 車両用灯具、 ４ 透光カバー、 １０ 可視光源、 １２ 赤外光源、 ２０ 可視光リフレクタ、 ２２ 赤外光リフレクタ、 ３０ 光学素子アレイ、 ３０ａ 第１マイクロミラー、 ３０ｂ 第２マイクロミラー、 ４０ 可視光吸収部材、 ４２ 赤外光吸収部材、 ５０ 投影レンズ、 ３００ 制御部、 ３１０ 画像処理装置、 ３１２ 撮像装置。

本発明は、ＭＥＭＳミラーアレイ等の光学素子アレイを用いた車両用灯具に利用することができる。

Claims (5)

1. 第１波長帯の光を出射する第１光源と、
   前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光を出射する第２光源と、
   入射した光を灯具前方に投影する投影光学部材と、
   前記第１光源からの光を前記投影光学部材に出射するとともに、前記第２光源からの光を前記投影光学部材外に出射する第１状態と、前記第２光源からの光を前記投影光学部材に出射するとともに、前記第１光源からの光を前記投影光学部材外に出射する第２状態とを個別に切り替え可能な複数の光学素子が配列されてなる光学素子アレイと、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光学素子アレイの光学素子を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、灯具前方に第１配光パターンが形成されるよう前記光学素子アレイの一部の光学素子を前記第１状態に制御するとともに、灯具前方に前記第１配光パターンとは異なる第２配光パターンが形成されるよう前記光学素子アレイの別の一部の光学素子を前記第２状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１配光パターンは、前記第１波長帯の光が照射される照射領域と、前記第１波長帯の光の照射が抑制される照射抑制領域とを含み、
   前記第２配光パターンは、前記照射抑制領域に第２波長帯の光が照射されるよう構成されることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記第１波長帯と前記第２波長帯の両方に感度を有し、灯具前方を撮像するよう配置された撮像部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
5. 前記第１波長帯は、可視光帯であり、
   前記第２波長帯は、赤外光帯である、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の車両用灯具。

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