JP2013191478A - 車両用の前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から出射されて前方照射に供される光、および外部から到来してカメラによる撮像に供される光の利用効率を高める。
【解決手段】非透過型の第１リフレクタ４２ａは、光軸Ａ１を有し、光を前方へ反射する。光源４３ａは、光軸Ａ１上に配置される。非透過型の第２リフレクタ４４ａは、光源４３ａの前方に配置される。第２リフレクタ４４ａにより反射された光Ｌ３は、カメラ４５に入射する。カメラ４５の光軸Ａ２は、第２リフレクタ４４ａを介して第１リフレクタ４２ａの光軸Ａ１と一致させられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される前照灯装置に関する。

この種の装置として、車両の前方に存在する障害物や車両を検出するために車両前方の撮像を行なうカメラを内蔵したものが知られている（例えば特許文献１参照）。検出された障害物や前走車の位置に応じて前照灯の配光制御が行なわれる。

特開２０１０−２６０３７９号公報

カメラにより撮像された障害物や前走車に対して正確な配光制御を行なうためには、カメラの光軸と前照灯の光軸を一致させる必要がある。特許文献１に記載の構成においては、前照灯の光源の前方にハーフミラーを配置し、光源から出射した光を通過させて照射光とする一方、前方より到来する光を側方に反射させてカメラに到達させている。すなわちカメラの光軸は、ハーフミラーを介して前照灯の光源の光軸と一致させられている。

しかしながら、ハーフミラーを通過する光の一部は反射に供されることから光量の低下が避けられない。一方、前方より到来しカメラによる撮像に供される光の一部はハーフミラーを通過するため、得られる画像の明度低下が避けられない。

よって本発明は、光源から出射されて前方照射に供される光、および外部から到来してカメラによる撮像に供される光の利用効率を高めることができる技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、車両用の前照灯装置であって、
光軸を有し、光を前方へ反射する非透過型の第１リフレクタと、
前記光軸上に配置された光源と、
前記光源の前方に配置された非透過型の第２リフレクタと、
前記第２リフレクタにより反射された光が入射するカメラとを備え、
前記カメラの光軸は、前記第２リフレクタを介して前記第１リフレクタの光軸と一致させられている。

このような構成によれば、光源からの出射光は非透過型の反射面を介して前方照射に供され、前方より到来する光も非透過型の反射面を介してカメラに入射するため、カメラの光軸と第１リフレクタの光軸を一致させていながらも、出射光と到来光の利用効率を高めることができる。

前記光源と前記第２リフレクタの間に配置され、前記光源から前方に出射された光の一部を前記第１リフレクタに向けて反射する第３リフレクタをさらに備える構成としてもよい。この場合、非透過型の第２リフレクタにより遮られる光源からの出射光を、確実に前方照射に供させることができ、出射光の高い利用効率を維持することができる。

前記第２リフレクタにより反射された光を後方へ反射させる少なくとも１つの第４リフレクタが、前記第２リフレクタと前記カメラの間に設けられている構成としてもよい。この場合、上記の光軸一致性を確保しながらも、カメラの配置自由度を高めることができる。例えばカメラを前方から視認不可能な位置に配置することができる。

前記光源から出射された光により照射される領域を変化させる配光変更手段と、前記カメラにより得られた画像データに基づいて前記配光変更手段を制御する制御部とをさらに備える構成としてもよい。上記のように、カメラの光軸と光を前方に反射する第１リフレクタの光軸とが一致しているため、カメラにより撮影された車両前方の状況に応じた配光制御を正確に実行するにあたり光軸のずれを考慮する必要がなく、演算処理負荷を抑制することができる。

本発明は、カメラにより撮影された車両前方の状況に応じてより多彩な配光制御が求められるハイビーム照射用の光源に対して、より好適に適用される。

本発明の第１の実施形態に係るハイビーム灯具ユニットが搭載されたヘッドランプを正面から見た構成を模式的に示す図である。 図１の線II−IIに沿う水平断面図であり、ハイビーム灯具ユニットの内部構成を示すものである。 本発明の第２の実施形態に係るハイビーム灯具ユニットの内部構成を示す水平断面図である。

添付の図面を参照しつつ本発明について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、車両の右側前端部に装備されるヘッドランプ１を正面から見た構成を模式的に示す図である。ハウジング１０とその前面に装着された不図示の透光カバーにより灯室２０が区画形成されている。灯室２０の内部には、ロービーム灯具ユニット３０、およびハイビーム灯具ユニット４０が配置されている。車両の左側前端部には、図１に記載のものと左右対称の構成を有するヘッドランプ１が装備される。

ロービーム灯具ユニット３０は、近距離前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に配光規定が定められている。ハイビーム灯具ユニット４０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。

図２は、図１の線II−IIに沿う水平断面図であり、ハイビーム灯具ユニット４０の内部構成を示すものである。本発明の前照灯装置としてのハイビーム灯具ユニット４０は、投射レンズ４１、ランプハウジング４２、光源ユニット４３、リフレクタユニット４４、およびカメラ４５を備えている。

投射レンズ４１は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであり、ランプハウジング４２の前端部に装着されて内部空間５０を区画形成している。

ランプハウジング４２の内側面は、反射面４２ａとされている。本発明の第１リフレクタとしての反射面４２ａは、光軸Ａ１を有し、光を前方へ反射する形状とされている。なお反射面４２ａは光を透過しない。本明細書においては、このような反射面を非透過型の反射面（リフレクタ）と称する。

光源ユニット４３は、ランプハウジング４２の後端部中央に装着されており、前端部に本発明の光源としての発光素子４３ａが配置されている。本実施形態においては、発光素子４３ａは白色発光ダイオードである。発光素子４３ａは、投射レンズ４１の焦点近傍かつ光軸Ａ１上に配置されている。

リフレクタユニット４４は、内部空間５０において発光素子４３ａの前方に配置されている。リフレクタユニット４４は、前方（投射レンズ４１と対向する側）に本発明の第２リフレクタとしての前方反射面４４ａを、後方（発光素子４３ａと対向する側）に本発明の第３リフレクタとしての後方反射面４４ｂを備えている。前方反射面４４ａおよび後方反射面４４ｂともに非透過型の反射面とされている。

カメラ４５は、ランプハウジング４２の一部に形成された挿通孔４２ｂに装着されている。カメラ４５の光軸Ａ２は、前方反射面４４ａを介してランプハウジング４２の反射面４２ａの光軸Ａ１と一致させられている。

発光素子４３ａから前方に出射された光の一部Ｌ１は、直接投射レンズ４１に入射し、車両前方に向けて照射される。

発光素子４３ａと前方反射面４４ａの間に配置されているリフレクタユニット４４の後方反射面４４ｂは、発光素子４３ａから前方に出射された光のうち別の一部Ｌ２を、ランプハウジング４２の反射面４２ａに向けて反射する。光Ｌ２は反射面４２ａにより前方に反射され、投射レンズ４１を通過して車両前方に向けて照射される。

前方より到来する光Ｌ３は、投射レンズ４１を通過してリフレクタユニット４４の前方反射面４４ａにより反射され、カメラ４５に入射する。

図２に模式的に示すように、ハイビーム灯具ユニット４０はさらにスイブル機構４６と制御部４７を備えている。本発明の配光変更手段としてのスイブル機構４６は、ランプハウジング４２を車両の左右方向に回動させることにより、光Ｌ１およびＬ２の照射方向を左右方向に移動させうる周知の構成を備えている。

制御部４７は、カメラ４５およびスイブル機構４６と通信可能に接続され、周知の演算処理回路を含んで構成されている。制御部４７は、カメラ４５により得られた画像データに基づいてスイブル機構４６を制御する。例えば画像データに基づいて車両の前方に障害物や前走車が検出された場合、スイブル機構４６を介してランプハウジング４２を左右方向に回動させ、当該被検出物を照射するように、あるいは回避するように、発光素子４３ａから出射された光により照射される領域を変化させる。

本実施形態の構成によれば、反射面４２ａの光軸Ａ１とカメラ４５の光軸Ａ２は一致しているため、カメラ４５により撮影された車両前方の状況は光源から見た前方の状況と一致する。したがって当該状況に応じた配光制御を正確に実行するにあたり光軸のずれを考慮する必要がなく、演算処理負荷を抑制することができる。

発光素子４３ａより出射された光Ｌ２は、ともに非透過型であるリフレクタユニット４４の後方反射面４４ｂとランプハウジング４２の反射面４２ａにより反射されるため、照射光の光量が低下することがない。すなわち光源から出射される光の利用効率が高まるため、コスト上昇の一因となる発光量の大きな光源を用いる必要性を回避しうる。

前方より到来する光Ｌ３は、非透過型であるリフレクタユニット４４の前方反射面４４ｂにより反射されるため、カメラ４５に入射する光量が低下することがない。すなわちカメラ４５における受光効率が高まるため、コスト上昇の一因となる高感度のカメラを用いる必要性を回避しうる。

このように非透過型の前方反射面４４ａを発光素子４３ａと投射レンズ４１の間に配置しても、リフレクタユニット４４により遮られる発光素子４３ａからの出射光Ｌ２は後方反射面４４ｂとランプハウジング４２の反射面４２ａを介して前方に反射されるため、ハイビームの照射に支障はない。

次に図３を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係るハイビーム灯具ユニット４０Ａについて説明する。図３は図２に対応する水平断面図であり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素については同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は割愛する。

本実施形態は、カメラ４５の配置が第１の実施形態に係るハイビーム灯具ユニット４０と相違する。具体的には、カメラ４５はランプハウジング４２の後端部側面４２ｃに配置されている。またランプハウジング４２の外側には、ミラー４８ａ、４８ｂが配置されている。

前方より到来した光Ｌ３は、リフレクタユニット４４の前方反射面４４ａにより反射され、ランプハウジング４２の一部に形成された挿通孔４２ｂを通過する。挿通孔４２ｂを通過した光Ｌ３は、本発明の第４リフレクタとしてのミラー４８ａにより後方へ反射され、さらにミラー４８ｂにより反射されてカメラ４５に入射される。

したがってカメラ４４の光軸Ａ２は、カメラ４５とリフレクタユニット４４の前方反射面４４ａの間に設けられたミラー４８ａ、４８ｂを介して、ランプハウジング４２の反射面４２ａの光軸Ａ１と一致させられている。よって第１の実施形態に係るハイビーム灯具ユニット４０と同様に、カメラ４５により撮影された車両前方の状況に応じた配光制御を正確に実行するにあたり光軸のずれを考慮する必要がなく、演算処理負荷を抑制することができる。

またカメラ４５の光入射部をランプハウジング４２の外側に配置することができるため、カメラ４５の配置に係る選択肢が増す。またカメラ４５が内部空間５０に露出しないため、見栄えも向上する。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

光源としての発光素子４３ａは、発光ダイオードに限られず、レーザーダイオードを用いてもよい。また適宜のランプ光源を光源として用いてもよい。なお光の照射方向が前方である限りにおいて光源の取付け方向は任意とすることができる。

光源より出射された光を車両前方に向けて照射するための光学系は、上記実施形態において例示したものに限られない。例えばリフレクタユニット４４の後側面あるいは後方に発光素子４３ａを設け、当該発光素子４３ａから後方に出射された光を、適宜の形状を有するランプハウジング４２の反射面４２ａで前方に反射する構成としてもよい。この場合、リフレクタユニット４４の後方反射面４４ｂを不要とすることができる。

前方反射面４４ａと後方反射面４４ｂは、必ずしも単一部材としてのリフレクタユニット４４の一部として設けられることを要しない。各反射面を有する部材を発光素子４３ａと投射レンズ４１の間の適宜の箇所に配置することができる。

第２の実施形態に関し、リフレクタユニット４４の前方反射面４４ａにより反射された光をさらに後方へ反射させるためのミラーの数は、カメラ４５の配置に応じて少なくとも１つ設ければよく、３つ以上設けてもよい。ミラーはランプハウジング４２の一部として設けてもよいし、ランプハウジング４２とは別体として灯室２０内に配置されてもよい。

カメラ４５により撮影された車両前方の状況に応じ、発光素子４３ａから出射された光により照射される領域を変化させる配光変更手段は、スイブル機構４６に限られるものではない。例えば、発光素子４３ａから出射された光の一部を選択的に遮ることが可能なシェード機構を儲け、これを制御部４７が制御することにより照射領域を変化させてもよい。また発光素子４３ａを複数配置し、各々の点消灯状態を制御部４７が制御することにより照射領域を変化させてもよい。

上記実施形態および変形例として説明した各構成は、ロービーム灯具ユニット３０に適用することもできる。

４０：ハイビーム灯具ユニット、４２ａ：反射面、４３ａ：発光素子、４４ａ：前方反射面、４４ｂ：後方反射面、４５：カメラ、４６：スイブル機構、４７：制御部、４８ａ：ミラー、４８ｂ：ミラー、Ａ１：反射面の光軸、Ａ２：カメラの光軸

Claims (5)

1. 光軸を有し、光を前方へ反射する非透過型の第１リフレクタと、
   前記光軸上に配置された光源と、
   前記光源の前方に配置された非透過型の第２リフレクタと、
   前記第２リフレクタにより反射された光が入射するカメラとを備え、
   前記カメラの光軸は、前記第２リフレクタを介して前記第１リフレクタの光軸と一致させられている、車両用の前照灯装置。
2. 前記光源と前記第２リフレクタの間に配置され、前記光源から前方に出射された光の一部を前記第１リフレクタに向けて反射する第３リフレクタをさらに備える、請求項１に記載の前照灯装置。
3. 前記第２リフレクタにより反射された光を後方へ反射させる少なくとも１つの第４リフレクタが、前記第２リフレクタと前記カメラの間に設けられている、請求項１または２に記載の前照灯装置。
4. 前記光源から出射された光により照射される領域を変化させる配光変更手段と、
   前記カメラにより得られた画像データに基づいて前記配光変更手段を制御する制御部とをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の前照灯装置。
5. 前記光源は、ハイビーム照射用の光源である、請求項１から４のいずれか一項に記載の前照灯装置。

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