JP2018099923A - 車両用ランプ - Google Patents

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Abstract

【課題】ランプユニットからの出射光がカメラに入射することを防止した車両用ランプを提供する。
【解決手段】ランプハウジング1内にメインランプユニット2とサブランプユニット3と撮像手段4が配設されており、撮像手段4で撮像した画像に基づいてメインランプユニット2を配光制御する構成の車両用ランプであって、撮像手段4とメインランプユニット2との間にサブランプユニット3が配設されている。メインランプユニット2の出射光がサブランプユニット3で遮光され、撮像手段4への入射が防止される。
【選択図】 図2

Description

本発明は車両用ランプに関し、特にランプハウジング内に撮像装置を配設している車両用ランプに関するものである。
自動車等の車両では、自動運転制御やヘッドランプの自動配光制御を実現するために、自動車にカメラ(撮像装置)を配設し、このカメラで自動車の前方領域を撮像し、撮像した画像を解析して前方領域に存在する対向車や先行車等の他車両を検出することが提案されている。例えば、自動車のヘッドランプ(前照灯)の配光を制御する技術として、ADB(Adaptive Driving Beam)配光制御が提案されている。このADB配光制御は、カメラで撮像した画像から検出した対向車や先行車等の他車両を眩惑することがないようにヘッドランプのハイビーム配光の配光パターンの一部を制御する技術である。
この技術において、高精度のADB配光制御を実現するために、特許文献1では、ヘッドランプのランプハウジング内にカメラを配設した技術が提案されている。特許文献1によれば、カメラ光軸がランプ光軸に近接されるため、カメラで撮像した画像から検出される他車両の方向、すなわち自車両から他車両を見たときの角度が、ヘッドランプから照射される光の角度に一致ないしほぼ一致することになり、ヘッドランプにおけるADB配光制御を容易かつ高精度に行うことができる。
特許文献1のようにランプハウジング内にカメラを配設すると、同じランプハウジング内に配設されているランプユニットから出射された光の一部が直接的に、あるいは透光カバーで反射された後にカメラのレンズ鏡筒に入射され、カメラで撮像した画像にハレーション等によるホワイトアウトが発生し易くなる。
特開2013−147138号公報 特開2011−162080号公報 特開2013−164913号公報
このホワイトアウトの発生を防止するために、特許文献2,3はランプユニットから出射された光がカメラのレンズ鏡筒に入射されることを防止するための遮光構造を設けている。しかし、カメラがランプユニットと隣接する位置、あるいは近接する位置に配置されていると、ランプユニットから出射されて透光カバーで反射された光がカメラに入射されることを防止することは困難になる。特に、カメラがADB配光制御されるメインランプユニットに隣接され、あるいは近接されている場合には、ADB配光制御に伴ってメインランプユニットから出射される光の範囲や方向が変化されるため、透光カバーにおいて反射され光の方向が変化され、遮光構造が有効に機能しない場合がある。
本発明の目的は、ランプユニットの出射光がカメラに入射することを防止した車両用ランプを提供するものである。
本発明の第1の発明は、ランプハウジング内にメインランプユニットとサブランプユニットと撮像手段が配設されており、前記撮像手段で撮像した画像に基づいて前記メインランプユニットを配光制御する構成の車両用ランプであって、前記撮像手段と前記メインランプユニットとの間に前記サブランプユニットが配設されている。
本発明の第2の発明は、ランプハウジング内にメインランプユニットとサブランプユニットと撮像手段が配設されており、前記撮像手段で撮像した画像に基づいてメインランプユニットを配光制御する構成の車両用ランプであって、前記サブランプユニットは、前記メインランプユニットが配光制御されているときに消灯され、前記撮像手段は前記サブランプと一体的に構成されている。
第2の発明において、撮像手段は、サブランプユニットの一部に設けた開口窓に臨んで配設される。例えば、開口窓はサブランプユニットのリフレクタに設けられており、当該開口窓を含む領域に意匠的な装飾が施されていることが好ましい。あるいは、撮像手段は、サブランプユニットの光源と一体的に構成されることが好ましい。
本発明によれば、メインランプユニットから出射された光は、その殆どがサブランプユニットにより遮光され、撮像手段に入射されることが防止される。さらに、第2の発明によれば、撮像手段をサブランプユニットと一体化することにより、ランプサイズを低減でき、小型な車両用ランプが得られる。
本発明を適用した自動車の実施形態1の正面図。 図1の右ヘッドランプの拡大断面図。 左右ヘッドランプを含む点灯制御装置のブロック構成図。 メインランプユニットの配光を説明する模式図。 実施形態2の右ヘッドランプの断面図。 サブランプユニットとカメラの概略構成を示し、(a)は正面図、(b)はB−B線断面図。 サブランプユニットの意匠性を向上した例を示す正面図。 カメラを光源に一体化した異なる実施形態の断面図。
(実施形態1)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明を自動車のヘッドランプに適用した実施形態1の正面図であり、自動車CARの車体BDの右前部に右ヘッドランプR−HLが取り付けられている。この車体BDの左前部には、図1には表れないが、前記右ヘッドランプR−HLと左右対称に構成された左ヘッドランプが取り付けられている。
前記右ヘッドランプR−HLは、ランプハウジング1内にメインランプユニット2とサブランプユニット3が配設され、さらに本発明にかかる撮像手段としてのカメラ4が配設されている。ここでは、ランプハウジング1内の車幅方向の外側位置にメインランプユニット2が配設され、その内側にサブランプユニット3が配設され、さらにその内側にカメラ4が配設されている。
図2は前記右ヘッドランプR−HLの水平方向の断面図である。前記ランプハウジング1は、前面領域が開口された容器状をしたランプボディ11と、このランプボディ11の当該開口を覆うように固定された透光カバー12とで構成されている。この透光カバー12は、詳細については後述するが、透明な無色の樹脂によって所要形状に湾曲された板状に形成されている。この透光カバー12は、前記メイン及びサブの各ランプユニット2,3から出射した光を透光して自動車の前方領域を照射させる。さらに、前記カメラ4は透光カバー12を透して自動車の前方領域を撮像することが可能とされている。
前記ランプハウジング1内にはエクステンション13が配設されており、このエクステンション13によって当該ランプハウジング1の内部が図2の左側から順次メインランプ部、サブランプ部、カメラ部の各領域が画成されている。このエクステンション13は表面にアルミニウム塗装あるいはアルミニウムめっきが施され、疑似リフレクタとして構成されている。
前記メインランプユニット2は、複数個の白色LED(発光ダイオード)21を光源とし、これら白色LED21で発光した白色光をリフレクタ22で反射し、この反射光を投影レンズ23により自動車の前方に投影して照明を行うプロジェクタ型のランプユニットとして構成されている。後述するように、複数の白色LED21を選択して発光させることにより、メインランプユニットの配光をハイビーム配光とロービーム配光に切り替えて制御することが可能とされている。さらに、同様にしてハイビーム配光の配光パターンの一部領域を選択的に照明しなくするADB配光での制御も可能とされている。
前記サブランプユニット3は、ここではクリアランスランプとして構成されている。このクリアランスランプ3は、白色LED31を光源とし、この白色LED31で発光した白色光をリフレクタ32で反射し、このリフレクタ32の前側に配置されたインナーレンズ33によって自動車の前に所要の配光パターンで照明するリフレクタ型のランプユニットとして構成されている。
前記カメラ4は、CCD撮像素子やCMOS撮像素子を備えるカメラとして構成されている。このカメラ4は前記エクステンション13の後面側に配設されており、ヘッドランプR−HLの前方から透光カバー12を透して見たときに、外部からは観察できないようにされている。カメラ4のレンズ鏡筒41はエクステンション13に設けた開口窓131に臨む位置に配置されており、この開口窓131を透して自動車の前方領域を撮像することが可能である。
さらに、前記ランプハウジング1内には、前記エクステンション13によって外部に露見されない位置にランプECU(ランプ電子制御ユニット)5が配設されている。このランプECU5は前記メインランプユニット2、サブランプユニット3、カメラ4にそれぞれ電気的に接続されており、特にカメラ4で撮像した画像に基づいてメインランプユニット2及びサブランプユニット3の点灯状態をADB配光制御するようになっている。
図3は前記各ランプユニット2,3、カメラ4及びランプECU5のブロック構成図である。ランプECU5は、メインランプ制御部51、サブランプ制御部52、カメラ制御部53を備えている。その上で、前記ランプECU5は自動車CARに設けられて当該自動車CARの走行に係わる総合的な制御を行うための車両ECU6に接続されている。また、自動車CARの乗員に各種情報を報知するためのモニター7が車室内に配置されており、このモニター7は前記車両ECU6に接続されている。このモニター7はナビゲーション装置の表示パネルで構成されてもよい。
前記ランプECU5は車両ECU6からの制御信号を受けてメインランプユニット2、サブランプユニット3、カメラ4の制御を実行する。例えば、メインランプ制御部51はメインランプユニット2の点消灯制御と、ハイビーム/ロービームの配光制御と、ADB配光制御を実行する。サブランプ制御部52は、サブランプユニット3の点消灯を制御する。さらに、カメラ制御部53は、カメラ4で撮像して得られた画像を解析して自動車の前方に存在する他車両、すなわち対向車と先行車を検出する他車両検出部531を備えるとともに、カメラ4での撮像に係わる制御、例えば撮像タイミングの制御や撮像した画像の取込動作等を制御する。
ここで、前記メインランプ制御部51は、前記他車両検出部531で検出された他車両に対応した適切な配光を設定するための配光設定部511と、設定された配光に基づいてメインランプユニット2の複数の白色LED21の点消灯を制御する点灯制御部512を備えている。
この構成により、メインランプ制御部51は、他車両検出部531において、カメラで撮像された画像から自車の前方領域に存在する対向車や先行車を検出したときには、配光設定部511においてメインランプユニット2の配光をハイビーム配光、ロービーム配光、ADB配光のいずれかに設定する。点灯制御部512は設定された配光を実現するために複数の白色LED21を合一的あるいは選択的に点灯制御する。これにより、対向車や先行車を眩惑することなく、自車両の前方領域を可及的に明るく照明する配光制御が実現されることになる。
なお、詳細な説明は省略したが、図3に示される自動車の左ヘッドランプL−HLの構成は、右ヘッドランプR−HLと左右対称の構成であり、この左ヘッドランプL−HLに設けられているランプECU(図示せず)も前記車両ECU6に接続されている。これにより、左ヘッドランプL−HLにおいても、独立してメインランプユニットでのハイビーム配光、ロービーム配光、ADB配光の制御が実行される。
以上の構成によれば、ランプスイッチ(図示せず)がオンされると、ランプECU5のメインランプ制御部51とサブランプ制御部52がそれぞれメインランプユニット2とサブランプユニット3の点灯を制御する。メインランプ制御部51は車両ECU6からの信号に基づいてハイビーム配光制御、ロービーム配光制御、ADB配光制御を実行する。
図4に示すように、メインランプユニット2の光源を構成している複数の白色LED21は4個の第1列LED21aと、6個の第2列のLED21bの2列に配列されている。各白色LED21(21a,21b)の光が投影レンズ23により投影される照明領域は、図4の上部の配光パターンにおける各枡目領域に対応している。メインランプ制御部51によるメインランプユニット2の点灯制御においては、ランプECU5の点灯制御部512において第1列LED21aを発光したときには、図4に点描したロービーム配光が得られる。また、第1と第2LED列21a,21bを発光したときには図4にチェック描画した照明領域を含めたハイビーム配光が得られる。
ADB配光制御においては、カメラ4で撮像した画像に基づいて他車両検出部531において他車両を検出する。他車両を検出したときには、点灯制御部512は全白色LED21(21a,21b)のうち、当該他車両に対応する白色LEDを除く他の白色LEDを選択的に発光する。図4の例では、対向車CAR1に対しては領域POに対応する白色LEDを消灯し、他の白色LEDを発光する。先行車CAR2に対しては領域PFに対応する白色LEDを消灯し、他の白色LEDを発光する。これにより、これら他車両CAR1,CAR2を眩惑することがなく自車両の前方領域を可及的に明るく照明するADB配光が得られる。
前記したようにカメラ4はエクステンション13の後面側に配設され、レンズ鏡筒41はエクステンション13に設けた開口窓131に臨んで位置されているので、メイン及びサブの各ランプユニット2,3から出射された光がカメラ4のレンズ鏡筒41に直接入射されることは殆どない。また、カメラ4とメインランプユニット2との間にサブランプユニット3が配設されており、メインランプユニット2とカメラ4との距離が長く、かつカメラ4はサブランプユニット3の陰になる位置に配置されているので、メインランプユニット2から出射された光はサブランプユニット3により遮光され、カメラ4には入射されない。
したがって、メインランプユニット2がハイビーム配光制御及びADB配光制御されている場合に、サブランプユニット3を点灯制御しても、少なくともメインランプユニット2の出射光がカメラ4に入射することが防止できるので、サブランプユニット3の出射光が共にカメラ4に入射されてもホワイトアウトの発生を防止することができる。
ここでは、ランプハウジング1内にエクステンション13が配設されており、カメラ4はこのエクステンション13の後面側に配設されているが、エクステンションを備えていないヘッドランプにおいても同様である。すなわち、メインランプユニット2とカメラ4との間にサブランプユニット3を配設することにより、カメラ4はメインランプユニット2から見てサブランプユニット3の陰になる位置に配設されることになり、メインランプユニット2の出射光がカメラ4に入射することを防止することができる。
一方、メイン及びサブの各ランプユニット2,3から出射された光の一部は透光カバー12で反射され、その反射光がカメラ4のレンズ鏡筒41に入射されることがある。この場合、サブランプユニット3から出射される光は低光量であるので、当該出射光の一部が透光カバー12で反射されてカメラ4に入射されてもホワイトアウトが発生することは少ない。また、メインランプユニット2とカメラ4はサブランプユニット4を挟んで離れた位置に配設されているので、メインランプユニット2から出射された光が透光カバー12において反射されてカメラ4に入射された光は低光量であり、ホワイトアウトが発生することは少ない。
しかし、透光カバー12において反射されたメインランプユニット2とサブランプユニット3の出射光が共にカメラ4に入射されると、両光の光量が加算されることによってカメラ4で撮像した画像にホワイトアウトが発生することがある。
そこで、この実施形態では、ランプECU5は、メインランプ制御部51においてメインランプユニット2をハイビーム配光制御及びADB配光制御を実行しているときには、サブランプ制御部52での制御を停止してサブランプユニット3を強制的に消灯する。換言すれば、メインランプユニット2がロービーム配光のときにのみサブランプユニット3を点灯するように制御する。サブランプユニット3を消灯することにより、メインランプユニット2の出射光の一部が透光カバー12で反射されてカメラ4に入射されても、前記したようにホワイトアウトの発生を防止することができる。また、メインランプユニット2がロービーム配光のときにはその出射光の光量が低いので、メインランプユニット2とサブランプユニット3の両反射光がカメラ4に入射されてもホワイトアウトの発生が防止される
(実施形態2)
図5は本発明の実施形態2における右ヘッドランプの断面図であり、実施形態1の図2に対応する図である。実施形態2は、前記したようにメインランプユニット2においてハイビーム配光制御及びADB配光制御する際にサブランプユニット3を消灯制御することを前提としたものである。
実施形態2では、ランプハウジング1内に配設するカメラ4は、サブランプユニット3と一体的に構成され、あるいはサブランプユニット3の近傍に配置されている。ここでは、カメラ4はサブランプユニット3の前記リフレクタ32の後面側に配設されており、カメラ4のレンズ鏡筒41は当該リフレクタ32の一部に設けた開口窓322を挿通した状態で配置されている。
図6(a),(b)は、サブランプユニット3とカメラ4の概略構成を示す正面図と、B−B線断面図である。サブランプユニット3は、前記したように光源31とリフレクタ32で構成されている。リフレクタ32には取付窓321が開口され、ここに光源基板311が取り付けられている。光源基板311には、複数個、ここでは4個の白色LED31aが搭載されている。
カメラ4はサブランプユニット3の正面から見て光源31の右斜め下の位置で、サブランプユニット3の配光、すなわちクリアランスランプとしての配光の障害にならないように前記リフレクタ32の一部に前記開口窓322が開口されている。カメラ4はこのリフレクタ32の後面側において前記ランプボディ11の一部あるいはリフレクタ32の一部に支持されており、レンズ鏡筒41がリフレクタ32の後面側から前面側に向けてこの開口窓322を挿通した状態に配置されている。
この構成によれば、カメラ4はサブランプユニット32のリフレクタ32の開口窓322を透して撮像を行うことになる。カメラ4はサブランプユニット3の後面側の斜め下側の位置に配設されているので、メインランプユニット2の配光に影響を与えることはない。また、サブランプユニット3に対する配光への影響も殆どない。
一方、カメラ4での撮像時には、サブランプユニット3は消灯されるので、サブランプユニット3の出射光が原因となるホワイトアウトの問題は生じない。また、カメラ4はメインランプユニット2から見るとサブランプユニット3によって陰になる位置に配設されているので、メインランプユニット2が点灯されたときの出射光はサブランプユニット3のリフレクタ32によって遮光されるため、当該出射光がカメラ4に入射されることはない。仮に入射される場合でも僅かであり、カメラ4でのホワイトアウトの発生が防止できる。
実施形態2では、カメラ4はサブランプユニット3と殆ど一体化されていることになるので、実施形態1の図2と比較するとランプハウジング1内にカメラ4を収納するための独立したスペースを設けることが不要となり、ヘッドランプR−HLの横方向、すなわち車幅方向の寸法が低減され、かつその容積も低減されて小型なヘッドランプが実現できる。
また、カメラ4での撮像時にはサブブランプユニット3は消灯されているので、サブランプユニット3で発生する熱がカメラ4及び撮像した画像に与える影響は少なくて済む。特に、カメラ4での撮像した画像に基づいてメインランプユニット2におけるADB配光制御を行っている場合に、当該熱によるADB配光制御への影響が回避できる。
なお、サブランプユニット3のリフレクタ32に開口窓322を設けることにより、透光カバー12を透しての外観上の見栄えの低下が懸念されるが、例えば、図7(a)に示すように、リフレクタ32の前面の開口窓322を囲む領域に星型のような意匠パターンD1をプリントし、又はシールを貼り付けることにより、見栄えの低下が防止できる。あるいは、図7(b)のように、開口窓322を含む複数の領域に花弁状の意匠パターンD2を形成するようにしてもよい。これにより、開口窓322を設けることによるサブランプユニット3の意匠性の向上を図ってもることができる。
あるいは、図8に示すように、リフレクタ32に開口窓を開設することなく、カメラ4をサブランプユニット3の光源31と一体化した構成としてもよい。図8(a)では、前記したリフレクタ32の取付窓321にカメラ4が取り付けられている。また、光源31を構成する白色LED31aを搭載した光源基板311がカメラ4の前面に一体的に取り付けられている。光源基板311の中央は開口されており、この開口にカメラ4のレンズ鏡筒41が挿通されるとともに、レンズ鏡筒41の周囲に複数の白色LED31aが配設されている。ここで、図示は省略するが、光源基板311はカメラ4のレンズ鏡筒41の一部に取り付けた構成としてもよい。
これにより、サブランプユニット3のリフレクタ32内には、その中央にカメラ4が配置され、そのレンズ鏡筒41の回りに複数の白色LED31aが配置されることになる。各白色LED31aが発光することによりサブランプユニット3が点灯状態となり、サブランプユニット3が消灯されたときにカメラ4での撮像が行われることにより、ホワイトアウトの発生が防止される。
あるいは、図8(b)に示すように、カメラとして小型のカメラモジュールが採用されたときには、サブランプユニット3の取付窓321に支持基板312を取り付け、この支持基板312に白色LED31aを搭載した光源基板311を支持し、かつ光源基板311にカメラモジュール4を搭載した構成としてもよい。この構成においても、白色LED31aが発光することによりサブランプユニット3が点灯状態となり、サブランプユニット3が消灯されたときにカメラ4での撮像が行われることにより、ホワイトアウトの発生が防止される。
以上の実施形態では、メインランプユニット、サブランプユニット、カメラを水平方向に配設した例を示したが、これらランプユニットとカメラの一部ないし全部が鉛直方向に配設した構成であってもよい。
以上の実施形態では、メインランプユニットはハイビーム配光、ロービーム配光、ADB配光の制御が可能な構成しているが、ハイビームランプユニットとロービームランプユニットが独立したランプユニットとして構成され、これらハイビームランプユニットとロービームランプユニットのいずれか一方においてADB配光の制御が行われるように構成してもよい。
本発明はヘッドランプに限られるものではなく、カメラで撮像した画像に基づいて点灯状態、特に照明に際しての配光を制御する構成の照明用ランプであれば適用できる。ここで、メインランプユニットは撮像手段で撮像した画像に基づいて配光が制御される構成のランプユニットであれば良い。サブランプユニットは、クリアランスランプに限られるものではなく、他のランプであってもよい。すなわち、実施形態1の場合には、サブランプユニットとしてフォグランプ、コーナリングランプ等のようなメインランプユニットに比較して出射光量が低い補助ランプや標識ランプであればよい。実施形態2の場合には、サブランプユニットとして、メインランプユニットでの配光制御時に消灯することが可能な補助ランプや標識ランプであればよい。
1 ランプハウジング
2 メインランプユニット
3 サブランプユニット
4 カメラ(撮像手段)
5 ランプECU
6 車両ECU
7 モニター
31 光源
31a 白色LED
32 リフレクタ
41 レンズ鏡筒
51 メインランプ制御部
52 サブランプ制御部
53 カメラ制御部
311 光源基板
312 支持基板
321 取付窓
322 開口窓
511 配光設定部
512 点灯制御部
531 他車両検出部
L−HL,R−HL ヘッドランプ(照明用のランプ)

Claims (6)

  1. ランプハウジング内にメインランプユニットとサブランプユニットと撮像手段が配設され、前記撮像手段で撮像した画像に基づいて前記メインランプユニットを配光制御する構成の車両用ランプであって、前記撮像手段と前記メインランプユニットとの間に前記サブランプユニットが配設されていることを特徴とする車両用ランプ。
  2. ランプハウジング内にメインランプユニットとサブランプユニットと撮像手段が配設され、前記撮像手段で撮像した画像に基づいてメインランプユニットを配光制御する構成の車両用ランプであって、前記サブランプユニットは、前記メインランプユニットが配光制御されているときに消灯され、前記撮像手段は前記サブランプと一体的に構成されていることを特徴とする車両用ランプ。
  3. 前記撮像手段は、前記サブランプユニットの一部に設けた開口窓に臨んで配設されている請求項2に記載の車両用ランプ。
  4. 前記開口窓は前記サブランプユニットのリフレクタに設けられ、当該開口窓を含む領域に意匠的な装飾が施されている請求項3に記載の車両用ランプ。
  5. 前記撮像手段は、前記サブランプユニットの光源と一体的に構成されている請求項2に記載の車両用ランプ。
  6. 前記メインランプユニットは少なくともADB配光制御が可能であり、前記サブランプユニットはクリアランスランプを含む補助ランプ又は標識ランプである請求項1ないし5のいずれかに記載の車両用ランプ。


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