JP2018195520A - 車両用照明装置及び車両用センサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】均一な面発光を得ることができる車両用照明装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係る車両用照明装置１０は、光源２１と、互いに対向する一対の主面３０ａ，３０ｂのうち一方の主面である第１主面３０ａに光源２１からの光を反射する第１反射膜３１が設けられている第１透明基材３０と、第１透明基材３０の第１主面３０ａに対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面４０ａ，４０ｂのうち、第１透明基材３０の第１主面３０ａと向き合う主面である第２主面４０ｂに、光源２１からの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜４１が形成されている第２透明基材４０と、を有している。この場合、光源２１は、第１透明基材３０及び第２透明基材４０の側方から、第１透明基材３０と第２透明基材４０との間隙に光を照射している。そして、第１透明基材３０及び第２透明基材４０は、主面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの表面粗さＲａが光源２１の波長以上とされている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用照明装置及び車両用センサモジュールに関する。

近年、車両用灯具には所望の配光性能が求められるばかりか、デザイン自由度の拡大を受けて美的な外観である意匠についても様々な態様が求められている。このような車両用灯具に適用される車両用照明装置には、意匠面を適切に形成することが求められている。

例えば特許文献１には、ハーフミラーを利用した車両用灯光装置が開示されている。この車両用灯光装置においては、発光体から発光された光の一部がこれに対向配置されたハーフミラーを透過して投光されるとともに、その一部がハーフミラーの反射面で反射され、発光体の側方に配置されたミラーの平面状の反射面で反射されてハーフミラーを透過し、これが繰り返される。

また、例えば特許文献２には、自然光を放光する放光口に対面して光学板を設けることで、放光口から放光される自然光を室内側に透過させるとともに、この自然光の一部を放光口が設けられている天井に向けて反射するタイプの照明装置が開示されている。

特開２００５−１４２１３２号公報 特開２０１２−２５２８６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、ハーフミラーにおいて光を乱反射させることなく反射させており、これにより、光源から遠くなるほど段階的に暗くなるような複数の虚像を作成し、奥行き感を演出している。一方で、近年では、デザインについて高い自由度が求められることから、光出射面を均一に面発光させ、意匠面を適切に形成することが求められている。

また、この車両用照明装置にあっては、光を受光する受光素子を追加することで、出射された光のうち対象物で反射した光を受光して対象物を検出する車両用センサモジュールとしての利用が可能である。このような車両用センサモジュールにあっても、対象物を適切に検出する必要があることから、光出射面を均一に面発光させることが求められている。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、均一な面発光を得ることができる車両用照明装置及び車両用センサモジュールを提供することである。

かかる課題を解決するために、第１の発明に係る車両用照明装置は、光源と、互いに対向する一対の主面のうち、一方の主面である第１主面に光源からの光を反射する第１反射膜が設けられている第１基材と、第１基材の第１主面に対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面のうち、第１基材の第１主面と向き合う主面である第２主面に、光源からの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜が形成されている第２基材と、を有し、光源は、第１基材及び第２基材の側方から、第１基材と第２基材との間隙に光を照射しており、第１基材及び第２基材は、主面における表面粗さＲａが光源の波長以上とされている。

ここで、第１の発明において、主面における表面粗さＲａは、１０μｍ以上であることが好ましい。

また、第１の発明においては、光源から入射した光を第１基材の第１主面に向けて出射して、第１基材における光源側の基材端部から、少なくとも第１基材の中心までの範囲を照射するレンズ部材をさらに有することが好ましい。

また、第２の発明は、車両周囲の対象物を検知するための車両用センサモジュールであって、光源と、互いに対向する一対の主面のうち、一方の主面である第１主面に光源からの光を反射する第１反射膜が設けられている第１基材と、第１基材の第１主面に対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面のうち、第１基材の第１主面と向き合う主面である第２主面に、光源からの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜が形成されている第２基材と、第２基材の他方の主面である第１主面から出射した光のうち、対象物により反射された光を検出する受光素子と、を有し、光源は、第１基材及び第２基材の側方から、第１基材と第２基材との間隙に光を照射しており、第１基材及び第２基材は、主面における表面粗さＲａが光源の波長以上とされている。

ここで、第２の発明において、光源は、可視光を出力する光源と、赤外光を出力する光源とを含む複数の光源からなることが好ましい。

本発明によれば、第２基材の第１主面から外部に出射される光は、拡散面発光となり、均一な面発光を得ることができる。

第１の実施形態に係る車両用照明装置の構成を模式的に示す説明図 第２の実施形態に係る車両用センサモジュールの構成を模式的に示す説明図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る車両用照明装置１０について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態に係る車両用照明装置１０の構成を模式的に示す説明図である。この車両用照明装置１０は、車両用灯具、例えば、車両後方の左右に搭載されるリアコンビネーションランプなどに適用することができる。

車両用照明装置１０は、一対の光源モジュール２０と、第１透明基材３０と、第２透明基材４０と、モジュールケース５０とで構成されている。

一対の光源モジュール２０は、第１透明基材３０及び第２透明基材４０を中央に挟んで互いに向かい合うように、第１透明基材３０及び第２透明基材４０の側方に配置されている。

なお、本実施形態において、車両用照明装置１０は、一対の光源モジュール２０を備える構成であるが、図１における紙面垂直方向に、第１透明基材３０及び第２透明基材４０を延在させて、互いに対向する一対の光源モジュール２０をその延在方向に沿って複数組配列するような構成でもよい。また、図１における紙面垂直方向に沿って対向する一対の光源モジュール２０をさらに備えるものであってもよい。

個々の光源モジュール２０は、第１透明基材３０と第２透明基材４０との間隙に光を照射するものであり、光源２１と、導光部材２２と、レンズ部材２３とを備えている。

光源２１は、例えばＬＥＤ２１ａであり、基板２１ｂに搭載されている。ただし、光源２１には、ＬＥＤ以外の光源を利用することもできる。ＬＥＤ２１ａからの光は、導光部材２２の延出方向に沿った一方の端面に入射されると、その内部を導光され、当該導光部材２２の延出方向に沿った他方の端面から出射される。導光部材２２は、ＬＥＤ２１ａから出射された拡散光を集光して出射するものであり、導光部材２２から出射される光の光軸は、第１透明基材３０及び第２透明基材４０の面内方向と平行となっている。

レンズ部材２３は、導光部材２２を介して集光された光源２１からの光が入射され、この入射された光を第１透明基材３０側に向けて出射する。換言すれば、レンズ部材２３は、光源２１からの光を、第１透明基材３０側へと角度を折り曲げて出射する機能を備えている。レンズ部材２３は、当該レンズ部材２３から出射される光が、第１透明基材３０の基材端部（光源モジュール２０側の端部）から、少なくとも第１透明基材３０の中心Ｃｔまでの範囲を照射するように設定されている。なお、照射範囲の設定は、レンズ部材２３によらずとも、他の光学特性を備える光学素子により実現してもよいし、光源モジュール２０の設置角度を調整するなどの手法により実現してもよい。

第１透明基材３０は、一定の板厚を備えた透明な基板であり、例えばポリカーボネート樹脂又はアクリル樹脂から成形されている。第１透明基材３０は、その一対の主面３０ａ，３０ｂのうち、一方の主面である第１主面３０ａが第２透明基材４０と対向するように配置されている。

第１主面３０ａには、光源２１に対して高反射率となる第１反射膜３１が成膜されており、当該第１反射膜３１により光源２１からの光が反射される。第１反射膜３１は、光源２１からの光を光学的に透過することがないように、十分な膜厚が必要とされる。例えば、光源２１が青色光であれば、波長４５０ｎｍ付近の反射率が８割程度となるアルミニウムを、或いは、その反射率が９割を超える銀を１０００Åの膜厚で成膜するといった如くである。また、光源２１が赤色光から赤外光である場合には、アルミニウムや銀の他に金を成膜するといった如くである。

ここで、第１透明基材３０の各主面３０ａ，３０ｂは、その表面粗さＲａ（算術平均粗さ）が光源２１の波長以上とされている。光源２１に赤外光を用いることもできるので、表面粗さＲａは、１０μｍ以上であることが好ましい。

第２透明基材４０は、一定の板厚を備えた透明な基板であり、例えばポリカーボネート樹脂又はアクリル樹脂から成形されている。第２透明基材４０は、第１透明基材３０の第１主面３０ａに対して間隙を隔てて対向配置されている。この場合、第２透明基材４０をなす一対の主面４０ａ，４０ｂのうち、一方の主面である第１主面４０ａは、光出射面として外部に臨んでおり、他方の主面である第２主面４０ｂは、第１透明基材３０と対向している。

第２主面４０ｂには、光源２１に対して所定の反射率となる第２反射膜４１が成膜されており、当該第２反射膜４１により光源２１からの光の一部が透過され、その一部が反射される。第２反射膜４１は、光源２１からの光の一部を光学的に透過する必要があることから、第１反射膜３１のような膜厚は必要とされない。第２反射膜４１は、第１反射膜３１と同様、アルミニウムや銀、金から成膜することができ、その膜厚は１００Å程度とすることができる。これにより、第２反射膜４１を備える第２透明基材４０は、マジックミラー（ハーフミラー）として機能する。

ここで、第２透明基材４０の各主面４０ａ，４０ｂは、第１透明基材３０と同様に、その表面粗さＲａが光源２１の波長以上とされている。光源２１には赤外光を用いることもできるので、表面粗さＲａは、１０μｍ以上であることが好ましい。

モジュールケース５０は、光源モジュール２０、第１透明基材３０及び第２透明基材４０を上述の位置関係で保持している。モジュールケース５０は、例えば合成樹脂を用いたインサート成形により、光源モジュール２０、第１透明基材３０及び第２透明基材４０と一体化されている。

このような構成の車両用照明装置１０において、光源２１から出射された光は、導光部材２２を経て集光された後、レンズ部材２３へと入射する。レンズ部材２３に入射した光はその出射面（他方の端面）より、第１透明基材３０に向かって出射される。レンズ部材２３から出射された光は、第１透明基材３０の第１主面３０ａへと至り、当該第１主面３０ａに形成された第１反射膜３１で反射される。

第１反射膜３１で反射された光は、第２透明基材４０の第２主面４０ｂへと至ると、当該第２主面４０ｂに形成された第２反射膜４１により、その一部が反射され、その一部が透過される。第１反射膜３１で反射された光は、第１透明基材３０の第１主面３０ａへと至り、第１反射膜３１で再度反射され、前述のプロセスが繰り返される。一方、第１反射膜３１を透過した光は、第２透明基材４０を通過して、第１主面４０ａより出射される。

このように、本実施形態に係る車両用照明装置１０は、光源２１と、互いに対向する一対の主面３０ａ，３０ｂのうち一方の主面である第１主面３０ａに光源２１からの光を反射する第１反射膜３１が設けられている第１透明基材３０と、第１透明基材３０の第１主面３０ａに対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面４０ａ，４０ｂのうち、第１透明基材３０の第１主面３０ａと向き合う主面である第２主面４０ｂに、光源２１からの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜４１が形成されている第２透明基材４０と、を有している。

この場合、光源２１は、第１透明基材３０及び第２透明基材４０の側方から、第１透明基材３０と第２透明基材４０との間隙に光を照射している。そして、第１透明基材３０及び第２透明基材４０は、主面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの表面粗さＲａが光源２１の波長以上とされている。

この構成によれば、光源２１から出射された光は、第１透明基材３０の第１反射膜３１と第２透明基材４０の第２反射膜４１との間で反射しつつ、その一部が第２反射膜４１を透過することで、第２透明基材４０の第１主面４０ａから出射することとなる。この際、所定の表面粗さＲａの各主面３０ａ，４０ｂに形成された第１反射膜３１及び第２反射膜４１により、多重散乱、多重反射が可能となる。これにより、第２透明基材４０の第１主面４０ａから外部に出射される光は、拡散面発光となり、均一な面発光を得ることができる。したがって、適切な意匠面を形成することができる。

また、第１透明基材３０と第２透明基材４０とをなす各主面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの粗い表面に、反射膜３１，４１を成膜しているので、アンカー効果により、各透明基材３０，４０と反射膜３１，４１との密着性をあげることができる。

また、本実施形態において、主面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂにおける表面粗さＲａは、１０μｍ以上である。

この構成によれば、当該表面粗さＲａの各主面３０ａ，４０ｂに形成された第１反射膜３１及び第２反射膜４１により、多重散乱、多重反射が可能となる。加えて、第１透明基材３０と第２透明基材４０の粗い表面に、反射膜３１，４１を成膜することができる。これにより、アンカー効果を得て、各透明基材３０，４０と反射膜３１，４１との密着性をあげることができる。

また、本実施形態において、光源２１から入射した光を第１透明基材３０の第１主面３０ａに向けて出射して、第１透明基材３０における光源２１側の基材端部から、少なくとも第１透明基材３０の中心Ｃｔまでの範囲を照射するレンズ部材をさらに有している。

この構成によれば、光源２１からの光を第１反射膜３１の中心Ｃｔ以上の範囲で照射することで、第１反射膜３１の中心Ｃｔまで到達する光の反射回数を減らすことができる。これにより、第２透明基材４０の第１主面４０ａから出射される光の輝度分布のむらを低減し、均一な面発光を得ることができる。その結果、適切な意匠面を形成することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る車両用センサモジュール１５について説明する。ここで、図２は、第２の実施形態に係る車両用センサモジュール１５の構成を模式的に示す説明図である。この車両用センサモジュール１５は、例えば、車両後方の左右に搭載されるリアコンビネーションランプに適用することができ、リアコンビネーションランプにおける照明装置の一部をなすとともに、車両後方及び側方の対象物を検知するためのものである。

この車両用センサモジュール１５は、一対の光源モジュール２０と、第１透明基材３０と、第２透明基材４０と、一対の受光素子６０と、モジュールケース５０と、で構成されている。

本実施形態に係る車両用センサモジュール１５において、一対の光源モジュール２０、第１透明基材３０、第２透明基材４０及びモジュールケース５０は、第１の実施形態に示す車両用照明装置１０におけるそれと同じである。

ここで、一対の光源モジュール２０にあっては、一方の光源モジュール２０（２０Ａ）は、車両用照明装置としての観点から可視光を出力する光源２１Ａを搭載し、他方の光源モジュール２０（２０Ｂ）は、対象物を検知する観点から赤外光を出力する光源２１Ｂを搭載している。

なお、本実施形態において、車両用センサモジュール１５は、一対の光源モジュール２０を備える構成であるが、図２における紙面垂直方向に、第１透明基材３０及び第２透明基材４０を延在させて、互いに対向する一対の光源モジュール２０をその延在方向に沿って複数組配列するような構成であってもよい。また、図２における紙面垂直方向に沿って対向する一対の光源モジュール２０をさらに備えるものであってもよい。このように、３つ以上の光源モジュール２０を備える場合、これらの光源モジュール２０のなかで、可視光の光源２１Ａを搭載する光源モジュール２０（２０Ａ）と、赤外光の光源２１Ｂを搭載する光源モジュール２０（２０Ｂ）とを選択的に設定することができる。

一対の受光素子６０は、車両用センサモジュール１５における光出射面である第２透明基材４０の第１主面４０ａの周囲に配置されており、当該第１主面４０ａと同様、外部に臨んで配置されている。個々の受光素子６０は、外部に臨む受光面に入射する光の量に応じた信号を出力する。すなわち、個々の受光素子６０は、第２透明基材４０の第１主面４０ａから出射した光のうち、対象物により反射された光を検出する。本実施形態における受光素子６０は、赤外光に感度を有するものである。

このような車両用センサモジュール１５において、光源２１Ａ，２１Ｂから出射された光は、導光部材２２を経て集光された後、レンズ部材２３へと入射する。入射した光はレンズ部材２３の出射面（他方の端面）より、第１透明基材３０側に向かって出射される。レンズ部材２３から出射された光は、第１透明基材３０の第１主面３０ａへと至り、当該第１主面３０ａに形成された第１反射膜３１で反射される。

第１反射膜３１で反射された光は、第２透明基材４０の第２主面４０ｂへと至ると、当該第２主面４０ｂに形成された第２反射膜４１で、その一部が反射され、その一部が透過される。反射された光は、第１透明基材３０の第１主面３０ａへと至り、第１反射膜３１で再度反射され、これが繰り返される。一方、第１反射膜３１を透過した光は、第２透明基材４０を通過して、第１主面４０ａより出射される。

ここで、本実施形態では、可視光に対応する光源モジュール２０Ａと、赤外光に対応する光源モジュール２０Ｂとが存在している。そのため、第２透明基材４０の第１主面４０ａからは、可視光と赤外光との双方が出力される。この場合、第１主面４０ａから出射される可視光は、リアコンビネーションランプにおける意匠面を形成する。

一方、第１主面４０ａから出射される赤外光は、車両後方及び側方に照射され、その一部が対象物により反射される。反射された赤外光は、一対の受光素子６０により検出される。この一対の受光素子６０の検出結果を利用して、車両後方及び側方における対象物を検出することができる。対象物の検出には、対象物の有無のみならず、対象物の距離などが含まれる。

このように本実施形態において、車両用センサモジュール１５は、光源２１Ａ，２１Ｂと、互いに対向する一対の主面３０ａ，３０ｂのうち一方の主面である第１主面３０ａに光源２１Ａ，２１Ｂからの光を反射する第１反射膜３１が設けられている第１透明基材３０と、第１透明基材３０の第１主面３０ａに対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面４０ａ，４０ｂのうち、第１透明基材３０の第１主面３０ａと向き合う主面である第２主面４０ｂに、光源２１Ａ，２１Ｂからの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜４１が形成されている第２透明基材４０と、第２透明基材４０の第１主面４０ａから出射した光のうち、対象物により反射された光を検出する受光素子６０を有している。

この場合、光源２１Ａ，２１Ｂは、第１透明基材３０及び第２透明基材４０の側方から、第１透明基材３０と第２透明基材４０との間隙に光を照射している。そして、第１透明基材３０及び第２透明基材４０は、主面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの表面粗さＲａが光源２１Ａ，２１Ｂの波長以上である。

この構成によれば、光源２１Ａ，２１Ｂから出射された光は、第１透明基材３０の第１反射膜３１と第２透明基材４０の第２反射膜４１との間で反射しつつ、その一部が第２反射膜４１を透過することで、第２透明基材４０の第１主面４０ａから出射することとなる。この際、所定の表面粗さＲａの各主面３０ａ，４０ｂに形成された第１反射膜３１及び第２反射膜４１により、多重散乱、多重反射が可能となる。これにより、第２透明基材４０の第１主面４０ａから外部に出射される光は、拡散面発光となるので、均一な面発光を得ることができる。これにより、車両の後方から側面にかけて運転上の死角に入る対象物を適切に照射して、検知することができる。

また、第１透明基材３０と第２透明基材４０をなす各主面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの粗い表面に、反射膜３１，４１を成膜することができる。これにより、アンカー効果を得て、各透明基材３０，４０と反射膜３１，４１との密着性をあげることができる。

さらに、本実施形態において、車両用センサモジュール１５は、可視光を出力する光源２１Ａと、赤外光を出力する光源２１Ｂとを含む複数の光源から構成されている。

この構成によれば、可視光及び赤外光に対応する光源２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ搭載し、それぞれの光を均一に面発光させることができる。これにより、リアコンビネーションランプにおける意匠面を適切に形成しつつ、センサ光を適切に出力することができる。

なお、本実施形態では、車両用センサモジュール１５を車両用灯具であるリアコンビネーションランプに適用する例について説明したが、車両用センサモジュール１５は、専ら対象物を検出する用途で利用してもよい。この場合、光源は、赤外光のみを利用するものであってもよいし、可視光のみを利用するものであってもよいし、前述のように赤外光と可視光とを組み合わせて利用するものであってもよい。可視光を利用した場合、水蒸気等により光が吸収されることがあるため、複数の光源の全部又は一部には赤外光が含まれることが好ましい。

以上、本発明の実施形態に係る車両用照明装置及び車両用センサモジュールについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、車両用照明装置は、リアコンビネーションランプ以外にも、前照灯やターンランプなどの各種の車両用灯具に適用してもよい。また、車両用センサモジュールについても、リアコンビネーションランプ以外に、前照灯などの他の車両用灯具に適用してもよいし、車両用灯具から独立したセンサとして利用してもよい。

また、第１透明基材は非透明な基材を利用してもよいし、その表面粗さＲａの指定は第１反射膜が成膜される第１主面のみであってもよい。

１０ 車両用照明装置
１５ 車両用センサモジュール
２０ 光源モジュール
２１，２１Ａ，２１Ｂ 光源
２１ａ ＬＥＤ
２１ｂ 基板
２２ 導光部材
２３ レンズ部材
３０ 第１透明基材
３０ａ 第１主面
３０ｂ 第２主面
３１ 第１反射膜
４０ 第２透明基材
４０ａ 第１主面
４０ｂ 第２主面
４１ 第２反射膜
５０ モジュールケース
６０ 受光素子

Claims (5)

1. 光源と、
   互いに対向する一対の主面のうち、一方の主面である第１主面に前記光源からの光を反射する第１反射膜が設けられている第１基材と、
   前記第１基材の前記第１主面に対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面のうち、前記第１基材の前記第１主面と向き合う主面である第２主面に、前記光源からの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜が形成されている第２基材と、を有し、
   前記光源は、前記第１基材及び前記第２基材の側方から、前記第１基材と前記第２基材との間隙に光を照射しており、
   前記第１基材及び前記第２基材は、前記主面における表面粗さＲａが前記光源の波長以上とされていることを特徴とする車両用照明装置。
2. 前記主面における表面粗さＲａは、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載された車両用照明装置。
3. 前記光源から入射した光を前記第１基材の前記第１主面に向けて出射して、前記第１基材における前記光源側の基材端部から、少なくとも前記第１基材の中心までの範囲を照射するレンズ部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載された車両用照明装置。
4. 車両周囲の対象物を検知するための車両用センサモジュールにおいて、
   光源と、
   互いに対向する一対の主面のうち、一方の主面である第１主面に前記光源からの光を反射する第１反射膜が設けられている第１基材と、
   前記第１基材の前記第１主面に対して間隙を隔てて対向配置されており、互いに対向する一対の主面のうち、前記第１基材の前記第１主面と向き合う主面である第２主面に、前記光源からの光の一部を透過し、一部を反射する第２反射膜が形成されている第２基材と、
   前記第２基材の他方の主面である第１主面から出射した光のうち、対象物により反射された光を検出する受光素子と、を有し、
   前記光源は、前記第１基材及び前記第２基材の側方から、前記第１基材と前記第２基材との間隙に光を照射しており、
   前記第１基材及び前記第２基材は、前記主面における表面粗さＲａが前記光源の波長以上とされていることを特徴とする車両用センサモジュール。
5. 前記光源は、可視光を出力する光源と、赤外光を出力する光源とを含む複数の光源からなることを特徴とする請求項４に記載された車両用センサモジュール。

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