JP2019064371A - センサーユニットを搭載した車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプユニットとセンサーユニットの照準を光学的に一致させた状態で光軸合わせを同期させることができる車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用前照灯１１は、車体に取り付けられる灯具ハウジング１２と、車両前方を照明するロービームランプユニット１３と、車両前方を走査するセンサーユニット１５と、灯具ハウジング１２に対してランプユニット１３およびセンサーユニット１５を一体に傾動して両者の光軸合わせを行うエイミング機構２１とを備える。ランプユニット１３は、ランプ光源２６からの照明光をリフレクタ２７を介して投影レンズ２８に導くランプ光学系２５を備える。センサーユニット１５は、センサー光源からの走査光を集光レンズ３８によって投影レンズ２８に導くセンサー光学系３５と、センサー光学系３５をランプ光源２６の光軸周りで旋回する旋回機構３６とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両周辺を走査するセンサーユニットが搭載された車両用灯具に関し、詳しくは、センサーユニットおよびランプユニットの光軸合わせを同時に行うエイミング機構を備えた車両用灯具に関する。

この種のエイミング機構を備えた車両用灯具として、従来、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１の車両用灯具は、車体に取り付けられる灯具ハウジングと、車両周辺を照明するランプユニットと、車両周辺を走査するセンサーユニットと、ランプユニットおよびセンサーユニットを一体移動可能に保持するホルダと、ホルダを灯具ハウジングに対して傾動するエイミング機構とを備え、エイミング機構によってランプユニットおよびセンサーユニットの光軸合わせを同期させるように構成されている。

特開２０１７−５６８２９号公報

ところが、従来の車両用灯具によると、光軸が一致していない状態でランプユニットおよびセンサーユニットがホルダに組み付けられているため、エイミング機構で両者の光軸を同じ角度で調整したとしても、両者の照準を一致させることができなかった。このため、センサーユニットの走査情報に基づいて車両周辺の映像を表示したり、対象物までの距離を測定したりする場合に、一部の映像が不鮮明になったり、一部の走査領域で距離精度が不正確になったりするなどの問題点があった。

そこで、本発明の目的は、ランプユニットとセンサーユニットの照準を光学的に一致させた状態で光軸合わせを同期させることが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、本発明の車両用灯具は、車体に取り付けられる灯具ハウジングと、車両周辺を照明するランプユニットと、車両周辺を走査するセンサーユニットと、灯具ハウジングに対してランプユニットおよびセンサーユニットを一体に傾動するエイミング機構とを備え、ランプユニットが、ランプ光源からの照明光をリフレクタを介して投影レンズに導くランプ光学系を含み、センサーユニットが、センサー光源からの走査光をランプユニットの投影レンズに導くセンサー光学系と、センサー光学系をランプ光源の光軸周りで旋回する旋回機構とを含むことを特徴とする。

ここで、センサー光学系は、特定のシステムに限定されず、例えば、レンズ、ミラー、シェードなど、一つまたは複数の光学要素を適宜に組み合わせて構成することができる。特に、センサーユニットの照準をより正確に出すことができる点で、センサー光学系に、センサー光源からの走査光を集めて投影レンズの後側焦点を通過させる集光レンズを用いるのが好ましい。

旋回機構は、特定の構成に限定されないが、例えば、ランプ光源の光軸に沿って延びる支軸と、支軸に支持された旋回体と、旋回体を駆動するアクチュエータとから構成される。この場合、ランプ光源を支軸の先端に設け、ランプ光源の光軸と旋回体の軸線とを一致させるのが望ましい。また、旋回体にランプ光源の発熱を放散するための放熱部を設け、旋回体をヒートシンクとして利用することもできる。

一方、ランプ光学系は、ランプ光源が発生した照明光をリフレクタによって投影レンズに導くように構成される。投影レンズには、ランプ光源の周囲を水平方向へ弧状に延びるレンズを好ましく使用できる。リフレクタとしては、放物反射面を備えたシェル型のリフレクタも使用可能であるが、好ましくは、透明材料からなる導光体レンズを使用できる。そして、導光体レンズに、ランプユニットの配光パターンを作るためのシェード部を形成するとよい。より好ましくは、シェード部を投影レンズの後側焦点と略一致する位置に形成することができる。

本発明によれば、ランプユニットおよびセンサーユニットに共通のエイミング機構を備えた車両用灯具において、センサーユニットに、センサー光源からの走査光をランプユニットの投影レンズに導くセンサー光学系と、センサー光学系をランプ光源の光軸周りで旋回する旋回機構とを設けたので、ランプユニットとセンサーユニットの照準を光学的に一致させた状態で車両周辺を広範囲に走査できるという優れた効果を奏する。

本発明による一実施形態の車両用前照灯を示す自動車の斜視図である。 ランプユニットおよびセンサーユニットを示す前照灯の断面図である。 前照灯の光学作用を示す立面図である。 センサーユニットの光学作用を示す平面図である。

以下、本発明を車両用前照灯に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、車両用前照灯１１の灯具ハウジング１２は車体１の前端に取り付けられている。灯具ハウジング１２の内側には、車両前方にロービームを照射するランプユニット１３と、ハイビームを照射するランプユニット１４とが設置されている。そして、ロービームランプユニット１３に、車両前方を走査するミリ波レーダやＬｉＤＡＲ(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)等のセンサーユニット１５が組み込まれている。

図２に示すように、灯具ハウジング１２の内側にはブラケット１７が設けられ、ブラケット１７の上にロービームランプユニット１３とセンサーユニット１５とが一体移動可能に支持されている。ブラケット１７は、上端部の支点部材１８によりハウジング１２に対し垂直面内で傾動可能に支持されるとともに、下端部のナット１９によりスクリュー２０を介してエイミング機構２１に連結されている。そして、エイミング機構２１は、ＥＣＵ２３により制御され、車体１の姿勢変化を検知するジャイロセンサー２２の検知信号に基いてブラケット１７を傾動し、ランプユニット１３およびセンサーユニット１５の光軸角度を同時に調整するようになっている。

図３に示すように、ランプユニット１３は、ロービームを所定の配光パターンで車両前方へ照射するランプ光学系２５を備えている。ランプ光学系２５は、ランプ光源２６とリフレクタ２７と投影レンズ２８とを備え、ランプ光源２６からの照明光Ｌをリフレクタ２７を介して投影レンズ２８に導くように構成されている。リフレクタ２７には透明樹脂製の導光体レンズ２９が用いられ、その周面（回転放物面）に照明光Ｌを反射する反射膜３０が被着され、底面（平坦面）に反射膜３０で反射した照明光Ｌを内面反射する全反射部３１が設けられるとともに、底面と端面（垂直面）との境界線にカットライン（図示略）を含む配光パターンを作るためのシェード部３２が形成されている。

センサーユニット１５は、ランプユニット１３の配光パターンに合わせて走査光の照射パターンを作るセンサー光学系３５と、センサー光学系３５をランプ光源２６の光軸２６ａの周りで旋回する旋回機構３６とを備えている。センサー光学系３５は、センサー光源３７と集光レンズ３８とレンズカバー３９とを備え、センサー光源３７が出射した走査光Ｓを集光レンズ３８により投影レンズ２８を介して車両前方へ導き、車両前方の対象物で反射した走査光Ｓを投影レンズ２８を介し集光レンズ３８によってセンサー光源３７に導くように構成されている。そして、ランプ光学系２５のシェード部３２が投影レンズ２８の後側焦点Ｆを含む位置に形成され、センサー光学系２５の集光レンズ３７が送受信用の走査光Ｓを後側焦点Ｆに集めて投影レンズ２８とセンサー光源３７に導くようになっている。

一方、旋回機構３６は、ランプ光源２６の光軸２６ａの延長線に沿って延びる支軸４１と、支軸４１に支持された旋回体４２と、旋回体４２を駆動するアクチュエータ４３とから構成されている。そして、ランプ光源２６が支軸４１の先端または上端に設けられるとともに、センサー光源３７が旋回体４２の傾斜面４４に設置され、傾斜面４４の背後において、旋回体４２にランプ光源２６の発熱を放散するための放熱部４５が形成されている。なお、旋回体４２は支軸４１に固定してもよく、支軸４１に対して旋回可能に設けてもよい。前者の場合は、アクチュエータ４３が支軸４１と旋回体４２とランプ光源２６をその光軸２６ａの周りで一体に回転駆動し、後者の場合は、アクチュエータ４３が旋回体４２を支軸４１の周りで単独に回転駆動する。

以上のように構成されたこの実施形態の車両用前照灯１１によれば、次のような作用効果が得られる。
（１）ロービームランプユニット１３とセンサーユニット１５の光軸合わせを両者に共通のエイミング機構２１によって同時に行うことができる。
（２）センサーユニット１５のセンサー光学系３５がセンサー光源３７からの走査光Ｓをランプユニット１３の投影レンズ２８に導くように構成されているので、ランプユニット１３とセンサーユニット１５の照準を光学的に一致させた状態で、両者の光軸合わせを同期させることができる。
（３）センサー光学系３５の集光レンズ３８が走査光Ｓを投影レンズ２８の後側焦点Ｆに集めて投影レンズ２８に導くので、センサーユニット１５の照準を正確に出すことができる。

（４）ランプ光学系２５のリフレクタ２７に導光体レンズ２９を用いたので、別途のシェード部品を使用することなく、導光体レンズ２９の全反射部３１とシェード部３２とによってカットラインを含む配光パターンを作ることができる。
（５）シェード部３２が投影レンズ２８の後側焦点Ｆを含む位置に形成されているので、車両前方に鮮明な配光パターンを形成することができる。
（６）センサー光源３７からの走査光Ｓが照明光Ｌの一部と一緒に後側焦点Ｆを通過して投影レンズ２８に導かれるので、図４に示すように、走査光Ｓをカットラインとほぼ同じ高さで水平方向へ走査し、カットラインの左右両側を含む範囲、すなわち、弓形投影レンズ２８の水平方向長さに応じた広範囲の情報を的確に収集することができる。

（７）センサーユニット１５の旋回機構３６がセンサー光学系３５をランプ光源２６の光軸２６ａの周りで旋回するので、ガルバノミラー等の可動光学要素を使用する場合と比較し、より安価で簡単な構成によって車両前方を水平方向へ広角（例えば１２０度、図４参照）に走査することができる。
（８）ランプ光源２６が旋回機構３６の支軸４１の先端に設けられているので、センサー光源３７の旋回スペースをランプユニット１３の下側に確保し、ランプユニット１３およびセンサーユニット１５をコンパクトな形態で灯具ハウジング１２内に配置することができる。
（９）旋回体４２にランプ光源３７の発熱を放散するための放熱部４５が設けられているので、旋回体４２をランプユニット１３のヒートシンクとして利用することができる。

なお、本発明は、車両用前照灯１１に限定されるものではなく、車体後部のリアコンビネーションランプや車体ルーフ部の警光灯などに適用することもできる。その他、センサーユニットとしてカメラを使用したり、手動操作のエイミング機構を用いたりするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。

１１ 車両用前照灯
１２ 灯具ハウジング
１３ ロービームランプユニット
１５ センサーユニット
１７ ブラケット
２１ エイミング機構
２５ ランプ光学系
２６ ランプ光源
２７ リフレクタ
２８ 投影レンズ
２９ 導光体レンズ
３０ 反射膜
３１ 全反射部
３２ シェード部
３５ センサー光学系
３６ 旋回機構
３７ センサー光源
３８ 集光レンズ
４１ 支軸
４２ 旋回体
４３ アクチュエータ
４５ 放熱部

Claims (6)

1. 車体に取り付けられる灯具ハウジングと、車両周辺を照明するランプユニットと、車両周辺を走査するセンサーユニットと、灯具ハウジングに対してランプユニットおよびセンサーユニットを一体に傾動するエイミング機構とを備え、前記ランプユニットが、ランプ光源からの照明光をリフレクタを介して投影レンズに導くランプ光学系を含み、前記センサーユニットが、センサー光源からの走査光を前記投影レンズに導くセンサー光学系と、センサー光学系をランプ光源の光軸周りで旋回する旋回機構とを含むことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記センサー光学系が、センサー光源からの走査光を投影レンズの後側焦点に集めて投影レンズに導く集光レンズを含む請求項１記載の車両用灯具。
3. 前記旋回機構が、ランプ光源の光軸に沿って延びる支軸と、支軸に支持された旋回体と、旋回体を駆動するアクチュエータとを含み、ランプ光源が支軸の先端に設けられている請求項１又は２記載の車両用灯具。
4. 前記旋回体が、ランプ光源の発熱を放散するための放熱部を含む請求項３記載の車両用灯具。
5. 前記ランプ光学系のリフレクタが透明材料からなる導光体レンズを含み、導光体レンズがランプユニットの配光パターンを作るためのシェード部を備える請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具。
6. 前記シェード部が、投影レンズの後側焦点を含む位置に形成されている請求項５記載の車両用灯具。

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