JP2021143847A - センサ装置及び車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】カバー部材に対する雪等の付着によってセンサの検知機能が低下する現象を抑制することができるセンサ装置及び車両用灯具を提供する。【解決手段】センサ装置としての車両用灯具１０は、車両に設けられて外部の情報を取得するためのセンサ６０と、センサ６０の前側に設けられたカバー部材３０と、を備え、カバー部材３０は、所定の隙間３４を有して配置され通電によってヒータとして機能する複数の線状部３３を有した導電膜３２を備え、隙間３４は、センサ６０の電磁波Ｌの出射方向に沿った投影範囲において、センサ６０が外部からの情報を取得可能な大きさとされている。【選択図】図２

Description

本開示は、センサ装置及び車両用灯具に関する。

特許文献１には、ハウジングと、ハウジングと共に空間を形成する透光部材と、その空間内に配置されて透光部材から外部の情報を取得するセンサと、を備える構成が開示されている。この構成によれば、センサの光は、透光部材を通過して車両外部の所定領域に照射され、照射された物体により反射された戻り光が透光部材を通過してセンサに検出される。

また、特許文献２には、レンズと、光照射部と、発熱可能なヒータと、を備える車両用灯具が開示される。この構成によれば、レンズに雪等が付着した場合に、ヒータの熱が雪等を融かし、光照射部の照射機能が確保される。

特開２０１８−１２９２６６号公報 特開２００７−２４２２９１号公報

自動車の制御部は各種のセンサの検知結果に基づいて警告、表示等をするように制御する。また、センサの検知結果については、将来的な自動運転にも利用することができる。従って、特許文献１の構成を車両に適用した場合には、透光部材（カバー部材）に雪等が付着すると、雪等の検知によってセンサの検知機能が低下し、それらの制御に支障を来たす可能性がある。
また、特許文献２には、ヒータが開示されるが、センサの電磁波の出射方向のレンズにヒータが適用される構成は開示されていない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、カバー部材に対する雪等の付着によってセンサの検知機能が低下する現象を抑制することができるセンサ装置及び車両用灯具を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するために、本発明のセンサ装置は、車両に設けられて外部の情報を取得するためのセンサと、前記センサの前側に設けられたカバー部材と、を備え、前記カバー部材は、所定の隙間を有して配置され通電によってヒータとして機能する通電部を有した導電膜を備え、前記隙間は、前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲において、前記センサが外部からの情報を取得可能な大きさとされている、ことを特徴とする。

また、本発明の車両用灯具は、車両に設けられて所定の配光パターンを形成する光を外部に照射するための照射部と、前記車両に設けられて外部の情報を取得するためのセンサと、前記照射部及び前記センサの前側に設けられたカバー部材と、を備え、前記カバー部材は、所定の隙間を有して配置され通電によってヒータとして機能する通電部を有した導電膜を備え、前記隙間は、前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲において、前記センサが外部からの情報を取得可能な大きさとされている、ことを特徴とする。

本発明に係るセンサ装置又は車両用灯具によれば、カバー部材に対する雪等の付着によってセンサの検知機能が低下する現象を抑制することができる。

（ａ）本発明の一実施形態に係る車両用灯具の概略図、（ｂ）第１カバー部及び導電膜の裏面図 （ａ）導電膜の拡大裏面図、（ｂ）電磁波の出射状態を示す概略図 （ａ）導電膜が処理された樹脂板材の斜視図、（ｂ）第１カバー部のサイズに切り出した樹脂板材及びこれに処理された導電膜の斜視図、（ｃ）真空成形機により樹脂板材及び導電膜を真空成形する前の状態を示す概略断面図、（ｄ）真空成形機により樹脂板材及び導電膜を真空成形した後の状態を示す概略断面図 （ａ）射出成形機により第１カバー部及び導電膜の構成に第２カバー部を一体成形させるように射出成形する前の状態を示す概略断面図、（ｂ）射出成形機の２つの金型の中に第１カバー部及び導電膜を挿入した状態を示す概略断面図、（ｃ）射出成形機の２つの金型の中に第１カバー部及び導電膜が挿入された状態において、樹脂を射出して第１カバー部に第２カバー部を一体成形した状態を示す概略断面図 （ａ）比較例に係る第１カバー部に対して、導電膜が処理されたフィルムが貼付される前の構成を示す分解斜視図、（ｂ）比較例に係る第１カバー部及び導電膜の裏面図

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

［車両用灯具］
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の構成を示す概略図である。図１（ｂ）は、第１カバー部３１ａ及び導電膜３２の裏面図である。車両用灯具１０（センサ装置）としては、車体の右前側の車両用灯具を例として、以下に説明する。図１（ａ）に示されるように、車両用灯具１０は、樹脂製のハウジング２０と、ハウジング２０に収納されたハイビーム照射部４１，４２（照射部）及びロービーム照射部５１，５２（照射部）と、ハウジング２０に収納されたセンサ６０と、ハウジング２０と共に筐体を形成するカバー部材３０と、を備える。また、車両用灯具１０は、コントローラ７０（制御部）と、環境センサ７５と、を備える。

［ハウジング］
ハウジング２０は、内部に、ハイビーム照射部４１，４２と、ロービーム照射部５１，５２と、センサ６０と、を収納する。ハウジング２０の開口にカバー部材３０が取り付けられることで、ハウジング２０及びカバー部材３０の内部に密閉した部屋が形成される。

［ハイビーム照射部及びロービーム照射部］
ハイビーム照射部４１，４２及びロービーム照射部５１，５２は、図示しない車両に設けられて所定の配光パターンを形成するための光を外部に照射するための部位であり、光を放射する発光面を有する図示しない光源及び基板を有する。光源は、例えばＬＥＤやＯＥＬ又はＯＬＥＤ（有機ＥＬ）等の自発光半導体型光源であり、基板に搭載されている。

［センサ］
センサ６０は、図示しない車両に設けられて外部の情報を取得するためものである。センサ６０は、ハイビーム照射部４２とロービーム照射部５１との間に配置されている。センサ６０は、カバー部材３０の内側面に対向するように配置されている。センサ６０としては、例えば３Ｄ−ＬｉＤＡＲが用いられる。このセンサ６０は、光（電磁波の一種）を飛ばし、返ってきた光を受光機で受け取り、そのときの時間差から距離を算出する。これにより、周辺の物体の検出や、自動車がマップのどこにいるのかを推定する自車位置の推定が行われる。

［カバー部材］
カバー部材３０は、ハイビーム照射部４１，４２、ロービーム照射部５１，５２、及びセンサ６０の電磁波Ｌの出射方向に配置されている部材である。カバー部材３０は、カバー本体３１と、導電膜３２と、を有する。

［カバー本体］
カバー本体３１は、第１カバー部３１ａと、第２カバー部３１ｂと、を有する。第１カバー部３１ａは、例えばポリカーボネート（ＰＣ）材又はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）材等の樹脂製のレンズから形成されている。このような材質が用いられるのは、太陽光に対する耐候性が高いためである。カバー本体３１の厚みは略均一に設定されている。また、第２カバー部３１ｂは、カバー本体３１の周囲でカバー本体３１と一体成形される部分である。

［導電膜］
導電膜３２は、カバー本体３１の第１カバー部３１ａの裏面に対して直接に形成されている。すなわち、図５（ａ）を参照しつつ後述する導電膜３２がフィルム１３０に形成され、この導電膜３２が形成されたフィルム１３０がカバー本体３１の第１カバー部３１ａに貼り付けられる構成ではなく、図１及び図３（ａ）のように導電膜３２がカバー本体３１の第１カバー部３１ａに対して直接に形成されたものとなっている。カバー本体３１の耐候性が高いので、カバー本体３１の内側に導電膜３２を配置することにより、導電膜３２が傷ついたり太陽光で劣化したりすることが抑制されるためである。また、導電膜３２は、カバー本体３１の裏面側（車両内側）において露出状態となっている。

図２（ａ）は、導電膜３２の拡大概略図である。導電膜３２としては、例えば格子状（メッシュパターン）のものが用いられる。導電膜３２は、所定の隙間３４を有した状態で複数の線状部３３（通電部）が配置されることにより形成されている。線状部３３は、通電によってヒータとして機能する部分であり、カバー本体３１に付着した雪を溶解させるための部分である。隙間３４は、複数の線状部３３により囲まれた内側部位である。導電膜３２は、第１投影範囲Ａと、第２投影範囲Ｂと、周囲範囲Ｃと、を有する。

第１投影範囲Ａ（点線で囲った範囲）は、センサ６０の電磁波を通すために設けられた範囲である。第２投影範囲Ｂ（点線で囲った範囲）は、ハイビーム照射部４１，４２及びロービーム照射部５１，５２の光を通すために設けられた範囲である。周囲範囲Ｃは、第１投影範囲Ａ及び第２投影範囲Ｂの周囲の範囲である。

例えば、第１投影範囲Ａにおける導電膜３２の隙間３４は、外部からの情報をより良好に取得可能となる部分（情報取得可能領域）として機能させるために、第２投影範囲Ｂにおける導電膜３２の隙間３４よりも大きく設定されている。第２投影範囲Ｂにおける導電膜３２の隙間３４は、光の透過率をより高く設定するために、周囲範囲Ｃにおける導電膜３２の隙間３４よりも大きく設定されている。周囲範囲Ｃにおける導電膜３２の隙間３４は、第１投影範囲Ａ及び第２投影範囲Ｂよりも小さく設定されている。このように、センサ６０の電磁波の出射方向に沿った第１投影範囲Ａにおける導電膜３２の隙間３４は、第１投影範囲Ａ以外の範囲である第２投影範囲Ｂ及び周囲範囲Ｃにおける導電膜３２の隙間３４よりも大きく設定されていることになる。

図２（ｂ）は、電磁波Ｌの出射状態を示す概略図である。図２（ｂ）に示されるように、センサ６０の電磁波Ｌは、線状部３３と線状部３３との間（すなわち隙間３４）を通過してカバー本体３１を透過して出射されていく。このため、電磁波Ｌは、大きい隙間３４を介して出射されることとなり、線状部３３によって阻害される電磁波Ｌの量を抑えることとなる。結果として、好適に電磁波Ｌを外部に出射して、線状部３３を設けたことによるセンサ６０の検知機能の低下を抑えることができる。

これに対して、センサ６０の電磁波Ｌの出射方向以外の第２投影範囲Ｂ及び周囲範囲Ｃにおいて、導電膜３２の隙間３４が小さく設定されているのは、雪を効率良く融かすためである。

次に車両用灯具１０の製造方法を説明する。図３及び図４は、第１カバー部３１ａ及び導電膜３２の成形工程を示す工程図である。まず、図３（ａ）に示されるように、導電膜３２が処理された所定厚の樹脂板材９０が準備される。そして、図３（ｂ）に示されるように、樹脂板材９０が第１カバー部３１ａ（図１（ｂ）参照）のサイズに切り出される。なお、従来では、後述する図５（ａ）のように導電膜３２がフィルム１３０に形成され、この導電膜３２付きのフィルム１３０が第１カバー部３１ａに貼り付けられ、これによりカバー本体３１の一部が構成されていた。しかし、本実施形態では、図３（ａ）の導電膜３２が直接に樹脂板材９０に形成され、この導電膜３２付きの樹脂板材９０によりカバー本体３１の一部が構成される。

図３（ｃ）に示されるように、樹脂板材９０の上方に導電膜３２が配置された状態で、図示しない真空成形機の真空成形金型８０上に配置される。樹脂板材９０及び導電膜３２は、真空成形金型８０に形成された吸引孔８０ａより真空引きをされる。図３（ｄ）に示されるように、真空成形後に第１カバー部３１ａ及び導電膜３２が曲面を形成する。

図４（ａ）に示されるように、射出成形機１００の凹型１１０と凸型１２０とを開いた状態で、第１カバー部３１ａ及び導電膜３２を挿入する。このときに、導電膜３２を凸型１２０側に配置し、第１カバー部３１ａを凹型１１０側に配置する。それから、図４（ｂ）に示されるように、凸型１２０に載置されている第１カバー部３１ａに対して凹型１１０を接近させる。凸型１２０と凹型１１０との間が密閉されて、空洞１５０が形成される。そして、図４（ｃ）に示されるように、凸型１２０の射出孔１２１から樹脂が空洞１５０に射出され、その樹脂が固められて第１カバー部３１ａに第２カバー部３１ｂが一体成形される。

次に、本実施形態の車両用灯具１０の使用方法について、図１（ａ）を参照しつつ説明する。例えば、コントローラ７０は、環境センサ７５（温度センサ・湿度センサ）の検知情報に基づいて雪が降っていると判断すると、導電膜３２に電力を印加する。そして、導電膜３２の温度が上昇して、導電膜３２がカバー本体３１の前面の雪を溶融させる。

そのときに、センサ６０の第１投影範囲Ａの線状部３３よりもその周囲のハイビーム照射部４１，４２とロービーム照射部５１，５２の第２投影範囲Ｂの線状部３３の方が密であるため（隙間３４が小さいため）、第１投影範囲Ａよりも第２投影範囲Ｂの方が雪を溶融させる効率が高い。なお、センサ６０の方が照射部（ハイビーム照射部４１，４２、ロービーム照射部５１，５２）よりも、運転における重要度が高く、昼夜を問わず機能させる必要性が高い。特に、センサ６０を自動運転制御に活用する場合には、精度の良い検知結果を常に得なければ事故に直結する可能性もあり、光で外部を照射することよりも重要度が高いと考えられる。そのために、第１投影範囲Ａの線状部３３は、密に形成せずに粗く形成する。これとは反対に、照射部（ハイビーム照射部４１，４２、ロービーム照射部５１，５２）の方がセンサ６０よりも、運転における重要度が低く、昼に機能させる必要性が低い。そのために、第２投影範囲Ｂの線状部３３は、粗く形成せずに密に形成して雪を溶融させることを優先させる。

また、ハイビーム照射部４１，４２とロービーム照射部５１，５２の第２投影範囲Ｂの線状部３３よりもその周囲の周囲範囲Ｃの線状部３３の方が密であるため、第２投影範囲Ｂよりも周囲範囲Ｃの方が雪を溶融させる効率が高い。なお、周囲範囲Ｃの線状部３３は、電磁波を透過する必要性がないため、第２投影範囲Ｂの線状部３３よりも密に形成する。

センサ６０は、光を導電膜３２の隙間３４を通して外部の物体に照射して、戻り光を検知する。また、ハイビーム照射部４１，４２及びロービーム照射部５１，５２は、光を導電膜３２の隙間３４を通して外部に照射する。

以上説明してきたように、本実施形態の車両用灯具１０は、車両に設けられて外部の情報を取得するためのセンサ６０と、センサ６０の前側に設けられたカバー部材３０と、を備え、カバー部材３０は、所定の隙間３４を有して配置され通電によってヒータとして機能する複数の線状部３３を有した導電膜３２を備え、隙間３４は、センサ６０の電磁波Ｌの出射方向に沿った第１投影範囲Ａにおいて、センサ６０が外部からの情報を取得可能な大きさとされている。こうした構成によれば、カバー部材３０に対する雪等の付着によってセンサ６０の検知機能が低下する現象を抑制することができる。

センサ６０の電磁波Ｌの出射方向に沿った第１投影範囲Ａにおける導電膜３２の隙間３４は、第１投影範囲Ａ外における第２投影範囲Ｂ及び周囲範囲Ｃにおける導電膜３２の隙間３４よりも大きく設定されている。こうした構成によれば、センサ６０の光は、導電膜３２に妨げられずに検知する物体に到達し易く、戻り光も戻り易い。

導電膜３２は、カバー本体３１に対して直接に形成されている。こうした構成によれば、図５（ａ）の比較例のように導電膜３２がフィルム１３０（透明フィルム）に形成されたものを第１カバー部３１ａに貼り付けて、図５（ｂ）の比較例のような第１カバー部３１ａの一部に残るフィルム１３０の貼付跡１３１を消失させることができる。そのため、フィルム１３０の貼付跡１３１によってカバー部材３０の外観が損なわれる問題が解消する。
また、図５（ａ）のようにフィルム１３０が必要であればフィルム１３０のコストが余分に必要になるが、本実施形態の構成によれば、フィルム１３０が不要であるのでフィルム１３０のコストが不要となり、低コスト化が実現される。
さらに、図５（ａ）のように構成する場合には導電膜３２をフィルム１３０に形成する１段階目の工程、及びその導電膜３２が形成されたフィルム１３０をカバー本体３１に貼り付ける２段階目の工程の２つの工程が必要となるが、本実施形態の構成によれば、図１及び図３（ａ）のように導電膜３２がカバー本体３１に直接に形成される１つの工程で済み、工数の低減が実現される。

導電膜３２は、カバー部材３０の裏面側（車両内側）において露出状態となっている。こうした構成によれば、カバー部材３０の導電膜３２を被覆しない分、コストが低減される。

センサ６０の電磁波の出射方向に沿った第１投影範囲Ａにおける導電膜３２の隙間３４は、照射部（ハイビーム照射部４１，４２、ロービーム照射部５１，５２）の光の出射方向に沿った第２投影範囲Ｂにおける導電膜３２の隙間３４よりも大きく設定されている。こうした構成によれば、第１投影範囲Ａの導電膜３２の隙間３４の方が、第２投影範囲Ｂの導電膜３２の隙間３４よりも、電磁波を効率良く通過させる。その結果、第１投影範囲Ａ及び第２投影範囲Ｂにおいて雪の溶融を行いつつ、特にセンサ６０が外部の情報の精度良く取得することができる。

以上、本実施形態の車両用灯具１０について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。

［変形例１］
上記実施形態では、センサ６０として３Ｄ−ＬｉＤＡＲが用いられたが上記実施形態に限定されなくても良い。すなわち、センサ６０として、ミリ波レーダ、赤外線センサ、超音波センサ、カメラ等が用いられても良い。センサ６０として例えばミリ波レーダの場合には、センサ６０は、電波を送信するアンテナと受信するアンテナとを有し、そのときの発信した電波と対象物に反射して返ってきた電波の差分から対象物までの距離を算出する。なお、ミリ波は光ではなく電波なので、トンネルや対向車のライトが当たる等のように明るさが急激に変化する条件でも、明るさに左右されず検出できることから、３Ｄ−ＬｉＤＡＲを補完するセンサとして使用されても良い。

［変形例２］
上記実施形態では、導電膜３２としては、格子状のものが用いられたが、上記実施形態に限定されなくても良い。すなわち、導電膜３２として、隙間３４が形成されるものであれば、直線のライン状、蛇行したライン状、又はハニカム状の線状部３３を有するものであっても良い。

［変形例３］
上記実施形態では、第１投影範囲Ａと第２投影範囲Ｂとを比較すると、第１投影範囲Ａの方が、線状部３３が粗く形成され、隙間３４が広く形成されていたが、上記実施形態に限定されなくても良い。すなわち、第１投影範囲Ａと第２投影範囲Ｂとで、線状部３３の粗密及び隙間３４の広さが同じに設定されても良い。

１０ 車両用灯具（センサ装置）
２０ ハウジング
３０ カバー部材
３１ カバー本体
３１ａ 第１カバー部
３１ｂ 第２カバー部
３２ 導電膜
３３ 複数の線状部（通電部）
３４ 隙間
４１，４２ ハイビーム照射部（照射部）
５１，５２ ロービーム照射部（照射部）
６０ センサ
７０ コントローラ（制御部）
７５ 環境センサ
８０ 真空成形金型
８０ａ 吸引孔
９０ 樹脂板材
１００ 射出成形機
１１０ 凹型
１２０ 凸型
１２１ 射出孔
１３０ フィルム
１３１ 貼付跡
１５０ 空洞
Ａ 第１投影範囲
Ｂ 第２投影範囲
Ｃ 周囲範囲
Ｌ 電磁波

Claims (7)

1. 車両に設けられて外部の情報を取得するためのセンサと、
   前記センサの前側に設けられたカバー部材と、
   を備え、
   前記カバー部材は、所定の隙間を有して配置され通電によってヒータとして機能する通電部を有した導電膜を備え、
   前記隙間は、前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲において、前記センサが外部からの情報を取得可能な大きさとされている、ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲における前記導電膜の前記隙間は、前記投影範囲外における前記導電膜の前記隙間よりも大きく設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記カバー部材は、カバー本体を有し、
   前記導電膜は、前記カバー本体に対して直接に形成されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記導電膜は、前記カバー部材の裏面側において露出状態となっている、ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
5. 車両に設けられて所定の配光パターンを形成する光を外部に照射するための照射部と、
   前記車両に設けられて外部の情報を取得するためのセンサと、
   前記照射部及び前記センサの前側に設けられたカバー部材と、
   を備え、
   前記カバー部材は、所定の隙間を有して配置され通電によってヒータとして機能する通電部を有した導電膜を備え、
   前記隙間は、前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲において、前記センサが外部からの情報を取得可能な大きさとされている、ことを特徴とする車両用灯具。
6. 前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲における前記導電膜の前記隙間は、前記投影範囲外における前記導電膜の前記隙間よりも大きく設定されている、ことを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。
7. 前記センサの電磁波の出射方向に沿った投影範囲における前記導電膜の前記隙間は、前記照射部の光の出射方向に沿った投影範囲における前記導電膜の前記隙間よりも大きく設定されている、ことを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。

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