JP6259672B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特にＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)ミラーアレイ等の二次元画像表示装置を用いた車両用灯具に関する。

従来より、光源と、光源からの光を反射することによって配光を制御するＭＥＭＳミラーアレイと、該ＭＥＭＳミラーアレイからの光を前方に投影する投影レンズとを備えた車両用灯具が知られている。この車両用灯具は、ＭＥＭＳミラーアレイが備える複数のマイクロミラーのそれぞれをオン／オフ制御することで、所望の配光パターンを形成している。

特開２０１２−１９０５９４号公報

ＭＥＭＳミラーアレイのような二次元画像表示装置を用いた車両用灯具においては、画像を表示する表示部に埃などの付着物が付くと、該付着物で散乱した光が投影レンズによって灯具前方に投影されるため、歩行者や対向車にグレアを与えるおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、２次元画像表示装置を用いた車両用灯具において、埃などの付着物に起因するグレアを軽減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、二次元画像表示装置と、二次元画像表示装置からの光を灯具前方に投影する投影レンズと、を備える。二次元画像表示装置は、投影レンズの後側焦点に配置された、画像を表示する表示部と、表示部から投影レンズ側に所定距離を離間して配置された透明部材とを備える。

表示部と透明部材との間の空間は封止されてもよい。

二次元画像表示装置は、個別に傾斜角度を制御可能な複数のマイクロミラーがアレイ状に配置されたミラーアレイであってもよい。

所定距離は、１．５ｍｍ以上であってもよい。所定距離は、２．５ｍｍ以下であってもよい。

本発明によれば、２次元画像表示装置を用いた車両用灯具において、埃などの付着物に起因するグレアを軽減することができる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。 透明部材周辺の拡大図を示す図である。 表示部と透明部材との距離と、反射グレアとの関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施形態に係る車両用灯具１は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として一方の前照灯ユニットの構造を示す。

車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成される。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、光源１０と、リフレクタ２０と、二次元画像表示装置３０と、光吸収部材４０と、投影レンズ５０とが収容される。各構成要素は、図示しない支持機構によりランプボディ２に取り付けられる。

光源１０は、ＬＥＤ、半導体レーザ、バルブなどであってよい。光源１０は、リフレクタ２０に向けて光を照射するよう配置される。リフレクタ２０は、曲面状の反射面２０ａを有する。リフレクタ２０は、光源１０からの光を二次元画像表示装置３０に向けて反射する。なお、リフレクタ２０は必須ではなく、光源１０からの光が直接に二次元画像表示装置３０に照射されるよう構成されてもよい。

本実施形態の二次元画像表示装置３０は、ＭＥＭＳミラーアレイである。二次元画像表示装置３０は、複数のマイクロミラー（図１には３つのマイクロミラー３１ａ〜３１ｃを示す、以下では総称する場合は「マイクロミラー３１」と呼ぶ）がアレイ状に配列された表示部３２と、表示部３２から投影レンズ５０側に所定距離Ｄを離間して配置された透明部材３３と、表示部３２の前方に透明部材３３を支持する支持部３４とを備える。

表示部３２の各マイクロミラー３１は、制御部６０からの制御信号に応じてその傾斜角度を変えることにより、リフレクタ２０からの光を灯具前方に位置する投影レンズ５０に向けて反射する状態（以下「オン状態」と呼ぶ）と、光源１０からの光を投影レンズ５０から外れた位置に設けられた光吸収部材４０に向けて反射する状態（以下「オフ状態」と呼ぶ）とを個別に切り替え可能である。各マイクロミラー３１の傾斜角を変えることで表示部３２は二次元画像を表示することができる。例えば図１において、上方に位置するマイクロミラー３１ａはオン状態にあり、下方に位置するマイクロミラー３１ｃはオフ状態にある。オン状態にあるマイクロミラー３１ａにより灯具前方に反射した光Ｌ１は、投影レンズ５０に入射する。一方、オフ状態にあるマイクロミラー３１ｃにより反射した光Ｌ２は、光吸収部材４０に入射し、吸収される。

透明部材３３は、光源１０が出射する光に対して透明な材料（例えば、ガラスや、ポリカーボネート、アクリル等の樹脂材料）により形成された板状部材であり、その外形は、表示部３２の全域を覆うことができるように形成されている。また、透明部材３３の厚みは特に限定されない。

支持部３４は、表示部３２と透明部材３３との間の空間を囲うように配置されている。支持部３４は、表示部３２と透明部材３３との間の空間を封止するよう構成される。

投影レンズ５０は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなり、投影レンズ５０の後側焦点Ｆを含む後側焦点面上に形成される画像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ５０は、その後側焦点Ｆが表示部３２の光出射面の中心（すなわち、中心に位置するマイクロミラー３１ｂの反射面）上に位置するように配置される。従って、投影レンズ５０は、二次元画像表示装置３０の表示部３２に表示された画像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。

図２は、透明部材３３周辺の拡大図を示す。図２に示すように透明部材３３に厚みがある場合、投影レンズの後側焦点を、投影レンズ単体の後側焦点Ｆに代えて、透明部材３３の屈折の影響を含めた後方焦点Ｆ’としてもよい。すなわち、投影レンズ５０は、屈折の影響を含めた後方焦点Ｆ’が表示部３２の光出射面の中心上に位置するように配置されてもよい。

本実施形態において、光源１０からの光の出射強度調節、二次元画像表示装置３０の各マイクロミラー３１の傾斜角度の制御は、制御部６０によりなされる。制御部６０は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。なお、制御部６０は、図１では灯室３外に設けられているが、灯室３内に設けられてもよい。制御部６０は、撮像装置６２に接続された画像処理装置６１、図示しないライトスイッチ等からの信号を受信する。そして、制御部６０は、受信した信号に応じて、光源１０および二次元画像表示装置３０に各種の制御信号を送信する。

撮像装置６２は、灯具前方を撮像するよう配置される。画像処理装置６１は、撮像装置６２で撮像された画像データを取得し、画像処理を施す。これにより、画像処理装置６１は、画像データ中に含まれる車両、歩行者、レーンマーク等を特定し、これらの位置を検出する。これらを特定する技術や位置を検出する技術は公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。検出された位置情報は制御部６０に送られる。これらの位置情報を使用して、制御部６０はマイクロミラー３１の傾斜角度を制御し、表示部３２に所望の画像を形成させる。

上述したように、本実施形態に係る車両用灯具１において透明部材３３は、表示部３２から投影レンズ５０側に所定距離Ｄを離間して配置される。詳細には距離Ｄは、表示部３２のマイクロミラー３１と投影レンズ５０の光軸Ａｘとの交点（図１では後側焦点Ｆに等しい）から、透明部材３３の投影レンズ５０側の面と投影レンズ５０の光軸Ａｘとの交点までの距離である。このように構成された場合、仮に透明部材３３の投影レンズ５０側の面に埃などの付着物が付いたとしても、透明部材３３は表示部３２から所定距離Ｄを離間しているため、付着物に投影レンズ５０の焦点が合うことはなく、付着物で散乱した光が投影レンズ５０で灯具前方に投影されてグレアを与える事態を防止できる。なお、表示部３２と透明部材３３との間の空間は封止されているため、透明部材３３の表示部３２側の面に埃などの付着物が付くことは無い、またはその可能性は非常に低い。

図３は、表示部３２と透明部材３３との距離Ｄと、反射グレアとの関係を示す図である。ここでは、埃を付着した透明部材３３（サンプルＡ，Ｂ，Ｃ）と表示部３２との距離Ｄを変化させたときに、反射グレアがどのように変わるかを実験した。サンプルＡ，Ｂ，Ｃは、埃の付着度が異なっている。また、参考として、埃が付着していないサンプルの実験結果も合わせて示す。なお、透明部材３３の厚さは非常に薄く、無視できるものとする。

図３に示すように、サンプルＡ，Ｂ，Ｃは、反射グレアの値に差はあるが、距離Ｄが０ｍｍから１．５ｍｍになるに従って反射グレアが大きく減少している。また、距離Ｄが１．５ｍｍ以上では、反射グレアの値は殆ど変化していない。この実験結果から、表示部３２と透明部材３３との距離Ｄを１．５ｍｍ以上とすることで、好適に付着物によるグレアを軽減できることが分かる。また、表示部３２と透明部材３３との距離Ｄを大きくしすぎると、封止性能が低下したり、二次元画像表示装置３０が大型化したりするといった弊害が表れる。従って、表示部３２と透明部材３３との距離Ｄは、２．５ｍｍ以下とすることが好ましい。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、二次元画像表示装置として複数のマイクロミラーを備えるＭＥＭＳミラーアレイを例示したが、二次元画像表示装置はＭＥＭＳミラーアレイに限定されず、例えば複数の可動リボンを備える回折型ＭＥＭＳアレイや、液晶パネルなどであってもよい。

１ 車両用灯具、 ３ 灯室、 ４ 透光カバー、 １０ 光源、 ２０ リフレクタ、 ３０ 二次元画像表示装置、 ３１ マイクロミラー、 ３２ 表示部、 ３３ 透明部材、 ３４ 支持部、 ４０ 光吸収部材、 ５０ 投影レンズ、 ６０ 制御部、 ６１ 画像処理装置、 ６２ 撮像装置。

Claims (3)

1. 二次元画像表示装置と、
   前記二次元画像表示装置からの光を灯具前方に投影する投影レンズと、
   を備え、
   前記二次元画像表示装置は、
   前記投影レンズの後側焦点に配置された、画像を表示する表示部と、
   前記表示部から前記投影レンズ側に所定距離を離間して配置された透明部材と、
   を備え、
   前記所定距離は、１．５ｍｍ以上且つ２．５ｍｍ以下であることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記表示部と前記透明部材との間の空間は封止されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記二次元画像表示装置は、個別に傾斜角度を制御可能な複数のマイクロミラーがアレイ状に配置されたミラーアレイであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。

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