JP7412077B2

JP7412077B2 - 車両用路面描画投光ユニット

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Publication number: JP7412077B2
Application number: JP2018239086A
Authority: JP
Inventors: 雅典大野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2024-01-12
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: JP2020102332A

Description

本発明は、車両用路面描画投光ユニットに関するものであり、詳しくは、車両に搭載した投光ユニットによって路面上に適宜な描画パターンを描画する車両用路面描画投光ユニットに関する。

従来、この種の車両用路面描画投光ユニットとしては、例えば、特許文献１に「車両用灯具」として開示されたものがある。

それは、図１２に示すように、複数（具体的には４個）の光源（例えば、ＬＥＤチップ）８１ａ～８１ｄが基板８０に実装されてなる光源ユニット８２と投影レンズ８３とを備えており、光源ユニット８２は投影レンズ８３の光入射面８３ａ側に位置すると共に複数のＬＥＤチップ８１ａ～８１ｄが灯具の車両搭載時の上下方向に沿って配列されており、投影レンズ８３は光入射面８３ａに、ＬＥＤチップ８１ａ～８１ｄの夫々からの出射光を所望の配光パターンに配光制御するレンズステップが形成されており、光出射面８３ｂは凸形状を有している。

光源ユニット８２と投影レンズ８３は、光源ユニット８２を構成するＬＥＤチップ８１ａ～８１ｄの発光面が投影レンズ８３の後方焦点ｆよりも前方あるいは同位置に位置する範囲において、投影レンズ８３が光軸Ａ_Ｘに沿って車両搭載時の前後方向に移動可能に配置されて互いの距離が適宜設定できるようになっている。

そこで、光軸Ａ_Ｘから最も遠い位置にあるＬＥＤチップ８１ａを点灯するときは、投影レンズ８３をＬＥＤチップ８１ａに対応する位置に移動して光源ユニット８２と投影レンズ８３との距離を所定の距離に設定し、ＬＥＤチップ８１ａに対して光軸Ａ_Ｘに次第に近づく方向に位置するＬＥＤチップ８１ｂ～８１ｄの夫々が点灯するときは、投影レンズ８３を光源ユニット８２から次第に遠ざかる方向に移動して光源ユニット８２と投影レンズ８３との距離が次第に遠ざかるように距離設定を行う。

これにより、ＬＥＤチップ８１ａの点灯時の出射光によって車両から最も近い位置の路面上に投影光Ｌａによる配光パターン（描画パターン）が描画され、図示しないが、ＬＥＤチップ８１ｂ、８１ｃの夫々の点灯時の出射光によって車両から次第に遠方の位置の路面上に投影光による配光パターン（描画パターン）が描画され、ＬＥＤチップ８１ｄの点灯時の出射光によって車両から最も遠い位置の路面上に投影光Ｌｄによる配光パターン（描画パターン）が描画される。

特開２０１７－１９１７４８号

ところで、上記構成からなる車両用灯具は、ＬＥＤチップ８１ａ～８１ｄの点灯に対応して投影レンズ８３を所定の位置に移動するための動力源及び駆動部が必要とされる。そのため、車両用灯具を安価で簡便な構成とすることは難しい。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、動力源及び駆動部を必要とすることなく安価で簡便な構成により、路面上の所定の位置に複数の所望の描画パターンを鮮明に描画することができる車両用路面描画投光ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、車両上下方向に所定の間隔をおいて配置される複数の光源と、前記複数の光源の各々と対向する位置に設けられ、前記複数の光源からの出射光を絞って所定形状寸法の複数の像画パターンを生成する複数の光透過部を有する遮光部材と、前記遮光部材を挟んで前記複数の光源と反対側に配置される投影レンズと、前記複数の光源と前記遮光部材との間に配置され、前記複数の光源からの出射光を対応する前記複数の光透過部を通って前記投影レンズの主点方向に向かうように光路制御を行う複数の光路制御部と、を備え、前記投影レンズは前記遮光部材側の面が光入射面でその反対側の面が光出射面となり、前記光入射面と前記光出射面とが互いに外側に凸の非球面からなる両凸レンズ形状を有しており、前記複数の光源は、前記複数の光源からの出射光が各光路制御部で光路制御された後、対応する前記複数の光透過部を通り、前記複数の光源の光軸が前記投影レンズの光軸上にある主点で交差するようにそれぞれ配置されており、前記複数の光源からの出射光は対応する前記複数の光透過部を通って複数の像画パターンを生成し、前記複数の像画パターンを前記投影レンズによって、上下左右反転して集光方向に屈折させて出射し路面上に投影して複数の描画パターンを描画し、前記複数の像画パターンと対応する前記複数の描画パターンとは前記投影レンズを挟んで互いの略中心を対応する前記複数の光源の各光軸が通る位置に位置していて、前記複数の光透過部は、対応する前記複数の像画パターンの輪郭が対応する前記複数の描画パターンの略輪郭に結像する位置に設けられていることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項２に記載された発明は、前記複数の光路制御部は前記複数の光源からの出射光を導光し前記複数の光透過部に向けて光路制御する導光体、又は前記複数の光源からの出射光を反射し前記複数の光透過部に向けて集光するリフレクタであることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記複数の光透過部は、光を遮光する部材に部分的に設けられた窓孔、光を遮光する部材に部分的に設けられた透明部材、及び光を透過する部材に部分的に配設されたマスキング部材の非マスキング部の透明部分、のいずれかで構成されることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１～請求項３のいずれかにおいて、前記複数の像画パターンの内、前記投影レンズの光軸から相対的に上方に形成される第１の像画パターンは、相対的に下方に形成される第２の像画パターンよりも相対的に前方側に第１の描画パターンとして形成されることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１～請求項４のいずれかにおいて、前記複数の光源は、ＬＥＤを含む点状発光体又は有機ＥＬを含む面状発光体のいずれかであることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項１～請求項５のいずれかにおいて、前記複数の光源を個別に点消灯制御可能な制御部をさらに有することを特徴とする。

本発明によれば、光源と、光源からの出射光を絞って所定形状寸法の像画パターンを生成する光透過部を有する遮光部材と、像画パターンを上下左右反転して集光方向に屈折させて出射した出射光を、路面上に投影して描画パターンを描画する投影レンズとにより描画光学系を構成し、遮光部材の位置を、光透過部の像画パターンの輪郭が描画パターンの略輪郭に結像するように設定した。

これにより、動力源及び駆動部を必要とすることなく安価で簡便な構成により、路面上の所定の位置に複数の所望の描画パターンを鮮明に描画することができる車両用路面描画投光ユニットの実現が可能となった。

本発明の車両用路面描画投光ユニットの機能説明図である。本発明に係る第１の実施形態の車両用路面描画投光ユニットの構成斜視図である。本発明に係る第１の実施形態の車両用路面描画投光ユニットの構成縦断面図である。本発明に係る第１の実施形態の車両用路面描画投光ユニットによる路面描画の説明図である。同じく、本発明に係る第１の実施形態の車両用路面描画投光ユニットによる路面描画の説明図である。本発明に係る第２の実施形態の車両用路面描画投光ユニットの構成図である。本発明に係る第３の実施形態の車両用路面描画投光ユニットの構成図である。本発明に係る第４の実施形態の車両用路面描画投光ユニットの構成図である。本発明に係る第５の実施形態の車両用路面描画投光ユニットの構成図である。光源からの出射光の光路制御手段の説明図である。同じく、光源からの出射光の光路制御手段の説明図である。従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１～図１１を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

本発明の車両用路面描画投光ユニット（以下、「投光ユニット」と略称する）は、例えば図１にあるように、車両５５の前部に搭載して車両前方あるいは車両斜め前方の路面５０上に投影像により複数の図形や絵柄等の描画パターン５１を鮮明に描画することにより、他車両や歩行者等の道路ユーザーに対して自車両の進行方向や動き等に関する事前情報を発信して交通事故等の異常事態の発生を未然に防止するためのものである。

そこで、上記目的を実現するために、投光ユニットはその概略構成として、光源と、光源からの出射光を絞って所定の像画パターンを生成する遮光部材と、遮光部材で生成された像画パターンを光軸に対して上下左右反転すると共に集光方向に光路制御（屈折）して投影像を路面上に投影して描画パターンを描画する投影レンズを備えている。

図２及び図３は、本発明に係る第１の実施形態の投光ユニットの構成図である。そのうち図２は投光ユニットを前方斜め上方から見た斜視図、図３は車両搭載時の前後方向に沿う縦断面図である。

投光ユニット１は、複数の光源（本実施形態においては３個のＬＥＤ）１０、１１、１２、複数の導光体（本実施形態においては３個の導光体）２０、２１、２２、遮光部材３０及び投影レンズ４０により描画光学系が形成され、基板２及びヒートシンク３により放熱系が形成されている。

なお、以下の説明において方向を示す記述は、投光ユニット１を車両に搭載したときの車両の方向に対応する方向を示すものである。

３個のＬＥＤ１０、１１、１２は、各基板２の一方の面上に、上下方向に直線状に所定の間隔を置いて配列実装され、基板２の他方の面が複数の放熱フィン３ａを備えたヒートシンク３に面接触することにより基板２がヒートシンク３に熱伝導良好に支持固定されている。

３個の導光体２０、２１、２２の夫々は、中実柱状の略角錐台形状を有しており、ＬＥＤ１０と導光体２０とが、ＬＥＤ１０の光出射面１０ａと導光体２０の、略角錐台形状の上底に対応する面（上底面）２０ａとを対峙させて互いに対向配置され、同様に、ＬＥＤ１１と導光体２１とが、ＬＥＤ１１の光出射面１１ａと導光体２１の、略角錐台形状の上底に対応する面（上底面）２１ａとを対峙させて互いに対向配置され、同様に、ＬＥＤ１２と導光体２２とが、ＬＥＤ１２の光出射面１２ａと導光体２２の、略角錐台形状の上底に対応する面（上底面）２２ａとを対峙させて互いに対向配置されている。

導光体２０はＬＥＤ１０に対して、導光体２０の長手方向に沿う中心軸Ｃ_Ｘ０がＬＥＤ１０の光軸Ａ_Ｘ０と同一直線上に位置するように配置されており、同様に、導光体２１はＬＥＤ１１に対して、導光体２１の長手方向に沿う中心軸Ｃ_Ｘ１がＬＥＤ１１の光軸Ａ_Ｘ１と同一直線上に位置するように配置されており、同様に、導光体２２はＬＥＤ１２に対して、導光体２２の長手方向に沿う中心軸Ｃ_Ｘ２がＬＥＤ１２の光軸Ａ_Ｘ２と同一直線上に位置するように配置されている。各ＬＥＤ１０、１１、１２からの光は各導光体２０、２１、２２からも光軸Ａ_Ｘ０、Ａ_Ｘ１、Ａ_Ｘ２（＝導光体の中心軸Ｃ_Ｘ０、Ｃ_Ｘ１、Ｃ_Ｘ２）のまま照射される。

導光体２０、２１、２２の夫々の、略角錐台形状の下底に対応する面（下底面）２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ側には、該下底面２０ｂ、２１ｂ、２２ｂの夫々に沿って配置された下底面２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ側に凸の湾曲板状の遮光部材３０を有している。

遮光部材３０は、導光体２０、２１、２２の下底面２０ｂ、２１ｂ、２２ｂの夫々に対向する位置に、図形や絵柄等の所定のパターンからなる３つの光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃが設けられており、光透過部３０ａはその略中心をＬＥＤ１０の光軸Ａ_Ｘ０が通る位置に位置し、同様に、光透過部３０ｂはその略中心をＬＥＤ１１の光軸Ａ_Ｘ１が通る位置に位置し、同様に、光透過部３０ｃはその略中心をＬＥＤ１２の光軸Ａ_Ｘ２が通る位置に位置している。光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは遮光部材３０の湾曲形状に沿って形成されている。

なお、光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、光を遮光する部材に窓孔を設けることで形成するか、あるいは光を遮光する部材にインサート成形や二色成形等により部分的に透明部材の部分を設けことで形成するか、あるいは透明部材に遮光印刷により部分的にマスキングして形成する等の種々の形成方法が考えられる。光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの周囲においては各導光体２０、２１、２２からの照射は遮光部材３０によって遮光される。

光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、本実施形態においてはいずれも三角形の形状を有している。

遮光部材３０の、導光体２０、２１、２２と反対側には、投影レンズ４０が配置されている。投影レンズ４０は、遮光部材３０に向く側の面が光入射面４１となると共にその反対側の面が光出射面４２となり、光入射面４１及び光出射面４２が互いに外側に凸の非球面からなる両凸レンズ形状を有している。

本実施形態においては、遮光部材３０は投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘから上方に離れるほど前方に湾曲する形状をとっている。ここで、投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘを前後方向に延びる軸とすると、上下方向で異なる位置にある光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに前後方向においてもずれた位置となる。ここで、出射光の出射方向を前方としている。また、上下方向は車両に設置された状態での方向である。

本実施形態の場合、相対的に上に位置（光軸Ｌ_Ｘから相対的に遠い）する光透過部３０ａは、相対的に下に位置（光軸Ｌ_Ｘから相対的に近い）する光透過部３０ｂよりも投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘに沿って前方に位置する。光透過部３０ａ、３０ｂを透過した光が作り出す描画パターン５１ａ、５１ｂは路面５０上では前後位置が逆転し、描画パターン５１ａが後方、描画パターン５１ｂが前方に描かれる。

また、本実施形態においては、同一の光透過部であっても、所定のパターンを形成する端部（＝光透過と遮光の境界）は、投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘから上方に離れるほど前方に位置する。光透過部３０ａの下端（三角形形状の先端部）よりも上端部（三角形形状の先端部とは対向する辺部）では光軸Ｌ_Ｘに沿って前方に位置する。光透過部３０ａを透過した光が作り出す描画パターン５１ａは路面５０上では前後位置が逆転し、下端（三角形形状の先端部）よりも上端部（三角形形状の先端部とは対向する辺部）のほうが後方に描かれる。

尚、変形例としては、遮光部材３０は投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘから下方に離れるほど前方に湾曲する形状をとり、遮光部材３０に光透過部を形成させていてもよい。光軸Ｌ_Ｘから下方に、やはり複数の光透過部を設けると前後及び上下に異なる位置になる。光軸Ｌ_Ｘから相対的に遠い光透過部が、光軸Ｌ_Ｘから相対的に近い光透過部より前方に位置する。

本実施形態の説明に戻る。遮光部材３０は、概略投影レンズ４０の光入射面４１に沿った形状に配置されており、ＬＥＤ１０、１１、１２はいずれも、夫々の光軸Ａ_Ｘ０、Ａ_Ｘ１、Ａ_Ｘ２が各導光体２０、２１、２２及び遮光部材３０の各光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを通って投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に位置する主点Ｏで交差して通るように配列実装されている。

そこで、図４に示すように、路面５０に対して適宜な傾斜角度（投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘと路面５０とのなす角度）θを持って車両（図示せず）に搭載された上記構成の投光ユニット１によって、投光ユニット１の前方（車両に対しては斜め前方）の所定の位置に投影像による３つに描画パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃを描画したものとする。なお、描画パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃはいずれも三角形の形状を有するものとする。

この場合、三角形状の描画パターン５１ａは、ＬＥＤ１０から出射して遮光部材３０の光透過部３０ａで絞られて生成された三角形状の像画パターンが、投影レンズ４０によって光軸Ｌ_Ｘに対して上下左右反転されると共に集光方向に屈折されてその投影像が路面５０上に描画されたものである。したがって、遮光部材３０の光透過部３０ａで生成された像画パターンと路面５０上に描画された描画パターン５１ａとは、投影レンズ４０を挟んで互いの略中心をＬＥＤ１０の光軸Ａ_Ｘ０が通る位置に位置している。

同様に、三角形状の描画パターン５１ｂは、ＬＥＤ１１から出射して遮光部材３０の光透過部３０ｂで絞られて生成された三角形状の像画パターンが、投影レンズ４０によって光軸Ｌ_Ｘに対して上下左右反転されると共に集光方向に屈折されてその投影像が路面５０上に描画されたものである。したがって、遮光部材３０の光透過部３０ｂで生成された像画パターンと路面５０上に描画された描画パターン５１ｂとは、投影レンズ４０を挟んで互いの略中心をＬＥＤ１１の光軸Ａ_Ｘ１が通る位置に位置している。

また同様に、三角形状の描画パターン５１ｃは、ＬＥＤ１２から出射して遮光部材３０の光透過部３０ｃで絞られて生成された三角形状の像画パターンが、投影レンズ４０によって光軸Ｌ_Ｘに対して上下左右反転されると共に集光方向に屈折されてその投影像が路面５０上に描画されたものである。したがって、遮光部材３０の光透過部３０ｃで生成された像画パターンと路面５０上に描画された描画パターン５１ｃとは、投影レンズ４０を挟んで互いの略中心をＬＥＤ１２の光軸Ａ_Ｘ２が通る位置に位置している。

ところで、投光ユニット１によって描画パターン５１ａを路面５０上に鮮明に描画するためには、投影レンズ４０による投影像が描画パターン５１ａの略輪郭に沿って結像することが求められる。そのため、図５に示すように、ＬＥＤ１０から出射して遮光部材３０の光透過部３０ａで絞られて生成された像画パターン３５の輪郭３５ａが、投影レンズ４０を介して投影される投影像による描画パターン５１ａの略輪郭５１ａａに沿って焦点を結ぶように光透過部（像面）３０ａの位置及び形状寸法が設定されている。

同様に、投光ユニット１によって描画パターン５１ｂを路面上に鮮明に描画するためには、投影レンズ４０による投影像が描画パターン５１ｂの略輪郭に沿って結像することが求められる。そのため、図示しないが、ＬＥＤ１１から出射して遮光部材３０の光透過部３０ｂで絞られて生成された像画パターンの輪郭が、投影レンズ４０を介して投影される投影像による描画パターン５１ｂの略輪郭に沿って焦点を結ぶように光透過部（像面）３０ｂの位置及び形状寸法が設定されている。

また同様に、投光ユニット１によって描画パターン５１ｃを路面上に鮮明に描画するためには、投影レンズ４０による投影像が描画パターン５１ｃの略輪郭に沿って結像することが求められる。そのため、図示しないが、ＬＥＤ１２から出射して遮光部材３０の光透過部３０ｃで絞られて生成された像画パターンの輪郭が、投影レンズ４０を介して投影される投影像による描画パターン５１ｃの略輪郭に沿って焦点を結ぶように光透過部（像面）３０ｃの位置及び形状寸法が設定されている。

したがって、遮光部材３０は、光透過部（像面）５１ａ、光透過部（像面）５１ｂ及び光透過部（像面）５１ｃの夫々を含む形状で形成されている。

なお、投光ユニット１は上述のように、ＬＥＤ１０、１１、１２から出射して遮光部材３０の光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの夫々で絞られて投影レンズ４０の光入射面４１に照射された各像画パターンは、投影レンズ４０によって光軸Ｌ_Ｘに対して上下左右反転されると共に集光方向に屈折されてその投影像による描画パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃが路面５０上に描画される。

それと同様に、ＬＥＤ１０、１１、１２から出射して遮光部材３０の光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの夫々で絞られて投影レンズ４０の光入射面４１に照射された各像画パターンは、投影レンズ４０によって光軸Ｌ_Ｘに対して上下左右反転された位置の路面５０上に投影像による描画パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃとして描画される。

具体的には、図４に戻って、本実施形態においては、遮光部材３０に設けられた光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、上下方向に、且つ、上から光透過部３０ａ、光透過部３０ｂ及び光透過部３０ｃの順に配置されており、光透過部３０ｂと光透過部３０ｃとの間に投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘが位置している。

これに対し、路面５０上に描画される描画パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘに沿う前後方向に、且つ、車両側から光透過部３０ａによる像画パターンを投影した描画パターン５１ａ、光透過部３０ｂによる像画パターンを投影した描画パターン５１ｂ及び光透過部３０ｃによる像画パターンを投影した描画パターン５１ｃの順に描画されており、描画パターン５１ｂと描画パターン５１ｃとの間に投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘが位置している。

遮光部材３０に設けられる複数の光透過部は、投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘの上側、下側あるいは光軸Ｌ_Ｘを挟んだ両側に設けることができる。それにより、路面５０上に描画される描画パターンが投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘの車両側、光軸Ｌ_Ｘの、車両と反対側あるいは光軸Ｌ_Ｘを挟んだ両側に形成される。

なお、光透過部は投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に設けることもでき、それにより路面５０上に形成される描画パターンも投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に形成される。

以上のように、路面上に描画される描画パターンの、車両（投光ユニット）からの位置及び形状寸法を想定して該描画パターンの略輪郭に沿って略焦点を結ぶように遮光部材に設けられる光透過部の位置及び形状寸法を設定する。これにより、光源から出射して遮光部材の光透過部で絞られて生成された像画パターンが、投影レンズを介してその投影像により路面上に鮮明な描画パターンとして描画される。

図６は、本発明に係る第２の実施形態の投光ユニットの構成図である。

第２の実施形態の投光ユニット１は、上述の第１の実施形態の投光ユニットにおける描画光学系の構成に対して、導光体２０、２１、２２の替わりにリフレクタ（反射部材）６０、６１、６２を設けたことが異なる。各ＬＥＤ１０、１１、１２からの光は各リフレクタ６０、６１、６２からも光軸Ａ_Ｘ０、Ａ_Ｘ１、Ａ_Ｘ２のまま照射される。

これにより、ＬＥＤ１０、１１、１２の夫々からの出射光が、リフレクタ６０、６１、６２で反射集光されて集光効率が高められて遮光部材３０の光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃに照射される。そのため、光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃで絞られて生成される像画パターンに対する光利用効率が向上して路面上に描画される鮮明な描画パターンの明るさが向上する。

図７は、本発明に係る第３の実施形態の投光ユニットの構成図である。

第３の実施形態の投光ユニット１は、上述の第１の実施形態の投光ユニットにおける描画光学系の構成に対して、導光体２０、２１、２２を削除したことが異なる。

これにより、ＬＥＤ１０、１１、１２の夫々からの出射光が直接、遮光部材３０の光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃで絞られて像画パターンが生成されて投影レンズ４０を介して路面上に鮮明な描画パターンとして描画される。なお、遮光部材３０は、隣接するＬＥＤ同士の出射光が夫々の光透過部において互いに干渉するのを抑制するために、光入射面３１側を段差状に形成することも可能である。

本実施形態の投光ユニット１は、部品点数が削減されるために構成が簡略化されて製造コストの低減を図ることができる。

図８は、本発明に係る第４の実施形態の投光ユニットの構成図である。

第４の実施形態の投光ユニット１は、上述の第１の実施形態の投光ユニットにおける描画光学系の構成に対して、光源のＬＥＤ１０、１１、１２及び導光体２０、２１、２２の替わりに有機ＥＬ等の面状発光体６５、６６、６７を用いたことが異なる。

これにより、面状発光体６５、６６、６７の夫々からの出射光が、遮光部材３０の光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃで絞られて像画パターンが生成されて投影レンズ４０を介して路面上に鮮明な描画パターンとして描画される。なお、図８において、Ｅ_Ｘ０は面状発光体６５の光軸、Ｅ_Ｘ１は面状発光体６６の光軸、Ｅ_Ｘ２は面状発光体６７の光軸を示している。面状発光体６５、６６、６７はいずれも、夫々の光軸Ｅ_Ｘ０、Ｅ_Ｘ１、Ｅ_Ｘ２が遮光部材３０の各光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを通って投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に位置する主点Ｏで交差して通るように配列実装されている。

本実施形態の投光ユニット１は、第１の実施形態の投光ユニットを構成する導光体２０、２１、２２及び第２の実施形態の投光ユニットを構成するリフレクタ６０、６１、６２を用いないため投光ユニットの薄型化が実現できる。また、部品点数が削減されるために構成が簡略化されて製造コストの低減を図ることができる。

図９は、本発明に係る第５の実施形態の投光ユニットの構成図である。

第５の実施形態の投光ユニット１は、上述の第１の実施形態の投光ユニットにおける描画光学系の構成に対して、光源のＬＥＤ１０、１１、１２、導光体２０、２１、２２及び遮光部材３０を削除して、第１の実施形態の投光ユニット１に配置された遮光部材３０に設けられた光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの夫々の位置に対応する位置に、光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの夫々と形状寸法が同一の、有機ＥＬ等の面状発光体７０、７１、７２を、光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの夫々に沿って配設する。

ここで、投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘを前後方向に延びる軸とすると、面状発光体７０、７１、７２の夫々は異なる高さ位置に配置される。ここで、出射光の出射方向を前方としている。また、上下方向は車両に設置された状態での方向である。本実施形態では上下で異なる位置にある面状発光体７０、７１、７２は互いに前後方向においてもずれた位置に置かれる。相対的に上に位置する面状発光体７０は、相対的に下に位置する面状発光体７１よりも投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ延伸方向で前方となる。

本実施形態では夫々の面状発光体７０、７１が作り出す路面上の描画パターンでは前後位置が逆転し、面状発光体７０が形成する描画パターンが後方、面状発光体７１が形成する描画パターンが前方に描かれる。

また、本実施形態では同一の面状発光体であっても、湾曲した形状を有しており投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘから上方に離れるほど前方に位置する。面状発光体７０の下端（三角形形状の先端部）よりも上端部（三角形形状の先端部とは対向する辺部）では光軸Ｌ_Ｘ延伸方向で前方に位置する。面状発光体７０が作り出す路面上の描画パターン形状は前後位置が逆転し、面状発光体７０の下端（三角形形状の先端部）よりも上端部（三角形形状の先端部とは対向する辺部）が路面上後方に描画パターンを形成する。

これにより、面状発光体７０、７１、７２の夫々から出射される光は、第１の実施形態の投光ユニットにおいて、ＬＥＤ１０、１１、１２から出射して遮光部材３０の光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの夫々で絞られて生成された各像画パターンに対応し、投影レンズ４０を介してその投影像により路面上に鮮明な描画パターンとして描画される。なお、図８において、Ｅ_Ｘ０は面状発光体７０の光軸、Ｅ_Ｘ１は面状発光体７１の光軸、Ｅ_Ｘ２は面状発光体７２の光軸を示している。
面状発光体７０、７１、７２はいずれも、夫々の光軸Ｅ_Ｘ０、Ｅ_Ｘ１、Ｅ_Ｘ２が投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に位置する主点Ｏで交差して通るように配列実装されている。

本実施形態の投光ユニット１は、描画光学系が最低限の部品点数で構成されるため、構成が極めて簡略化されて製造コストの大幅な低減を図ることができる。

なお、実施例１は次のような変形例をとることもできる。光源のＬＥＤ１０、１１、１２において、例えば、基板２に実装されたＬＥＤ１０が、その光軸Ａ_Ｘ０が投影レンズの主点方向を向いていない場合は、図１０に示すように、導光体２０をその中心軸Ｃ_Ｘ０が投影レンズの主点を向くように配置することにより、ＬＥＤ１０からの出射光が投影レンズの主点方向に向かうように光路制御を行うことができる。

すなわち、各ＬＥＤ１０、１１、１２からの光は、各導光体２０、２１、２２からは導光体の中心軸Ｃ_Ｘ０、Ｃ_Ｘ１、Ｃ_Ｘ２が光軸の光に変換されて照射される。各導光体２０、２１、２２からの照射光は遮光部材３０の各光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを通って投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に位置する主点Ｏで交差して通るようにされている。

あるいは、実施例２の変形例として導光体２０の替わりに、図１１に示すように、リフレクタ６０をその中心軸Ｒ_Ｘ０が投影レンズの主点を向くように配置することにより、ＬＥＤ１０からの出射光が投影レンズの主点方向に向かうように光路制御を行うことができる。すなわち、各ＬＥＤ１０、１１、１２からの光は、リフレクタ６０、６１、６２からは光軸が変換されて照射される。各リフレクタ６０、６１、６２からの照射光は遮光部材３０の各光透過部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを通って投影レンズ４０の光軸Ｌ_Ｘ上に位置する主点Ｏで交差して通るようにされている。

なお、上記第１の実施形態の投光ユニットは、光源のＬＥＤと導光体との組み合わせで構成され、第２の実施形態の投光ユニットは、光源のＬＥＤとリフレクタとの組み合わせで構成されていたが、光源に面状発光体を用いて、面状発光体と導光体との組み合わせ、面状発光体とリフレクタとの組み合わせも可能である。

尚、上記いずれの実施形態においても複数有す光源は同時に点消灯しても構わないし、個別に点消灯させるようにしてもよい。各光源の点消灯は不図示の制御部によって制御される。例えば、第１の実施形態においては光源１０、１１、１２の順に点灯させることで路面上では描画パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃの順で表示させることができる。先に点灯させた光源は別の光源が点灯した時点で点灯を継続させることもできるし、消灯させることもできる。

１… 車両用路面描画投光ユニット（投光ユニット）
２… 基板
３… ヒートシンク
３ａ… 放熱フィン
１０… 光源（ＬＥＤ）
１０ａ… 光出射面
１１… 光源（ＬＥＤ）
１１ａ… 光出射面
１２… 光源（ＬＥＤ）
１２ａ… 光出射面
２０… 導光体
２０ａ… 上底面
２０ｂ… 下底面
２１… 導光体
２１ａ… 上底面
２１ｂ… 下底面
２２… 導光体
２２ａ… 上底面
２２ｂ… 下底面
３０… 遮光部材
３０ａ… 光透過部
３０ｂ… 光透過部
３０ｃ… 光透過部
３１… 光入射面
３５… 像画パターン
４０… 投影レンズ
４１… 光入射面
４２… 光出射面
５０… 路面
５１… 描画パターン
５１ａ… 描画パターン
５１ａａ… 輪郭
５１ｂ… 描画パターン
５１ｃ… 描画パターン
５５… 車両
６０… リフレクタ
６１… リフレクタ
６２… リフレクタ
６５… 面状発光体
６６… 面状発光体
６７… 面状発光体
７０… 面状発光体
７１… 面状発光体
７２… 面状発光体

Claims

車両上下方向に所定の間隔をおいて配置される複数の光源と、
前記複数の光源の各々と対向する位置に設けられ、前記複数の光源からの出射光を絞って所定形状寸法の複数の像画パターンを生成する複数の光透過部を有する遮光部材と、
前記遮光部材を挟んで前記複数の光源と反対側に配置される投影レンズと、
前記複数の光源と前記遮光部材との間に配置され、前記複数の光源からの出射光を対応する前記複数の光透過部を通って前記投影レンズの主点方向に向かうように光路制御を行う複数の光路制御部と、
を備え、
前記投影レンズは前記遮光部材側の面が光入射面でその反対側の面が光出射面となり、前記光入射面と前記光出射面とが互いに外側に凸の非球面からなる両凸レンズ形状を有しており、
前記複数の光源は、前記複数の光源からの出射光が各光路制御部で光路制御された後、対応する前記複数の光透過部を通り、前記複数の光源の光軸が前記投影レンズの光軸上にある主点で交差するようにそれぞれ配置されており、
前記複数の光源からの出射光は対応する前記複数の光透過部を通って複数の像画パターンを生成し、前記複数の像画パターンを前記投影レンズによって、上下左右反転して集光方向に屈折させて出射し路面上に投影して複数の描画パターンを描画し、
前記複数の像画パターンと対応する前記複数の描画パターンとは前記投影レンズを挟んで互いの略中心を対応する前記複数の光源の各光軸が通る位置に位置していて、
前記複数の光透過部は、対応する前記複数の像画パターンの輪郭が対応する前記複数の描画パターンの略輪郭に結像する位置に設けられていることを特徴とする車両用路面描画投光ユニット。
前記複数の光路制御部は前記複数の光源からの出射光を導光し前記複数の光透過部に向けて光路制御する導光体、又は前記複数の光源からの出射光を反射し前記複数の光透過部に向けて集光するリフレクタであることを特徴とする請求項１に記載の車両用路面描画投光ユニット。
前記複数の光透過部は、光を遮光する部材に部分的に設けられた窓孔、光を遮光する部材に部分的に設けられた透明部材、及び光を透過する部材に部分的に配設されたマスキング部材の非マスキング部の透明部分、のいずれかで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の車両用路面描画投光ユニット。
前記複数の像画パターンの内、前記投影レンズの光軸から相対的に上方に形成される第１の像画パターンは、相対的に下方に形成される第２の像画パターンよりも相対的に前方側に第１の描画パターンとして形成されることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の車両用路面描画投光ユニット。
前記複数の光源は、ＬＥＤを含む点状発光体又は有機ＥＬを含む面状発光体のいずれかであることを特徴とする請求項１～請求項４いずれかに記載の両用路面描画投光ユニット。
前記複数の光源を個別に点消灯制御可能な制御部をさらに有することを特徴とする請求項１～請求項５いずれかに記載の車両用路面描画投光ユニット。