JP4928372B2 - 車両用照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサーと可視光源とを用いた車両用照明装置に関する。

従来、車両周辺の歩行者や障害物を赤外線センサーで検知し、検知した対象物に可視光源から可視光を照射し、ドライバーの肉眼による対象物の発見を支援する技術が知られている。例えば、特許文献１には、夜間等に車両前方の歩行者を赤外線カメラで撮像し、画像処理装置を用いて歩行者の位置を検出し、モータによりスポットランプを回動して可視光の光路を調節し、複数の歩行者を可視光により照明する装置が提案されている。
特開２００５−２０５９５０号公報

ところが、従来装置によると、可視光の光路を調節するためにスポットランプを回動しているので、スポットランプの向きを赤外線カメラの撮像データに関連付けて制御する必要があった。このため、高価な画像処理装置が必要になり、画像処理の時間に加え、質量の大きな光源の回動にも時間がかかり、対象物を検知したときの応答性に問題点があった。従って、動きの速い対象物（例えば自転車）を検知した場合などに、可視光の照射範囲が対象物より遅れる可能性があり、また、二つの対象物を続けて検知した場合に備え、スポットランプとは別の可視光源（例えばフォグランプ）を使用する必要もあった。

本発明の目的は、赤外線センサーが動作したときに可視光源を短時間に応答させ、車両周辺の対象物をより的確に照明できる車両用照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、車両周辺の対象物を赤外光により検知する赤外線センサーと、赤外線センサーが対象物を検知したときに可視光を対象物に照射する可視光源とを備えた車両用照明装置において、赤外光および可視光を車両周辺に反射する反射鏡と、反射鏡を回動して赤外光および可視光の光路を同調変化させる光路可変機構とを設けたことを特徴とする。

ここで、反射鏡としては、一つまたは二つの反射鏡を使用できる。具体的には、一つの反射鏡により赤外光および可視光を車両周辺の略同じ方向へ反射させるという構成を採用できる。こうすれば、反射鏡を回動するための光路可変機構を簡単に構成できる利点がある。また、二つの反射鏡により赤外光および可視光を車両前方へ別々に反射させるという構成も採用可能である。この場合は、可視光の照射タイミングやパターンを赤外光とは独自に設定できる利点がある。

光路可変機構としては、一軸または二軸アクチュエータを使用できる。具体的には、光路可変機構に、反射鏡を垂直軸線の周りで回動する一軸アクチュエータを使用する。こうすれば、赤外光および可視光の光路を車両周辺の水平方向へ高速で同調変化させることができる。また、光路可変機構に、反射鏡を水平および垂直軸線の周りで回動する二軸アクチュエータを使用することも可能である。この場合は、赤外光および可視光の光路を車両周辺の広い領域で同調変化させることができる。なお、一軸または二軸アクチュエータとしては、反射鏡を３０Ｈｚ以上の高速で回動可能な電磁駆動方式のアクチュエータを好ましく使用できる。

本発明の車両用照明装置によれば、反射鏡が赤外光と可視光の光路を光学的に同調させているので、赤外線センサーが対象物を検知したときに可視光源を短時間に応答させることができる。このため、動きの速い対象物を検知した場合でも、これを可視光の照射範囲内に正確に収めることができるうえ、一つの可視光源で複数の対象物を高速に照射することも可能になる。従って、画像処理装置や複数の可視光源を必要としない簡単な構成により、車両周辺の対象物を的確に照明できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施例１の車両用照明装置を全体的に示し、図２は光路可変機構の構成を示し、図３は制御ユニットの構成を示し、図４，図５は照明装置の動作を示す。図６は実施例２の車両用照明装置の光路可変機構を示し、図７は光路可変機構の動作を示す。図８は実施例３の車両用照明装置の光路可変機構を示し、図９は照明装置の動作を示す。図１０は実施例４の車両用照明装置が内蔵された前照灯ユニットを示す。図１１は自動車における照明装置の設置部位を例示する。

図１に示すように、実施例１の車両用照明装置１は、この装置１を単品として車両上の適所に設置するためのハウジング２を備えている。例えば、自動車１０１（図１１参照）において、車両用照明装置１Ａはフロントグリル１０２の中央部に、車両用照明装置１Ｂはウインドシールド１０３の内側に、それぞれ前照灯１０４とは別の部位で車体の前部に設置されている。また、車両用照明装置１を車体の後部や側部に設置することもでき、複数の照明装置１を車体各部に装備することも可能である。

ハウジング２の前面には透光カバー３が設けられ、ハウジング２の内側に赤外線センサー４が設置されている。赤外線センサー４は発光部（赤外光源）５と受光部６とからなり、発光部５の近傍に可視光源７と制御ユニット８とが配設されている。発光部５および可視光源７の上方には光路可変機構９が設置され、光路可変機構９の前面に反射鏡１０が設けられている。反射鏡１０と透光カバー３との間にはエクステンション１１が設けられ、反射鏡１０と受光部６との間にハーフミラー１２が介装されている。

車両用照明装置１の電源投入期間中は、発光部５が赤外光Ｉｒを一定周期のパルス状に照射する。反射鏡１０は赤外光Ｉｒを車両前方に反射し、車両前方から戻った赤外光Ｉｒがハーフミラー１２を介して受光部６に受光される。受光部６は入射光量に応じた検知信号を制御ユニット８に出力し、制御ユニット８が検知信号のレベルに基づいて可視光源７の点消灯を切り替える。そして、可視光源７の点灯時に、反射鏡１０が可視光Ｖｒを車両前方において赤外光Ｉｒと略同じ方向へ反射するようになっている。

なお、赤外線センサー４の受光部６を発光部５の近傍に並設したり、発光部５と一体に組み付けることで、ハーフミラー１２を省略することも可能である。受光部６が可視光源７に接近する場合は、可視光Ｖｒに含まれる赤外光による影響を受けないように、受光部６に赤外線フィルターを設けるのが好ましい。

光路可変機構９には、図２に示すような電磁駆動方式の二軸アクチュエータ１４が使用さている。このアクチュエータ１４は、照明装置１のハウジング２に固定されるベース１５の内側に内外二つの回動体１６，１７を備えている。外側回動体１６は捩りバネからなる水平軸１８でベース１５に対し水平軸線Ｘの周りで回動可能に支持されている。内側回動体１７は捩りバネからなる垂直軸１９により外側回動体１６に対し垂直軸線Ｙの周りで回動可能に支持され、この内側回動体１７の前面に反射鏡１０が固着されている。

ベース１５には四つの永久磁石２０が設けられ、回動体１６，１７にコイル（図示略）が配線されている。永久磁石２０は水平軸１８と垂直軸１９に直交する方向の磁界を形成し、各コイルに流れる電流の大きさと方向が制御ユニット８によって制御される。そして、回動体１６，１７にローレンツ力によるトルクを発生させ、トルクが軸１８，１９の復元力につりあう位置まで、反射鏡１０を水平軸線Ｘと垂直軸線Ｙの周りで往復回動し、一つの反射鏡１０で赤外光Ｉｒと可視光Ｖｒの光路を同調変化させるようになっている。

図３に示すように、制御ユニット８は、照明装置１の全体を制御するＣＰＵ２２と、制御プログラムや各種設定値を記憶するＲＯＭ２３と、作業用メモリとして機能するＲＡＭ２４とを備えている。さらに、制御ユニット８には、発光部５の点消灯と出力を制御し受光部６からの検知信号を処理するセンサー制御部２５と、二軸アクチュエータ１４への駆動電流を制御し帰還信号を処理するアクチュエータ制御部２６と、可視光源７の点消灯と出力を制御する光源制御部２７とが設けられている。

上記構成の車両用照明装置１において、次に、その動作を図４、図５に従って説明する。照明装置１に電源が投入されると、図４に示す制御プログラムが開始される。まず、ＲＡＭ２４等が初期化され（Ｓ１）、次いで、赤外線センサー４の発光部５が点灯され、赤外光Ｉｒが反射鏡１０により車両前方へ照射される（Ｓ２）。次に、二軸アクチュエータ１４が駆動され、反射鏡１０が水平および垂直軸線周りで回動され、図５に示すように、車両前方の領域Ｚが赤外光Ｉｒによって所定のパターンでスキャンされる（Ｓ３）。

赤外光Ｉｒによるスキャン期間中は、受光部６が出力した検知信号のレベルが設定値と比較され、赤外線センサー４が車両前方の対象物を検知したか否かが判定される（Ｓ４）。例えば、図５（ａ）に示すように、領域Ｚに存在する対象物Ａを検知した場合は、このときの反射鏡１０の向き（アクチュエータ１４の動作角度）が対象物Ａの位置としてＲＡＭ２４に記憶される（Ｓ５）。続いて、現在の反射鏡１０の向きが前回のスキャンで検知した対象物の位置と一致しているか否かが判断される（Ｓ６）。

初回のスキャンにつき不一致を判断した場合は、反射鏡１０の原点位置（アクチュエータ１４の機械原点）を確認したのち（Ｓ８）、プログラムの続行を確認し（Ｓ９）、二回目以降のスキャンを継続する。そして、二回目のスキャンで、反射鏡１０が対象物Ａを向いたときに、可視光源７が設定時間点灯され、図５（ｂ）に示すように、可視光Ｖｒが対象物Ａに向けて照射される（Ｓ７）。三回目のスキャンでは、図５（ｃ）に示すように、二回目のスキャンで検知した二つの対象物Ａ，Ｂに可視光Ｖｒが間欠的に照射される。

この実施例の車両用照明装置１によれば、反射鏡１０が赤外光Ｉｒと可視光Ｖｒの光路を光学的に同調させているので、画像処理装置を用いた従来装置とは異なり、一回のスキャン期間中に、複数の対象物Ａ，Ｂの検知と可視光Ｖｒの照射とを並行させることができる。可視光Ｖｒの照射タイミングはスキャン一回分遅れるが、質量が軽微な反射鏡１０を高速で回動できるため、光源を回動する従来の方式と比較し、より高い応答性が得られ、車両前方における動きの速い対象物を的確に照明することができる。

実施例２の車両用照明装置は、光路可変機構の構成において実施例１と相違する。図６に示すように、実施例２の光路可変機構３１は二台の二軸アクチュエータ３２，３３を備え、第一アクチュエータ３２に赤外線センサー４の発光部５が付設され、第二アクチュエータ３３に可視光源７が付設されている。各アクチュエータ３２，３３の内側回動体１７には反射鏡３４，３５が設けられ、第一反射鏡３４が赤外光Ｉｒを第二反射鏡３５が可視光Ｖｒを、それぞれ別々に車両前方へ反射するようになっている。

制御ユニット８のＣＰＵ２２（図３参照）は、第二反射鏡３５が第一反射鏡３４よりも所定の角度遅れて回動するように、二台のアクチュエータ３２，３３を制御する。そして、図７に示すように、赤外光Ｉｒにより対象物Ａを検知したときに、反射鏡３４，３５の遅延角（θ＝θ１−θ２）に相当する時間を利用し、現在の第一反射鏡３４の向きを対象物Ａの位置としてＲＡＭ２４に記憶し、第二反射鏡３５がその記憶情報と一致する向きに回動したときに、可視光源７を点灯させるようになっている。

従って、実施例２の構成によれば、可視光Ｖｒの光路を赤外光Ｉｒの光路よりも遅らせて同調させているので、同じスキャン期間中に、赤外光Ｉｒで対象物Ａを検知し、検知した対象物Ａに可視光Ｖｒを照射することができる。このため、可視光Ｖｒの照射タイミングをスキャン一回分遅らせる必要がなくなり、実施例１と比較し、さらに高い応答性が得られ利点がある。なお、二台のアクチュエータ３２，３３のベース１５を一体化し、共通ベース上に二つの反射鏡３４，３５を並設することも可能である。

実施例３の車両用照明装置では、図８に示すように、光路可変機構４１に一軸アクチュエータ４２が使用され、アクチュエータ４２の回動体４３が実施例１と同様の電磁作用により垂直軸線Ｙの周りで回動される。回動体４３には反射鏡４４が設けられ、反射鏡４４に一対の反射面４５，４６が形成されている。赤外線センサー４の発光部５は赤外光Ｉｒを第一反射面４５に照射し、可視光源７が可視光Ｖｒを第二反射面４６に照射し、一つの反射鏡４４が赤外光Ｉｒと可視光Ｖｒを車両前方の略同じ方向へ反射する。

図９に示すように、第一反射面４５は赤外光Ｉｒを上下に長いスリット状に反射し、第二反射面４６は可視光Ｖｒを上下に長い帯状に反射する。そして、車両前方の領域Ｚを赤外光Ｉｒで水平方向にスキャンし、対象物Ａを検知したときに、反射鏡４４の向きを記憶し、続くスキャンで反射鏡４４が対象物Ａと同じ向きに回動したときに、可視光源７を点灯させるようになっている。従って、実施例３の構成によれば、小型で安価な一軸アクチュエータ４２を用いて、車両前方の領域Ｚを高速にスキャンできる利点がある。

実施例４の車両用照明装置は、自動車１０１の左右の前照灯１０４（図１１参照）に内蔵されている。図１０に示すように、前照灯ユニット５１はボディ５２の内側にホルダ５３を備え、ホルダ５３にバルブ５４、シェード５５、レンズ５６等が配設されている。レンズ５６の周囲にはエクステンション５７が設けられ、エクステンション５７により光学的に絶縁された領域に車両用照明装置１の赤外線センサー４が設置されている。

そして、この前照灯ユニット５１は、バルブ５４が車両前方にカットオフラインを有するロービームパターンを形成し、赤外線センサー４が動作したときに、可視光源７が前方の歩行者や障害物をスポット照明するように構成されている。従って、実施例４の構成によれば、常用照明機能に緊急照明機能を付加して、前照灯ユニット５１の高機能化を達成でき、夜間走行時の安全性を高めることができるという効果がある。

本発明は、上記実施例１〜４に限定されるものではなく、以下に例示するように、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。
（１）実施例２の光路可変機構３１において、二軸アクチュエータにかえ、二台の一軸アクチュエータを並設すること。
（２）実施例４の前照灯ユニット５１において、実施例２の光路可変機構３１または実施例３の光路可変機構４１を使用すること。
（３）光路可変機構の反射鏡駆動手段として、モータ、圧電アクチュエータ、ガルバノメータスキャナ等の高速ディバイスを使用すること。

本発明の実施例１を示す車両用照明装置の断面図である。 該装置の光路可変機構を示す斜視図である。 該装置の制御ユニットを示すブロック図である。 該装置の動作を示すフローチャートである。 該装置の動作を示す照明モデル図である。 本発明の実施例２を示す光路可変機構の斜視図である。 該機構の動作を示す照明モデル図である。 本発明の実施例３を示す光路可変機構の斜視図である。 該機構の動作を示す照明モデル図である。 本発明の実施例４を示す前照灯ユニットの断面図である。 車両用照明装置の設置部位を例示する自動車の斜視図である。

符号の説明

１ 車両用照明装置
４ 赤外線センサー
７ 可視光源
８ 制御ユニット
９，３１，４１ 光路可変機構
１０，３４，３５，４４ 反射鏡
１４，３２，３３ 二軸アクチュエータ
４２ 一軸アクチュエータ
５１ 前照灯ユニット
Ｉｒ 赤外光
Ｖｒ 可視光
Ａ，Ｂ 対象物

Claims (5)

1. 車両周辺の対象物を赤外光により検知する赤外線センサーと、赤外線センサーが対象物を検知したときに可視光を対象物に照射する可視光源とを備えた車両用照明装置において、前記赤外光および可視光を車両周辺に反射する反射鏡と、反射鏡を回動して赤外光および可視光の光路を同調変化させる光路可変機構と、赤外線センサーが対象物を検知したのち、反射鏡の向きが対象物と一致したときに可視光源を点灯させる制御を行う制御ユニットとを設けたことを特徴とする車両用照明装置。
2. 一つの前記反射鏡が赤外光および可視光を車両前方の略同じ方向へ反射することを特徴とする請求項１記載の車両用照明装置。
3. 二つの前記反射鏡が赤外光および可視光を車両前方へ別々に反射することを特徴とする請求項１記載の車両用照明装置。
4. 前記光路可変機構に反射鏡を垂直軸線の周りで回動する一軸アクチュエータを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用照明装置。
5. 前記光路可変機構に反射鏡を水平および垂直軸線の周りで回動する二軸アクチュエータを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用照明装置。

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