(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
透光カバーを有するランプハウジング内にランプユニットと撮像手段が配設され、前記透光カバーを透して前記ランプユニットの光照射と前記撮像手段の撮像を行なう車両用ランプであって、前記撮像手段には前記ランプユニットから出射された光が入射することを防止するためのフードが設けられ、前記透光カバーの前記フードに対向する領域には前記透光カバーの内部を導光される光を反射又は屈折して当該透光カバーの内部から前記フードの外部に向けて導出させる光導出部が設けられることを特徴とする車両用ランプ。
前記光導出部は、前記透光カバーの前記フードに対向する領域をランプ後方に向けて突設した平面を有するシート部であり、前記フードの前端部が当該シート部の平面に近接ないし接触される請求項1に記載の車両用ランプ。
前記光導出部は、前記透光カバーの前記フードに対向する領域をランプ前方に凸設した凸状部であり前記フードの前端部が当該凸状部の内部に配置される請求項1に記載の車両用ランプ。
前記撮像手段は模型又はキャラクターの形状又は図柄で構成され、前記フードは当該形状又は図柄の一部として構成され、前記透光カバーを透して観察可能に配設されている請求項1に記載の車両用ランプ。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(実施形態1)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明を自動車のヘッドランプに適用した実施形態1の正面図であり、自動車CARの車体BDの右前部に右ヘッドランプR−HLが取り付けられている。この車体BDの左前部には、
図1には表れないが、前記右ヘッドランプR−HLと左右対称に構成された左ヘッドランプが取り付けられている。
【0014】
前記右ヘッドランプR−HLは、ランプハウジング1内にメインランプユニット2とサブランプユニット3が配設され、さらに本発明にかかる撮像手段としてのカメラ4が配設されている。ここでは、ランプハウジング1内の車幅方向の外側位置にメインランプユニット2が配設され、その内側にサブランプユニット3が配設され、さらにその内側にカメラ4が配設されている。
【0015】
図2は前記右ヘッドランプR−HLの水平方向の断面図である。前記ランプハウジング1は、前面領域が開口された容器状をしたランプボディ11と、このランプボディ11の当該開口を覆うように固定された透光カバー12とで構成されている。この透光カバー12は、前記メイン及びサブの各ランプユニット2,3から出射した光を透光して自動車の前方領域を照射させる。さらに、前記カメラ4は透光カバー12を透して自動車の前方領域を撮像することが可能とされている。
【0016】
前記ランプハウジング1内にはエクステンション13が配設されており、このエクステンション13によって当該ランプハウジング1の内部が
図2の左側から順次メインランプ部、サブランプ部、カメラ部の各領域が画成されている。このエクステンション13は表面にアルミニウム塗装あるいはアルミニウムめっきが施され、疑似リフレクタとして構成されている。
【0017】
前記メインランプユニット2は、複数個の白色LED(発光ダイオード)21を光源とし、これら白色LED21で発光した白色光をリフレクタ22で反射し、この反射光を投影レンズ23により自動車の前方に投影して照明を行うプロジェクタ型のランプユニットとして構成されている。後述するように、複数の白色LED21を選択して発光させることにより、メインランプユニットの配光をハイビーム配光とロービーム配光に切り替えて制御することが可能とされている。さらに、同様にしてハイビーム配光の配光パターンの一部領域を選択的に照明しなくするADB配光での制御も可能とされている。
【0018】
前記サブランプユニット3は、ここではクリアランスランプとして構成されている。このクリアランスランプ3は、白色LED31を光源とし、この白色LED31で発光した白色光をリフレクタ32で反射し、このリフレクタ32の前側に配置されたインナーレンズ33によって自動車の前に所要の配光パターンで照明するリフレクタ型のランプユニットとして構成されている。
【0019】
前記カメラ4は、CCD撮像素子やCMOS撮像素子を備えるカメラとして構成されている。このカメラ4は前記エクステンション13の後面側に配設されており、カメラ4の前面に設けられているレンズ鏡筒41は、前記エクステンション13の一部に開口した開口窓131に臨んで配置されている。前記レンズ鏡筒41は四角錐筒状をしたフード42を備えており、このフード42はカメラ4の撮像画角が所定の撮像範囲を確保することが可能に構成されている。カメラ4は前記透光カバー12を透して自動車の前方領域を撮像することが可能である。
【0020】
さらに、前記ランプハウジング1内には、前記エクステンション13によって外部に露見されない位置にランプECU(電子制御ユニット)5が配設されている。このランプECU5は前記メインランプユニット2、サブランプユニット3、カメラ4にそれぞれ電気的に接続されており、特にカメラ4で撮像した画像に基づいてメインランプユニット2の点灯状態をADB配光制御するようになっている。
【0021】
図3は左右ヘッドランプを含む点灯制御装置のブロック構成図であり、前記ランプECU5はメインランプ制御部51とサブランプ制御部52とカメラ制御部53を備えており、車両ECU6からの制御信号を受けてメインランプユニット2、サブランプユニット3、カメラ4の制御を実行する。メインランプ制御部51はメインランプユニット2の点消灯制御と、ハイビーム/ロービームの配光制御と、ADB配光制御を実行する。サブランプ制御部52は、サブランプユニット3の点消灯を制御する。さらに、カメラ制御部53は、カメラ4で撮像して得られた画像を解析して自動車の前方に存在する他車両、すなわち対向車と先行車を検出する他車両検出部531を備えるとともに、カメラ4での撮像に係わる制御、例えば撮像タイミングの制御や撮像した画像の取込動作等を制御する。
【0022】
ここで、前記メインランプ制御部51は、前記他車両検出部531で検出された他車両に対応した適切な配光を設定するための配光設定部511と、設定された配光に基づいてメインランプユニット2の複数の白色LED21の点消灯を制御する点灯制御部512を備えている。
【0023】
メインランプ制御部51は、他車両検出部531において自車の前方領域に存在する対向車や先行車を検出したときには、配光設定部511においてメインランプユニット2の配光をハイビーム配光、ロービーム配光、ADB配光のいずれかに設定する。点灯制御部512は設定された配光を実現するために複数の白色LED21を合一的あるいは選択的に点灯制御する。これにより、対向車や先行車を眩惑することなく、自車両の前方領域を可及的に明るく照明する配光制御が実現されることになる。
【0024】
なお、
図3に示した自動車の左ヘッドランプL−HLの構成は、右ヘッドランプR−HLと左右対称の構成であり、左ヘッドランプL−HLにおいても、メインランプユニットでのハイビーム配光、ロービーム配光、ADB配光の制御が実行される。
【0025】
図4は前記カメラ4のレンズ鏡筒41に設けられたフード42と前記透光カバー12の一部を含む領域、すなわち実施形態1における光導出部の鉛直断面図である。前記フード42は、その前端部42aが前記透光カバー12の内面に接触ないし近接配置されている。ここでは、前記フード42は前端部42aがレンズ鏡筒42の光軸、換言すればカメラ光軸に垂直な平面上に位置されるとともに、前記透光カバー12の内面に一体形成されているシート部121の後面に密接されている。このシート部121は、前記透光カバー12の前記フード42に対向する領域がランプ後方に向けて肉厚が増加するように突出され、その突出された後面がカメラ光軸に垂直な平面に形成されたものであり、本発明における光導出部を構成する。
【0026】
前記したように左右のヘッドランプL−HL,R−HLは、ランプECU5での制御により、メインランプユニット2とサブランプユニット3がそれぞれ点灯制御される。特に、メインランプユニット2は所定の配光で制御される。メイン及びサブの各ランプユニット2,3から出射された光の殆どは透光カバー12を透して自動車の前方に照射される。一方、出射された光の一部L1(
図4参照)は、透光カバー12の内面で後方に向けて反射される。この反射された光はカメラ4に向けられるが、その殆どはフード42により遮光され、レンズ鏡筒42内、すなわちカメラ4に入射されることが防止される。
【0027】
ランプユニット2,3から出射された光の他の一部L2(
図4参照)は透光カバー12の内面からその内部において内部反射されながら導光される。この導光される光の一部はフード42に対向する領域、すなわちフード42の前端部42aで囲まれた四角形領域にまで導光され、この領域で透光カバー12の内面側に洩れ出てフード42の内部、換言すればカメラ4に入射されることがある(
図4の二点鎖線)。このようにカメラ4に光が入射されると前記したホワイトアウトが発生する原因となる。
【0028】
ここでは、透光カバー12の内面のフード42に対向する領域にはシート部121が一体に設けられており、このシート部121は後面が平坦であるので、この後面にフード42の前端部42aを密接させることができる。通常、透光カバー12は自動車の車体形状に対応させて三次元曲面に形成されるため、フード42の前端部42aをこの三次元形状に追従させた形状にしないと、当該前端部42aを透光カバー12の内面に密接させることができないが、シート部121を設けることによりフード42の前端部42aを単純な平面に構成するだけでよく、フード42の製造が容易である。
【0029】
このように、シート部121の後面とフード42の前端部42aとが密接されており、両者間には隙間が生じていないので、ランプユニット2,3から出射された光の一部がシート部121の後面とフード42の前端部42aとの間の隙間を通してフード42の内部に進入することはなく、カメラ4に入射されることはない。
【0030】
また、透光カバー12の内部を導光される光の一部L2がフード42に対向する領域にまで導光されてきても、シート部121の後面がレンズ鏡筒41の光軸に対して垂直な平面に構成されているので、この導光されてきた光L2は当該平面において全反射され、透光カバー12から外部に導出され、カメラ4に入射されることが防止される。これにより、ホワイトアウトの発生が防止される。
【0031】
ここで、製造上の誤差等によってフード42の前端部42aがシート部121の後面に密接されないような場合には、
図5(a)のように、フードの前端部42aにゴムや軟質樹脂等の弾性を有する不透光部材からなる遮光リング43を配設し、隙間からの光の進入を防止するようにしてもよい。あるいは、
図5(b)のように、シート部121の後面に四角枠状の溝121aを凹設し、フード42の前端部421をこの溝121aに内挿してもよい。溝121aと前端部42aとによるラビリンス構造によりカメラ4への光の進入を防止することができる。
【0032】
また、実施形態1では、エクステンション13を利用してランプユニット2,3の出射光がカメラに入射されることを防止するようにしてもよい。例えば、
図6(a)のように、エクステンション13の一部132を角筒状に形成し、フード42の外周を覆うようにする。この場合には、当該一部132の前端部132aをシート部121の後面に密接させればよく、フード42の前端部42aがシート部121の後面に密接されていなくてもカメラ4への入射が防止できる。
【0033】
あるいは、
図6(b)のように、エクステンション13の一部133を四角錘筒状に形成し、これをカメラ4のフードとして構成してもよい。当該一部133をカメラ4のレンズ鏡筒41を囲むように配置するとともに、その前端部133aをシート部121の後面に密接させることにより、フード42が存在しなくても、あるいはフード42の前端部がシート部121の後面に密接されていなくてもカメラ4への入射が防止できる。この例では、独立したフードが不要になるという効果も得られる
【0034】
なお、
図6(a),(b)の構成においても、前記したエクステンション13の一部132,133の前端部132a,133aをシート部121の後面に密接させ、あるいは
図5(a),(b)に示したように、遮光リング43等の遮光部材や、ラビリンス構造としての溝121aを配設することが好ましい。
【0035】
フードはレンズ鏡筒に取り付けるのではなく、
図7に示すように、角錐筒状をしたフード42A内にカメラ4Aを内装した構成としてもよい。フード42Aは伝熱性の高い金属材料等で構成され、かつ底面を有しており、この底面内に熱伝導性の高い材料で構成された基板44が固定され、この基板44に小型カメラモジュールとして構成されたカメラ4Aを搭載されている。カメラモジュール4Aは撮像素子とレンズとが一体的に構成されたものであり、既に知られたものであるのでここでは詳細な説明は省略する。また、フード42Aの底面の外側にはヒートシンク45が接合されている。
【0036】
この構成では、ランプユニット2,3の出射光をフード42Aにより遮光してカメラ4Aに入射することが防止される。また、透光カバー12に設けたシート部121により透光カバー12を導光される光の入射も防止される。さらに、ランプユニット2,3が点灯したときに発生した熱をフード42Aやヒートシンク45で遮熱し、かつ放熱してカメラ4Aに熱の影響を及ぼすことを防止する。また、カメラ4A、特に撮像素子で発生した熱をフード42Aやヒートシンク45で放熱して冷却効果を発揮させ、撮像素子での熱ダメージを防止することもできる。
【0037】
(実施形態2)
図8は実施形態2のヘッドランプの断面図であり、実施形態1の
図4に対応する図である。実施形態2では、透光カバー12に設けられる光導出部は、透光カバー12の内部を導光される光が、フード42に対向する領域に導光される前に透光カバー12の外部に導出させる構成とされている。この光導出部として、ここでは透光カバー12のフード42に対向される四角形の領域がランプ前方に向けて突設された凸状部122として構成されている。
【0038】
前記光導出部としての前記凸状部122は四角枠状をした周壁122aを有している。便宜的に、この周壁122aのランプ後側の角部を第1屈曲部b1と称し、ランプ前側の角部を第2屈曲部b2と称する。これら第1と第2の屈曲部b1,b2は所定の曲率半径を有する断面形状に形成されている。ここでは、透光カバー12は3mmの板厚のポリカーボネートで形成されており、両屈曲部b1,b2の曲率半径は1mm以下に形成されている。
【0039】
前記フード42は、その前端部が凸状部122の内面側の領域に内挿された状態で配設されている。すなわち、フード42の前端部42aは第1屈曲部b1よりも前方に位置される。また、当該前端部42aは透光カバー12のほぼ厚み分だけ第2屈曲部b2よりも内側に位置された状態で配設されている。
【0040】
この構成によれば、各ランプユニット2,3から出射された光は透光カバー12に入射され、透光カバー12のフード42の対向領域にまで導光される。
図9は凸状部122の一部の拡大図であり、
図9(a)に矢印線で示すように、導光された光L3は第1屈曲部b1において内面に投射されるが、この第1屈曲部b1の曲率半径は小さいため、内部反射に際しての入射角は導光カバー12での臨界角よりも小さくなり、反射された光は直ちに透光カバー12の内面から外部に導出される。したがって、この導出された光L3はフード42の外面に投射され、フード42の内部に入射されることはない。
【0041】
第1屈曲部b1において導出されなかった光L4は周壁122aを導光され、第2屈曲部b2において内面に投射される。この第2屈曲部b2においても曲率半径が小さいため、入射角は臨界角よりも小さくなり、透光カバー12の外面から外部に導出される。したがって、この導出された光L4はランプ前方に向けて出射され、フード42の内部に入射されることはない。
【0042】
ここで、
図9(b)に示すように、第1と第2の屈曲部b1,b2の曲率半径が3mm以上であると、これらの屈曲部b1,b2では内部反射に際しての入射角は臨界角よりも大きく、透光カバー12の内部を導光される。そのため、第1屈曲部b1及び第2屈曲部b2を経由して導光された光L5はフードに対向している領域から導出され、フード42内に入射されてしまう。
【0043】
なお、
図9(a)に示したように、各屈曲部b1,b2の曲率半径が1mm程度の寸法であると、透光カバー12を樹脂成形する際の金型の抜きが困難になる。したがって、各屈曲部b1,b2における光の全反射と透光カバー12の製造の容易性とを考慮すると、各屈曲部b1,b2の曲率半径は1〜3mmの範囲に設定することが好ましい。
【0044】
この実施形態2では、フード42の前端部42aを光導出部としての凸状部122の内部に内挿することが可能な構成であれば、ランプ前面側から見たときの凸状部122の形状は任意に設計できる。例えば、
図10(a)のように凸状部122の周壁122aの上辺が上向きの三角形あるいは鋭角となるような屋根型としてもよく、図示は省略するが多角形としてもよい。あるいは、
図10(b)のような楕円あるいは円形にしてもよい。このようにすることで、透光カバー12の外面に付着した雨水等の水滴が凸状部122の周壁122aの上辺に溜ることがなく、光導出部としての凸状部122における光の導出効果を高めることができる。
【0045】
(実施形態3)
図11は実施形態3の光導出部の断面図であり、実施形態1の
図4に対応する図である。この実施形態3は、透光カバー12に設けられる光導出部は、透光カバー12の内部を導光される光が、フード42に対向する領域に導光される前に透光カバー12の外部に導出させる構成とされている点では実施形態2の変形例とも言えるものである。
【0046】
実施形態3では、透光カバー12のうち、フード42の前端部42aを囲む外側領域、すなわちフード42が対向されている領域の外周領域、特に各ランプユニット2,3の出射光が導光されてくる側の領域に光学ステップ123が形成されている。この光学ステップ123は透光カバー12の内面に形成された微小な凹凸で構成される。例えば、透光カバー12の内面に形成された断面三角形の点状あるいは線状の切り込みである。あるいはモスアイ構造であってもよい。
【0047】
この光学ステップ123からなる光導出部を備えることにより、導光カバー12の内部を導光されてきた光は光学ステップ123において内部反射され透光カバー12の外面から出射される。これにより、導光されてきた光はフード42が対向されている領域まで導光されることがなく、フード42内に入射されることが防止される。
【0048】
図示は省略するが、前記光学ステップやモスアイ構造に代えて、透光カバー12の内面に光吸収膜を形成してもよい。この光吸収膜は光吸収材が塗布されたもの、あるいは光吸収シートが貼り付けられたものでもよい。透光カバー12の内部を導光されてきた光は光吸収膜により吸収され、フード42が対向されている領域まで導光されることがなく、フード42内に入射されることが防止される。
【0049】
なお、このように透光カバー12のフード42を囲む領域に光学ステップ、モスアイ構造、光吸収膜等による光導出部を設けても、ランプユニット2,3の出射光で形成されるヘッドランプの配光に与える影響は少ない。
【0050】
(実施形態4)
図12は実施形態4の光導出部の断面図である。実施形態4では、透光カバー12のうち、フード42が対向されている領域が他の領域とは異なる異質素材124で形成されている。例えば、透光カバー12を樹脂成形により製造する際に、二色成形等の手法によりフード42が対向されている領域を他の領域よりも光屈折率の低い異質素材124で形成する。この異質素材124はフードの前端部42aに沿った領域、すなわちフード42を囲む領域に枠状あるいは線状に形成してもよい。
【0051】
この実施形態4では、透光カバー12の内部を導光されてきた光は異質素材124との界面において内部反射され、透光カバー12の外部に出射される。これにより、フード42が対向されている領域まで導光されることがなく、また、出射された光はフード42の外部に向けて出射されるので、フード42内に入射されることは防止される。なお、異質素材124はフード42に対向する領域に配設されているので、ランプユニット2,3の出射光の配光に与える影響はない。
【0052】
また、この形態では、異質素材124として光透過率の低い素材で形成してもよい。この場合には、透光カバー12を導光されてきた光は異質素材124を導光される際に減衰される。したがって、フード42に対向する領域にまで導光されたときにはカメラ4に対して影響を及ぼさない程度にまで減光され、フード42内に入射されても不具合は生じない。
【0053】
(実施形態5)
図13はフード及びカメラの形態を変化させた実施形態5の外観斜視図である。この実施形態5は、前記した実施形態1〜4の光導出部のいずれかを備えており、その上でカメラとフードを模型の戦車Tとして構成している。すなわち、カメラ4で戦車の車台あるいは砲台を構成し、レンズ鏡筒41とフード42で砲筒を構成している。この模型の戦車Tをランプハウジング1内に配設し、砲筒の前端部、すなわちフードの前端部を透光カバー12の内面に近接ないし接触させた状態でランプボディ11に固定支持している。この戦車Tは透光カバー12を透して外部から観察される。
【0054】
したがって、この戦車Tを模したカメラ4では、透光カバー12の内部を導光されてきた光が、実施形態1〜4の光導出部によって砲筒、すなわちフード42の内部に光が入射されることはなく、カメラ4でのホワイトアウトが防止される。
【0055】
図14は実施形態5の他の形態の正面図である。ここでは、実施形態1と同様にカメラ4をエクステンション13の後面側に配設する一方で、エクステンション13にキャラクタ等の図柄、ここでは龍Dの図柄を描き、その龍Dの口に相当する位置に楕円錘筒状のフード42を配設している。又は、図示は省略するが、エクステンションの全面に花弁等の模様を描き、その模様の一つに開口窓を設けてカメラのレンズ鏡筒とフードを配設してもよい。
【0056】
この形態においても、透光カバー12のフード42に対向する領域に対して実施形態1〜4の光導出部を設けることにより、透光カバー12の内部を導光される光がフード42の内部に入射することが防止される。また、これら実施形態5の各形態では、カメラやフードでヘッドランプの意匠の一部を構成し、これらが透光カバーを透して外部から観察されるので、ヘッドランプの意匠性を高めることができる。
【0057】
本発明にかかる光導出部は、実施形態1〜4において説明した構成に限られるものではない。ランプハウジング内に内装したランプユニットから出射された光が、フードによって撮像手段に入射されることが防止されるとともに、透光カバーの内部を導光された光がフードの内部から撮像手段に入射されることが防止できる構成であれば、適宜の変更が可能であることは言うまでもない。
【0058】
また、フードに放熱性を持たせることは、実施形態1〜3ないし実施形態4の構成についても採用でき、カメラを熱のダメージから保護することができる。
【0059】
本発明の車両用ランプは、ヘッドランプに限られるものではなく、ランプハウジング内にランプユニットとカメラを配設したランプにおいて、ランプユニットから出射した光がカメラに入射することを防止することが要求されるランプに適用できる。