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技術 光学装置及び光学装置が搭載された車両

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 倉重牧夫
出願日 2014年11月7日 (5年11ヶ月経過) 出願番号 2014-227504
公開日 2016年5月23日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-088396
状態 特許登録済
技術分野 車両の外部照明装置、信号 航行(Navigation)
主要キーワード 位レーザー 誘導照明 光色制御 照明領域毎 単位ユニット 情報処理機構 エンボスホログラム 最小構成
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

ドライバーに対する経路誘導を動的に行う機能を有し、利便性が高い光学装置を提供する。

解決手段

本発明の光学装置100は、移動体に搭載され、路面を照明する光学装置100であって、レーザー光射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体の現在位置と、地図情報とに基づいて、移動体の目的地までの経路を取得するナビゲーション装置と、を有し、前記経路に基づいて、強調照明位置が動的に変化する誘導照明を行うことを特徴とする。

概要

背景

従来、ハロゲンなどのインコヒーレント系の光源を用いた車両用前照灯光学系が知られている。このような車両用前照灯光学系では、光源の周囲に配置されたリフレクタ反射面などにより配光パターンを作り、光源の光をそこに反射させて、前方に投影させている。

これに対して、単一光源とリフレクタの組み合わせに比べて、より自由な配光制御を行うために、LED等の複数の光源を用い、屈折などにより前照灯の配光パターンや色を制御することが提案されている。

例えば、特許文献1(特表2014−519160号公報)には、発光色の異なる複数のLEDを備えることを特徴とする車両用灯具が開示されている 。
特表2014−519160号公報

概要

ドライバーに対する経路誘導を動的に行う機能を有し、利便性が高い光学装置を提供する。本発明の光学装置100は、移動体に搭載され、路面を照明する光学装置100であって、レーザー光射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体の現在位置と、地情報とに基づいて、移動体の目的地までの経路を取得するナビゲーション装置と、を有し、前記経路に基づいて、強調照明位置が動的に変化する誘導照明を行うことを特徴とする。

目的

特表2014−519160号公報





しかしながら、上記のような従来では、ある程度の光色制御が可能な構成の光学装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
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請求項1

動体に搭載され、路面を照明する光学装置であって、レーザー光射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体の現在位置と、地図情報とに基づいて、前記移動体の目的地までの経路を取得するナビゲーション装置と、を有し、前記経路に基づいて、強調照明位置が動的に変化する誘導照明を行うことを特徴とする光学装置。

請求項2

移動体に搭載され、路面を照明する光学装置であって、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光を反射し、走査光を射出する走査部と、前記走査光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体の現在位置と、地図情報とに基づいて、前記移動体の目的地までの経路を取得するナビゲーション装置と、を有し、前記経路に基づいて、強調照明位置が動的に変化する誘導照明を行うことを特徴とする光学装置。

請求項3

前記光学素子がホログラムであり、前記ホログラムから出射される光がホログラム再生像であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学装置。

請求項4

請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載された光学装置が搭載された車両。

技術分野

0001

本発明は、路面などを照明する光学装置及びこのような光学装置が搭載された車両に関する。

背景技術

0002

従来、ハロゲンなどのインコヒーレント系の光源を用いた車両用前照灯光学系が知られている。このような車両用前照灯光学系では、光源の周囲に配置されたリフレクタ反射面などにより配光パターンを作り、光源の光をそこに反射させて、前方に投影させている。

0003

これに対して、単一光源とリフレクタの組み合わせに比べて、より自由な配光制御を行うために、LED等の複数の光源を用い、屈折などにより前照灯の配光パターンや色を制御することが提案されている。

0004

例えば、特許文献1(特表2014−519160号公報)には、発光色の異なる複数のLEDを備えることを特徴とする車両用灯具が開示されている 。
特表2014−519160号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記のような従来では、ある程度の光色制御が可能な構成の光学装置を提供することは可能であるが、より緻密な色の変化や、配光制御という観点では、機能性が十分でない、という問題があった。また、あくまでも車両の前照灯としての機能のみが明示されており、運転者の利便性や安全性の更なる向上といった点については配慮されていない。

課題を解決するための手段

0006

本発明は以上のような課題を解決するためのものであり、本発明に係る光学装置は、移動体に搭載され、路面を照明する光学装置であって、レーザー光射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体の現在位置と、地図情報とに基づいて、前記移動体の目的地までの経路を取得するナビゲーション装置と、を有し、前記経路に基づいて、強調照明位置が動的に変化する誘導照明を行うことを特徴とする
また、本発明に係る光学装置は、移動体に搭載され、路面を照明する光学装置であって、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光を反射し、走査光を射出する走査部と、前記走査光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体の現在位置と、地図情報とに基づいて、前記移動体の目的地までの経路を取得するナビゲーション装置と、を有し、前記経路に基づいて、強調照明位置が動的に変化する誘導照明を行うことを特徴とする。

0007

また、本発明に係る光学装置は、前記光学素子がホログラムであり、前記ホログラムから出射される光がホログラム再生像であることを特徴とする。

0008

また、本発明に係る車両は、前記のいずれかに記載された光学装置が搭載された車両である。

発明の効果

0009

本発明に係る光学装置によれば、部品点数を低減した簡便で安価な構成の光学装置を提供することが可能であるとともに、車両の前照灯としての機能以外にも、ドライバーに対する経路誘導を動的に行う機能を有するので、利便性が高い。

0010

また、本発明に係る光学装置が搭載された車両によれば、ドライバーに対する経路誘導を動的に行う機能を有する光学装置により、運転性が向上する。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施形態に係る光学装置100を構成する単位ユニット10の一例を示す図である。
単位ユニット10による照明を説明する図である。
本発明の実施形態に係る光学装置100による照明を説明する図である。
本発明の他の実施形態に係る光学装置100による照明を説明する図である。
本発明の実施形態に係る光学装置100を車両200のヘッドライトに用いた例を示す図である。
本発明の実施形態に係る光学装置100のブロック図である。
本発明の実施形態に係る光学装置100の制御のためのフローチャートを示す図である。
本発明の実施形態に係る光学装置100による誘導照明例を示す図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る光学装置100を構成する単位ユニット10の一例を示す図である。また、図2は単位ユニット10による照明を説明する図である。

0013

なお、本発明に係る光学装置100は、複数の単位ユニット10から構成されており、単位ユニット10が最も基本的な最小構成となっている。

0014

単位ユニット10としては、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源から射出されたレーザー光が入射され、光を出射することで照明を行う光学素子と、から構成されている。本実施形態では、光学素子として透過型のホログラムを用いている。

0015

なお、ホログラムは透過型ホログラムであってもよいし、反射型ホログラムであってもよい。また、ホログラムとしては、エンボスホログラム体積型ホログラム電子ホログラムなどを挙げることができる。さらに、計算機を用いた演算により所定の記録面上に干渉縞を記録させて作製する計算機合成ホログラムなども挙げることができる。また、計算機合成ホログラムのうち、フーリエ変換光学系を用いた計算機合成ホログラムであるフーリエ変換ホログラムを用いるようにしてもよい。

0016

本実施形態においては、単位ユニット10は、レーザー光源として単位レーザーアレイ30が用いられている。この単位レーザーアレイ30には、第1レーザー光源31、第2レーザー光源32及び第3レーザー光源33の3つのレーザー光源を有している。

0017

第1レーザー光源31、第2レーザー光源32及び第3レーザー光源33は相互に異なる波長の光を出射するものであって、第1レーザー光源31からは第1の波長の光、第2レーザー光源32からは第2の波長の光、第3レーザー光源33からは第3の波長の光が出射される。本実施の形態においては、例えば、第1レーザー光源31から出射される第1の波長の光を青色の光、第2レーザー光源32から出射される第2の波長の光を緑色の光、第3レーザー光源33から出射される第3の波長の光を赤色の光とすることができる

0018

なお、本実施形態においては、単位レーザーアレイ30として、第1レーザー光源31、第2レーザー光源32及び第3レーザー光源33の3種類の異なるレーザー光源を用いる例に基づいて説明を行うが、光学装置100の構成によって、用いるレーザー光源の種類数は任意とすることができる。

0019

第1レーザー光源31から射出されたレーザー光は、単位ホログラム50の第1記憶領域51に入射し、第2レーザー光源32から射出されたレーザー光は、単位ホログラム50の第2記憶領域52に入射し、第3レーザー光源33から射出されたレーザー光は、単位ホログラム50の第3記憶領域53に入射するようになっている。

0020

図2(A)に示すように、第1レーザー光源31からのレーザー光が参照光として、単位ホログラム50の第1記憶領域51に入射すると、第1記憶領域51に記録されたホログラム再生像が、単位ホログラム50から出射され単位照明領域を照明する。

0021

また、図2(B)に示すように、第2レーザー光源32からのレーザー光が参照光として、単位ホログラム50の第2記憶領域52に入射すると、第2記憶領域52に記録されたホログラム再生像が、単位ホログラム50から出射され単位照明領域を照明する。

0022

また、図2(C)に示すように、第3レーザー光源33からのレーザー光が参照光として、単位ホログラム50の第3記憶領域53に入射すると、第3記憶領域53に記録されたホログラム再生像が、単位ホログラム50から出射され単位照明領域を照明する。

0023

第1レーザー光源31、第2レーザー光源32及び第3レーザー光源33の発光は、上位の制御部110によって制御することができるようになっている。このように単位ユニット10においては、各レーザー光源の制御に基づいて単位照明領域を、各レーザー光源の3原色により任意に照明することができるようになるので、単位照明領域を任意の色で照明することができることとなる。

0024

本発明に係る光学装置100は、上記のような単位レーザーアレイ30と単位ホログラム50の組み合わせからなる単位ユニット10が複数設けられており、光学装置100全体としてのレーザーアレイ40及びホログラム60が構成される。すなわち、レーザーアレイ40は、複数の単位レーザーアレイ30から構成されており、ホログラム60は、複数の単位レーザーアレイ30の各レーザー光源に対応する記憶領域を有している。なお、単位レーザーアレイ3は少なくとも1つ以上のレーザー光源から構成される。

0025

これにより、図3に示すように、それぞれの単位レーザーアレイ30が単位照明領域を照明し、光学装置100全体として、全照明領域を形成するようになっている。

0026

ここで、単位レーザーアレイ30と単位ホログラム50とで形成される単位照明領域は、一般的な表示装置における画素のような役割を担うこととなり、本発明に係る光学装置100においては、単位照明領域毎で異なる照明を行うようにレーザーアレイ40における単位レーザーアレイ30を制御することにより、種々の照明パターンを形成することができる。

0027

なお、図3に示す例では、レーザーアレイ40における単位レーザーアレイ30が平面状、すなわち、2次元に配列されている例を説明しているが、単位レーザーアレイ30は1次元に配列させるようにしてもよい。

0028

図3に示す例では、光学装置100のホログラム60に入射させる光源として複数の単位レーザーアレイ30から構成されるレーザーアレイ40を用いているが、光学装置100のホログラム60に入射させる光源としては、走査光を用いることもできる。図4は、本発明の他の実施形態に係る光学装置100による照明を説明する図である。

0029

図4の光学装置100は、単位レーザーアレイ30の各レーザー光源から射出されたレーザー光を反射し、走査光を射出するミラー70を有している。ミラー70は1軸方向を中心として回動するか、1軸方向又はこれと直交する2軸方向の2つの方向に回動するように構成することで、レーザー光の反射光により、ホログラム60を走査する走査光を形成することができる。

0030

この例では、ミラー70で反射された走査光をホログラム60に入射する構成が採用されており、このような構成によっても、本発明に係る光学装置100の実現することができる。

0031

なお、上記のようなミラー70としては、具体的には、ガルバノミラーMEMS(Micro Electro Mechanical System)スキャナポリゴンミラーなどを用いることができる。

0032

図4の例では、光学装置100の制御部110は、単位レーザーアレイ30の各レーザー光源の制御、及び、走査部としてのミラー70の動作制御を行う。

0033

次に、以上のように構成される光学装置100の応用例について説明する。図5は本発明の実施形態に係る光学装置100を車両200などの移動体のヘッドライトに用いた例を示す図である。このような車両200においては、レーザーアレイ40を制御部110で制御することにより、光学装置100を通常のヘッドライトとして用いることに加え、例えば、図5のAに示す部分のみを青色に照明したりすることが可能となる。

0034

すなわち、本発明に係る光学装置100は、車両200の前方を白色で照明したり、白色照明に加えて、Aに示すような白色以外の照明を行うことができたり、或いは、白色照明なしにAに示す照明のみを行ったりすることができる。

0035

なお、本発明の光学装置100を搭載可能な車両200には、ガソリンエンジン駆動力のみで走行する車両や、ガソリンエンジンとモーターの駆動力で走行する車両、モーターの駆動力のみで走行する車両や、或いは、ディーゼルエンジンの駆動力により走行する車両などが含まれる。さらに、本発明の光学装置100は、二輪車などにも搭載することができる。なお、二輪車には自動二輪車だけでなく、自転車も含まれる。すなわち、本発明の光学装置100は上記のような種々の移動体に搭載することが可能である。

0036

次に、上記のような本発明に係る光学装置100を搭載した車両200の動作例について説明する。図6は本発明の実施形態に係る光学装置100のブロック図である。

0037

図6において、制御部110はCPU(Central Processing Unit)とCPU上で動作するプログラムを保持するROM(Read Only Memo
ry)とCPUのワークエリアであるRAM(Random Access Memory)などからなる汎用情報処理機構である。制御部110は、図示されている制御部110と接続される各構成と協働・動作する。

0038

スイッチ140は、光学装置100のヘッドライトとしての動作のオンオフを司るものであり、車両200のドライバーによって操作されることが想定されている。

0039

また、ナビゲーション装置150は、GPS(Global Positioning
System;不図示)などにより車両200の現在位置に係る情報を取得することができ、さらに、地図情報データベース(不図示)を有し、地図情報を利用することができるようになっている。また、ナビゲーション装置150は、現在位置に係る情報と、地図情報データベースとに基づいて、車両200の目的地までの経路を取得することができるようになっている。

0040

このようなナビゲーション装置150としては、現在広く普及している一般的なものを用いることができる。ナビゲーション装置150で取得された情報は、制御部110に入力され、光学装置100の制御に用いられる。

0041

また、制御部110が、レーザーアレイ40を構成する各レーザー光源を制御することで、車両200の前方の照明を行うことができる。制御部110がレーザーアレイ40を制御することで、光学装置100を一般的な車両の前照灯として利用することもできる。さらに、制御部110がレーザーアレイ40を制御することで、光学装置100により、ライン記号マーク文字などを路面に投影することもできるようになる。

0042

次に、以上のように構成される光学装置100の制御について説明する。図7は本発明の実施形態に係る光学装置100の制御のためのフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、制御部110により実行される。

0043

図7において、車両200のエンジン(不図示)が、ドライバーによりスタートされると、続いて、ステップS101においては、スイッチ140がオンであるか否かが判定される。

0044

ステップS101における判定がYESであるときには、ステップS102に進み、光学装置100から白色光を出射するように、レーザーアレイ40を制御する。

0045

続く、ステップS103では、ナビゲーション装置150の経路情報に基づき、車両200が方向転換予定であるかが判定される。ステップS103における判定がYESであれば、ステップS104に進み、白色照明と、車両200のドライバーに、車両200の転換予定方向を報知する誘導照明を行う。図8は本発明の実施形態に係る光学装置100による誘導照明例を示す図であり、右折方向への誘導照明を示している。

0046

本発明に係る光学装置100による誘導照明においては、車両200のヘッドライトとしての白色照明中に、例えば、白色照明と異なる色(例えば、青色など)によって照明される位置(強調照明位置)が、図8(A)→図8(B)→図8(C)→図8(A)→・・・・の順で、動的に変化するように構成されている。

0047

一方、ステップS103における判定がNOであれば、ステップS105に進み、エンジンがストップされたか否かが判定され、この判定がYESであれば、ステップS108に進み、処理を終了し、NOであれば、再びステップS101に戻る。

0048

さて、ステップS101における判定がNOであった場合には、ステップS106に進み、ナビゲーション装置150の経路情報に基づき、車両200が方向転換予定であるかが判定される。

0049

ステップS106における判定がYESであれば、ステップS107に進み、白色照明は行わず、車両200のドライバーに、車両200の転換予定方向を報知する誘導照明の
みを行う。このような誘導照明は、図8に関連して説明したものと同様に、強調照明位置が、動的に変化するような照明を行う。

0050

ステップS106における判定がNOであれば、ステップS105に進み、エンジンがストップされたか否かが判定され、この判定がYESであれば、ステップS108に進み、処理を終了し、NOであれば、再びステップS101に戻る。

0051

以上、本発明に係る光学装置100によれば、部品点数を低減した簡便で安価な構成の光学装置を提供することが可能であるとともに、車両の前照灯としての機能以外にも、ドライバーに対する経路誘導を動的に行う機能を有するので、利便性が高い。また、例えば経路誘導と同時に、車両の進行方向を外部に伝える光投射型のウィンカーとしての機能をヘッドライトに持たせるといったことも可能となる。

0052

また、本発明に係る光学装置100が搭載された車両200によれば、ドライバーに対する経路誘導を動的に行う機能を有する光学装置100により、運転性が向上する。

0053

なお、本実施形態においては、ヘッドライトのための照明と、本発明に係る誘導照明とを一つの光学装置100で行う構成について説明を行ったが、ヘッドライトのための照明と、誘導照明とをそれぞれ独立した光学装置100で行うようにしてもよい。

0054

10・・・単位ユニット
30・・・単位レーザーアレイ
31・・・第1レーザー光源
32・・・第2レーザー光源
33・・・第3レーザー光源
40・・・レーザーアレイ
50・・・単位ホログラム
51・・・第1記憶領域
52・・・第2記憶領域
53・・・第3記憶領域
60・・・ホログラム
70・・・ミラー(走査部)
100・・・光学装置
110・・・制御部
140・・・スイッチ
150・・・ナビゲーション装置
200・・・車両

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