JP6579303B2

JP6579303B2 - 光学装置及び光学装置が搭載された車両

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Publication number: JP6579303B2
Application number: JP2014227505A
Authority: JP
Inventors: 牧夫倉重
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: JP2016088397A

Description

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。

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の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

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。

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、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、移動体後方の状態を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて後方の後方移動体が存在するかを判定する判定部と、前記移動体の進行方向を検出するセンサと、を有し、前記判定部で前記後方移動体が存在すると判定し、前記センサで進行方向の変化を検知すると、前記後方移動体の前方に、所定の情報を照明し、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り、前記ホログラムは複数の単位ホログラムからなり、前記単位ホログラムは異なる波長のレーザー光がそれぞれ入射される複数の記憶領域を有し、前記レーザー光源は、それぞれ異なる波長を出射する複数のレーザー光源からなる単位レーザーアレイからなり、前記単位ホログラムと前記単位レーザーアレイとの組み合わせからなる単位ユニットを複数有し、前記単位ユニットで形成される単位照明領域を有し、単位照明領域毎で異なる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、前記検出部は、撮像部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る光学装置は、前記検出部は、測距部を有することを特徴とする。

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。

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、後続車の前方に、ワーニング情報などの所定情報を照明する機能を有するので、巻き込み防止や衝突防止に資することができる。

また、本発明に係る光学装置が搭載された車両によれば、後続車の前方に、ワーニング情報などの所定情報を照明する機能を有する光学装置により、安全性が向上する。

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の後方照明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。後続車両との間の距離Ｄの測距離の様子を示す図である。本発明の実施形態に係る光学装置１００によるワーニング情報の照明例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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の後方照明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によって照明可能な領域の中に、例えば、図５のＡに示すような青色の照明領域を形成したりすることが可能となる。

すなわち、本発明に係る光学装置１００は、車両２００の後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。

なお、本発明の光学装置１００を搭載可能な車両２００には、ガソリンエンジンの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。

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。

図６において、制御部１１０はＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）とＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏ
ｒｙ）とＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などからなる汎用の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。

撮像部１６０は車両２００後方の動画画像を取得するカメラである。この撮像部１６０で取得されさた画像は、制御部１１０に送信されて、制御部１１０において画像解析が行われ、例えば、車両２００後方の後続車両を抽出することができるようになっている。

測距部１７０は、車両２００後方に存在する物体との間の距離を測定し、この距離測定データを制御部１１０に送信する。制御部１１０は、画像解析により抽出した後続車両と、この測距部１７０からのデータにより、後続車両と間の距離Ｄを取得する。測距部１７０としては、ミリ波レーダーなどを用いることができる。

ステアリングセンサ１８０は、車両２００に搭載されているステアリング（不図示）の操作を検知する。このステアリングセンサ１８０は、ドライバーによるステアリングの操舵角度データθを検知し、検知したデータを制御部１１０に送信するものである。

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。

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。

本発明の実施形態に係る光学装置１００では、車両２００が車線変更するときに、後続車両に対するワーニング情報の照明を行うものである。

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、撮像部１６０により、車両２００後方の撮像画像を取得し、続く、ステップＳ１０２では、撮像部１６０の撮像画像を解析する。

ステップＳ１０３では、解析された画像を参照し、車両２００後方に、後続車両が存在するか否かを判定する。ここで、ステップ１０３における判定がＮＯであれば、ステップＳ１０９に進み、エンジンストップであるか否かが判定される。ステップＳ１０９の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１１０に進み、処理を終了し、ステップＳ１０９の判定がＮＯであれば、再び、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０４では、測距部１７０から後続車両との間の距離Ｄを取得する。図８は後続車両との間の距離Ｄの測距離の様子を示す図である。

次のステップＳ１０５においては、Ｄ＜Ｄ₁であるか否かを判定する。後続車両があま
りに遠隔に存在していれば、車両２００が車線変更する際のワーニング情報の照明をしても、あまり意味がないので、後続車両との間の距離がＤ₁より小さい場合にのみワーニン
グ情報の照明を行うようにする。

ステップ１０５における判定がＮＯであれば、ステップＳ１０９に進み、エンジンストップであるか否かが判定される。ステップＳ１０９の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１１０に進み、処理を終了し、ステップＳ１０９の判定がＮＯであれば、再び、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０６では、ステアリングセンサ１８０からステアリングの操舵角度データθを取得し、ステップＳ１０７では、操舵角度データθが、所定の角度θ_oより大きいか
否かを判定する。操舵角度データθが、所定の角度θ_oより大きいと、ドライバーが車線
変更を行おうとしているものと判定する。

ステップＳ１０７の判定がＮＯであれば、ステップＳ１０９に進み、エンジンストップであるか否かが判定される。ステップＳ１０９の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１１０に進み、処理を終了し、ステップＳ１０９の判定がＮＯであれば、再び、ステップＳ１０１に戻る。

一方、ステップＳ１０７の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１０８に進み、後続車両の前方にワーニング情報の照明を行う。図９は本発明の実施形態に係る光学装置１００によるワーニング情報の照明例を示す図である。

図９に示すワーニング情報の照明においては、例えば、赤色のラインを後続車両の前方に照明するようにしている。このような赤色のラインによるワーニング情報照明に換え、「車線変更します」などのテキスト情報をワーニング情報照明することも可能である。

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１００を提供することが可能であるとともに、後続車の前方に、ワーニング情報などの所定情報を照明する機能を有するので、巻き込み防止や衝突防止に資することができる。

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、後続車の前方に、ワーニング情報などの所定情報を照明する機能を有する光学装置１００により、安全性が向上する。

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
１６０・・・撮像部
１７０・・・測距部
１８０・・・ステアリングセンサ
２００・・・車両

Claims

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、
移動体後方の状態を検出する検出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて後方の後方移動体が存在するかを判定する判定部と、
前記移動体の進行方向を検出するセンサと、を有し、
前記判定部で前記後方移動体が存在すると判定し、前記センサで進行方向の変化を検知すると、前記後方移動体の前方に、所定の情報を照明し、
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り、
前記ホログラムは複数の単位ホログラムからなり、前記単位ホログラムは異なる波長のレーザー光がそれぞれ入射される複数の記憶領域を有し、
前記レーザー光源は、それぞれ異なる波長を出射する複数のレーザー光源からなる単位レーザーアレイからなり、
前記単位ホログラムと前記単位レーザーアレイとの組み合わせからなる単位ユニットを複数有し、
前記単位ユニットで形成される単位照明領域を有し、単位照明領域毎で異なる照明を行うことを特徴とする光学装置。
前記検出部は、撮像部を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記検出部は、測距部を有す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。