(57)【要約】【課題】路面の状態を検出する機能を有し、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であって、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源から射出されたコヒーレント光を反射し、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、照明領域を含む前記移動体の周辺環境を撮像する撮像部と、を有し、前記光学素子は、路面に対してグリッドパターンを照明すると共に、前記撮像部は、路面に照明されたグリッドパターンを撮像することを特徴とする。【選択図】      図７
2016109530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、路面を照明する光学装置であって、
コヒーレント光を射出する光源と、
前記光源から射出されたコヒーレント光を反射し、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、
照明領域を含む前記移動体の周辺環境を撮像する撮像部と、を有し、
前記光学素子は、路面に対してグリッドパターンを照明すると共に、
前記撮像部は、路面に照明されたグリッドパターンを撮像する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、
コヒーレント光を射出する光源と、
前記光源から射出されたコヒーレント光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、
照明領域を含む前記移動体の周辺環境を撮像する撮像部と、を有し、
前記光学素子は、路面に対してグリッドパターンを照明すると共に、
前記撮像部は、路面に照明されたグリッドパターンを撮像することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
前記撮像部によって撮像されたグリッドパターンに基づいて勾配を特定する請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記撮像部によって撮像されたグリッドパターンに基づいて起伏を特定する請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項５】
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乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学装置が搭載された車両。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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  。
【特許文献１】特表２０１４−５１９１６０号公報
【発明の概要】
【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。ＬＥＤは光源の大きさが出力に比例し、また、光拡散範囲も広いため、遠方の特定領域を明るく照明するのは困難である。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、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源から射出されたコヒーレント光を反射し、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、照明領域を含む前記移動体の周辺環境を撮像する撮像部と、を有し、前記光学素子は、路面に対してグリッドパターンを照明すると共に、前記撮像部は、路面に照明されたグリッドパターンを撮像することを特徴とする。
【０００７】
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、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源から射出されたコヒーレント光が入射され、路面に光を出射することで照明を行う光学素子と、照明領域を含む前記移動体の周辺環境を撮像する撮像部と、を有し、前記光学素子は、路面に対してグリッドパターンを照明すると共に、前記撮像部は、路面に照明されたグリッドパターンを撮像することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る光学装置は、前記撮像部によって撮像されたグリッドパターンに基づいて勾配を特定する。
【０００９】
また、本発明に係る光学装置は、前記撮像部によって撮像されたグリッドパターンに基
づいて起伏を特定する。
【００１０】
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。
【００１１】
また、本発明に係る車両は、前記のいずれかに記載の光学装置が搭載された車両である。
【発明の効果】
【００１２】
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、路面の状態を検出する機能を有するので、利便性が向上したり、安全性が向上したり、或いは、機能性が向上したりする。
【００１３】
また、本発明に係る光学装置が搭載された車両によれば、利便性が向上したり、安全性が向上したり、或いは、機能性が向上したりする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】単位ユニット１０による照明を説明する図である。
【図３】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。
【図４】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５】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。
【図６】本発明の実施形態に係る光学装置１００によるグリッドパターン照明を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光学装置１００によってグリッドパターン照明を行っている様子を示す図である。
【図８】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９】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。
【図１０】本発明の実施形態に係る光学装置１００によって路面の勾配の検出を行う様子を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る光学装置１００によって路面の起伏の検出を行う様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
単位ユニット１０としては、コヒーレント光（以下、「レーザー光」ともいう。）を射出する光源（以下、「レーザー光源」ともいう。）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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
このように、単位レーザーアレイ３０と単位ホログラム５０とによる単位照明領を組み合わせることで、照明領域における表示形状を自由に設定できようになる。とりわけ矩形照明が容易に可能であるため、効率よく照明領域を形成できる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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スキャナ、ポリゴンミラーなどを用いることができる。
【００３６】
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。
【００３７】
本例のような場合、走査光でホログラム６０を走査することに加え、単位レーザーアレイ３０の出力を、走査に同期させて調整させることで、例えば、ある一部を照明したくない場合、その部分を照明することとなる単位ホログラム５０を走査するときに、単位レーザーアレイ３０の出力をオフにすると、前記の一部のみを未照射とすることができる。また、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の出力のバランスを制御することで様々な照明パターンを作成できる。
【００３８】
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。
【００３９】
このために、Ａの部分を照射する単位ホログラム５０に入射させる単位レーザーアレイ３０においては、第２レーザー光源３２（緑）、第３レーザー光源３３（赤）の出力をオフし、第１レーザー光源３１（青）の出力をオンとする制御を行う。走査型の光学装置１００の場合には、Ａの部分を照射する単位ホログラム５０を走査する際に、第２レーザー光源３２（緑）、第３レーザー光源３３（赤）の出力をオフし、第１レーザー光源３１（青）の出力をオンとする制御を行う。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
ここで、本発明の実施形態に係る光学装置１００によるグリッドパターン照明を説明する。図６は本発明の実施形態に係る光学装置１００によるグリッドパターン照明を説明する図である。本発明に係る光学装置１００においては、光学装置１００のホログラム６０に一部に、グリッドパターンを記録しているグリッドパターン記録領域６５を有しており、このようなグリッドパターン記録領域６５に対して、単位レーザーアレイからのレーザー光が入射すると、光学装置１００によって、車両２００の前方にグリッドパターンＧの照明を行うことができるようになっている。
【００４３】
図７は本発明の実施形態に係る光学装置１００によってグリッドパターン照明を行っている様子を示す図である。このような本発明の実施形態に係る光学装置１００は、ヘッドライトとしての機能を有することに加え、グリッドパターンＧの照明も行い得るように構成されている。
【００４４】
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８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。
【００４５】
図８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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、報知部１７０は、車両２００の運転席などに設けられ、表示や発音を行うことで
、車両２００のドライバーに対して、所定の情報を報知するものである。
【００４８】
撮像部１６０は車両２００前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、光学装置１００によって照明されているグリッドパターンなどを抽出することができるようになっている。
【００４９】
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、そしてグリッドパターンなどを路面に投影することもできるようになる。
【００５０】
また、エンジンスロットル１８０は、車両２００のエンジンへの燃料供給バルブ（不図示）であり、制御部１１０からの制御指令に基づき、エンジンスロットル１８０の開度が調整されるようになっている。なお、本実施形態では、車両２００はエンジンを駆動力として用いることを前提としているが、車両２００がモーターを駆動力として用いる場合には、エンジンスロットル１８０に代えて、モーターに供給する電流の調整を行う回路を用いることができる。
【００５１】
ブレーキ１８５は、車両２００の制動を行うものであり、制御部１１０からの制御指令に基づき、制動力の調整を行い得るように構成されている。
【００５２】
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９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。
【００５３】
図９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。
【００５４】
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。
【００５５】
ステップＳ１０３においては、光学装置１００からグリッドパターンを照射するように、レーザーアレイ４０を制御する。
【００５６】
ステップＳ１０４では、撮像部１６０により撮像画像を取得し、続いて、ステップＳ１０５では、撮像部１６０の撮像画像を解析し、ステップＳ１０６では、解析された画像からグリッドパターンの抽出を行う。
【００５７】
ステップＳ１０７では、抽出したグリッドパターンを解析して、路面に所定以上の勾配があるか否かが判定される。図１０は本発明の実施形態に係る光学装置１００によって路面の勾配の検出を行う様子を示す図である。路面が平面である場合には、抽出グリッドパターンは（１）に示すようなものになるが、路面に勾配が存在すると、抽出グリッドパターンは（２）に示すようなものになる。このように本発明に係る光学装置１００では、抽出グリッドパターンを解析することで、路面の勾配の検出を行う。
【００５８】
ステップＳ１０７における判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１０８に進み、報
知部１７０により勾配情報をドライバーに報知し、ステップＳ１０９で、エンジンスロットル１８０の開度の調整を行う。このようなエンジンスロットル１８０の開度の調整により、車両２００は勾配に応じた適切な駆動力を得ることができる。一方、ステップＳ１０７における判定がＮＯであるときには、ステップＳ１１０に進む。
【００５９】
ステップＳ１１０では、抽出したグリッドパターンを解析して、路面に所定以上の起伏があるか否かが判定される。図１１は本発明の実施形態に係る光学装置１００によって路面の起伏の検出を行う様子を示す図である。路面に起伏がある場合には、抽出グリッドパターンは（３）に示すようなものになる。このように本発明に係る光学装置１００では、抽出グリッドパターンを解析することで、路面の起伏の検出を行う。
【００６０】
ステップＳ１１０における判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１０８に進み、報知部１７０により起伏情報をドライバーに報知し、ステップＳ１０９で、ブレーキ１８５の制動力の調整を行う。このようなブレーキ１８５の制動力の調整により、路面の起伏に伴う危険を回避することが可能となる。一方、ステップＳ１１０における判定がＮＯであるときには、ステップＳ１１３に進む。
【００６１】
ステップＳ１１１３は、エンジンストップであるか否かが判定される。ステップＳ１１３の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１１４に進み、処理を終了し、ステップＳ１１３の判定がＮＯであれば、再び、ステップＳ１０１に戻る。
【００６２】
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、路面の状態を検出する機能を有するので、利便性が向上したり、安全性が向上したり、或いは、機能性が向上したりする。
【００６３】
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、利便性が向上したり、安全性が向上したり、或いは、機能性が向上したりする。
【００６４】
なお、上記の実施形態においては光学装置１００によって照射するグリッドパターンが可視光である例に説明したが、光学装置１００によって照射するグリッドパターンを赤外光として、撮像部１６０として赤外線撮像装置を用いると、日中の明るい中でも、より確実に路面の状態を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
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
６５・・・グリッドパターン記録領域（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
１６０・・・撮像部
１７０・・・報知部
１８０・・・エンジンスロットル
１８５・・・ブレーキ
２００・・・車両
【図１】
2016109530.tif 000003
【図２】
2016109530.tif 000004
【図３】
2016109530.tif 000005
【図４】
2016109530.tif 000006
【図５】
2016109530.tif 000007
【図６】
2016109530.tif 000008
【図７】
2016109530.tif 000009
【図８】
2016109530.tif 000010
【図９】
2016109530.tif 000011
【図１０】
2016109530.tif 000012
【図１１】
2016109530.tif 000013