JP2004243794A - 車両用安全補助装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、車両用安全補助装置に関し、レーザビームの安全性と道路路面上の所定領域におけるレーザビームによる描写の視認性とを両立させることを目的とする。
【解決手段】車両が制動操舵回避不可能な道路路面上の領域に所望のレーザパターンが結像して描写されるようにレーザビームを照射する。この際、制動操舵回避不可能領域は歩行者等の存在しない領域であるとして、かかる領域内描写の照度を、人の眼に直射することが許容される最大許容照度ＥＭＰを超えたものとする。かかる構成においては、制動操舵回避不可能領域に照射されるレーザビームにより歩行者にダメージを与えることはなく、また、その領域におけるレーザパターンの視認性が向上する。
【選択図】 図５
【解決手段】車両が制動操舵回避不可能な道路路面上の領域に所望のレーザパターンが結像して描写されるようにレーザビームを照射する。この際、制動操舵回避不可能領域は歩行者等の存在しない領域であるとして、かかる領域内描写の照度を、人の眼に直射することが許容される最大許容照度ＥＭＰを超えたものとする。かかる構成においては、制動操舵回避不可能領域に照射されるレーザビームにより歩行者にダメージを与えることはなく、また、その領域におけるレーザパターンの視認性が向上する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用安全補助装置に係り、特に、自車両の存在を例えば通行人や他車両の運転者に知らせるべく道路路面上にレーザビームを照射する車両の車両用安全補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、道路路面上に人の視認可能なレーザビームを照射する車両用安全補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような視認可能なレーザビームが車両走行中において道路路面上に照射されれば、人は車両からのそのレーザビームによる道路路面上の描写を視認することができる。このため、レーザビームによる道路路面上の描写を見ることにより、自車両の運転者は、自車両の進路を把握することができると共に、他者は、車両自体を実景で見ることができなくても、車両が近くに存在することを知ることができる。従って、上記従来の装置によれば、車両走行の安全性を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３８３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人の眼にダメージを与えないためには、レーザビームを人の眼に直射することが許容される最大許容照度（すなわち、最大許容露光値；ＭＰＥ）を超えない範囲で照射を行うことが必要である。一方、レーザビームの照射を常にＭＰＥを超えないように行うものとすると、例えば道路路面上に太陽光の当たる晴天時には、道路路面上に映し出される描写の照度は相対的に低くなるので、人がレーザビームによる描写を視認することが困難となることがある。従って、晴天時においても夜間等と同様にレーザビームによる道路路面上の描写を視認し易くするためには、描写の照度がＭＰＥを超えて相対的に高くなるようにレーザビームの照射レベルを高くすることが必要となる。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザビームの安全性とレーザビームによる道路路面上の描写の視認性との両立を図ることが可能な車両用安全補助装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、道路路面上にレーザビームを照射するビーム照射手段を備える車両用安全補助装置であって、
前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な道路路面上の領域における照度が、制動・操舵回避可能な道路路面上の領域における照度に比べて高くなるようにレーザビームを照射する車両用安全補助装置により達成される。
【０００７】
本発明において、レーザビームは、道路路面上の、走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な領域における照度が制動・操舵回避可能な領域における照度に比して高くなるように照射される。一般に、制動・操舵回避不可能な領域は、歩行者等の人が存在しない確率の高い領域である。このため、かかる制動・操舵回避不可能な領域における照度を比較的高くすることとしても、人の眼にダメージを与えることはほとんどない。また、レーザビームによる描写の照度が高いと、人による視認性が向上する。従って、本発明によれば、レーザビームの安全性と道路路面上の所定領域におけるレーザビームによる描写の視認性との両立を図ることができる。
【０００８】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段は、人の眼に直射することが許容される最大許容照度をＥＭＰ、ビーム光源から道路路面上の車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な領域と制動・操舵回避可能な領域との境界までの距離をＸ０、ビーム光源からレーザビームを照射すべき位置までの距離をＸ１、及び、該位置における照度をＥとした場合、Ｅ≦ＥＭＰ×（Ｘ０／Ｘ１）２が満たされるようにレーザビームを照射することとすれば、仮に人の存在する確率の比較的高い制動・操舵回避可能な領域にレーザビームが照射された場合にも、その描写位置における照度が最大許容照度ＥＭＰを超えるのを回避することができ、レーザビームの安全性を確実に確保することができる。
【０００９】
また、上記の目的は、請求項３に記載する如く、道路路面上にレーザビームを照射するビーム照射手段を備える車両用安全補助装置であって、
前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避可能な道路路面上の領域には人の眼に直射することが許容される最大許容照度を超えないレベルのレーザビームを照射する車両用安全補助装置により達成される。
【００１０】
本発明において、道路路面上の、走行状態に応じた制動・操舵回避可能な領域には、最大許容照度を超えないレベルのレーザビームが照射される。一般に、制動・操舵回避可能な領域は、歩行者等の人が存在する確率の比較的高い領域である。従って、本発明によれば、レーザビームの照射により人の眼にダメージを与えるのを防止することができる。
【００１１】
この場合、請求項４に記載する如く、請求項３記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な道路路面上の領域には前記最大許容照度を超えるレベルのレーザビームを照射することとすれば、一般に制動・操舵回避不可能な領域は歩行者等の人が存在しない確率の高い領域であるので、その領域内において人の眼にダメージを与えることはなく、また、かかる領域内における描写の視認性が向上する。
【００１２】
また、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段は、複数の異なる基点からそれぞれ道路路面上の共通の結像点にレーザビームを照射することとすれば、各々の基点から照射されるレーザビームのレベルを低く抑えつつ、道路路面上の結像点における照度を高くすることができ、これにより、レーザビームの安全性と道路路面上のレーザビームによる描写の視認性とを両立させることができる。
【００１３】
尚、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段によりレーザビームを照射すべき道路路面上の位置を、車速に応じて変化する制動・操舵回避不可能な領域と制動・操舵回避可能な領域との境界までの距離に応じて変化させる第１の照射位置変更手段を備えることとしてもよい。
【００１４】
また、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段によりレーザビームを照射すべき道路路面上の位置を周辺の明るさに応じて変化させる第２の照射位置変更手段を備えることとすれば、一般にレーザビームによる描写の照度が同一であっても周辺の明るさに応じてその視認性は変わるので、例えば周辺が暗いときには明るいときに比べて視認性を一定に確保しつつ描写照度を低くすることが可能であり、従って、人にダメージを与えない範囲で車両のビーム光源からレーザビームによる描写位置までの距離を大きくすることができる。
【００１５】
尚、これらの発明において、道路路面上の領域および位置は、道路路面そのものの領域および位置、更に好ましくは、道路路面を鉛直上方に投影した空中空間の領域および位置を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である車両用安全補助装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の車両用安全補助装置１０を構成する部品の、車両１２における搭載位置を説明するための図を示す。本実施例の車両用安全補助装置１０は、車両１２に搭載される。車両用安全補助装置１０は、少なくとも車体前部中央に配設されたビーム照射機１４を備えている。ビーム照射機１４は、車両前方に広がる道路路面上へ向けて可視光のレーザビームを照射する。
【００１７】
ビーム照射機１４は、半導体レーザからなるビーム発生器１６、ビーム整形レンズ１８、及び、回折光学素子２０を備えている。ビーム発生器１６は、可視光領域である例えば０．５５μｍの波長を有するレーザビームを所定のビーム角広がりをもって発生する。ビーム発生器１６には、ビーム用電子制御ユニット（以下、ビームＥＣＵと称す）２２が接続されている。ビーム発生器１６は、ビームＥＣＵ２２からの指令信号に基づいてレーザビームを発生する。この際、ビーム発生器１６は、ビームＥＣＵ２２からの指令に基づいて、発生するレーザビームの明度，色相を変更することができるようにしてもよい。また、ビーム整形レンズ１８は、ビーム発生器１６で発生したレーザビームを整形する機能を有している。回折光学素子２０は、回折格子の格子ピッチの変化によりビーム整形レンズ１８から出力されたレーザビームの進行方向を変化させる機能を有している。
【００１８】
回折光学素子２０には、上記したビームＥＣＵ２２が接続されている。ビームＥＣＵ２２は、レーザビームによって道路路面に所望の線形状のパターン（以下、レーザパターンと称す）が結像して描写されるように回折光学素子２０を駆動する。回折光学素子２０は、ビームＥＣＵ２２からの指令に従った方向にビーム整形レンズ１８からのレーザビームを照射させる。ビーム照射機１４からレーザビームが車両周辺の道路路面上に照射されると、道路路面にレーザビームによる描写が人に視認可能な状態（可視光表示）となって投影されることとなる。
【００１９】
車両用安全補助装置１０は、また、車室内の高所（例えばバックミラーの前部）に配設された撮像装置２４を備えている。撮像装置２４は、カメラ２６と、少なくともビーム照射機１４の照射するレーザビームの周波数帯域成分を通過させる周波数フィルタ２８と、所定の広がり角度を有する広角レンズ３０と、を有している。撮像装置２４は、自車両１２のビーム照射機１４がレーザビームを照射することにより道路路面上に映し出されるレーザパターンの全体を撮影する撮影可能領域を有しており、自車両１２によるレーザパターンと共に、その撮影可能領域内に存在する他車両によるレーザパターンを撮影することが可能となっている。
【００２０】
撮像装置２４には、上記したビームＥＣＵ２２が接続されている。撮像装置２４で撮像され取り込まれた画像は、ビームＥＣＵ２２に供給される。ビームＥＣＵ２２は、撮像装置２４からの画像を処理することによりレーザビームによるレーザパターンを抽出する。以下、ビームＥＣＵ２２の抽出したパターンを抽出パターンと称す。
【００２１】
ビームＥＣＵ２２は、上述の如く、レーザビームによって道路路面に映し出されるレーザパターンが所望の形状となるように回折光学素子２０を駆動するので、撮像装置２４からの画像において自己のレーザビームによるレーザパターンが存在すべき位置を特定可能である。ビームＥＣＵ２２は、抽出パターンから自己によるレーザパターン（自パターン）と他車両によるレーザパターン（他パターン）とを分離する。そして、自パターンと他パターンとの関係が干渉する位置関係にあるか否かに基づいて、自車両１２が走行上注意すべき状態（要注意状態）にあるか否かを判定すると共に、自車両１２が回避走行すべき状態（要回避状態）にあるか否かを判定する。
【００２２】
ビームＥＣＵ２２には、車室内の運転者に視認可能な位置に配設された表示ディスプレイ３２、及び、車室内に向けて音声を出力する警報スピーカ３４が接続されている。表示ディスプレイ３２は、ビームＥＣＵ２２からの指令に従って、撮像装置２４の撮像した画像を表示すると共に、自車両１２が要注意状態又は要回避状態にあると判定される際にその画像中の要注意箇所又は要回避箇所を点滅等で表示する。また、警報スピーカ３４は、ビームＥＣＵ２２からの指令に従って、撮像装置２４の撮像した画像に基づいて自車両１２が要注意状態又は要回避状態にあると判定される際にその旨の音声出力を行う。
【００２３】
ビームＥＣＵ２２には、また、ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８が接続されている。ブレーキＥＣＵ３６は、車両１２の制動力をブレーキアクチュエータを用いて制御する。また、ステアリングＥＣＵ３８は、車両１２を操舵するうえで必要な操舵力を操舵アクチュエータを用いて制御する。ビームＥＣＵ２２は、撮像装置２４からの画像に基づいて自車両２２が要回避状態にあると判定した場合、表示ディスプレイ３２及び警報スピーカ３４を駆動すると共に、その要回避状態が解消されるように、自車両１２を制動させるべくブレーキＥＣＵ３６に制動力制御信号を供給し或いは自車両１２を操舵させるべくステアリングＥＣＵ３８に操舵力制御信号を供給する介入制御を実行する。ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８はそれぞれ、ビームＥＣＵ２２からの指令に従って、自車両１２の要回避状態が解消されるように制動力又は操舵力を発生させる。
【００２４】
ブレーキＥＣＵ３６は、運転者によるブレーキ操作量を検出すると共に、車速センサやヨーレートセンサや前後加速度センサ，横加速度センサ等を用いて自車両１２の車速等の自車両１２の運動状態量を検出する。また、ステアリングＥＣＵ３８は、舵角センサ等を用いて自車両１２の舵角を検出すると共に、操舵トルクセンサ等を用いて自車両１２の操舵力を検出する。これらの検出信号はすべて、ビームＥＣＵ２２に供給されている。ビームＥＣＵ２２は、ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８からのセンサ信号に基づいて、ブレーキ操作量、運動状態量、舵角、及び操舵力を検出する。
【００２５】
次に、本実施例の車両用安全補助装置１０のビーム照射機１４が道路路面上に照射するレーザビームによってその道路路面上に映し出すべきレーザパターンについて説明する。
【００２６】
本実施例において、ビームＥＣＵ２２は、まず、検出したブレーキ操作量、運動状態量、舵角、及び操舵力に基づいて自車両１２が走行すると推定される移動走行軌跡を算出し、その走行軌跡を走行したものとした場合に車体が通過する部分と通過しない部分との左右それぞれの境界線、すなわち、車体最外部が接する線（以下、車体外接線と称す）を算出する。そして、左右両側の車体外接線をそれぞれレーザビームにより道路路面上に投影すべきパターンとして割り当て、それらの車体外接線全体から車速や加速度，減速度に応じた位置及び長さ部分だけ抜き出す。
【００２７】
また、ビームＥＣＵ２２は、現時点における車両の運動状態量に基づいて、車両が許容されている最大の減速度で減速した際に道路路面上において制動回避可能な領域と不可能な領域との境界を算出すると共に、車両が許容されている最大の舵角で操舵された際に道路路面上において操舵回避可能な領域と不可能な領域との境界を算出する。そして、制動回避不可能かつ操舵回避不可能な領域（以下、制動操舵回避不可能領域と称す）内においてその領域をビーム光源を中心にして所定の倍率１／Ｋ（Ｋ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線をレーザビームにより道路路面上に投影すべきパターンとして割り当てる。
【００２８】
ビームＥＣＵ２２は、左右両側の車体外接線についてそれぞれ抜き出した部分がレーザパターンとして道路路面上の適当な位置に投影されるように、また、制動操舵回避不可能領域にその領域の相似領域がレーザパターンとして道路路面上の適当な位置に投影されるようにビーム照射機１４を駆動する。以下、制動操舵回避不可能領域内についての描写を領域内描写と、車体外接線についての描写を領域外描写と、それぞれ称す。
【００２９】
上記の構成において、ビーム照射機１４からレーザビームが照射されると、車速、舵角、ヨーレート等の車両運動状態に基づいた車両１２が走行すると予想される走行軌跡に沿って領域外描写が道路路面上に投影されると共に、車両運動状態に応じた制動操舵回避不可能領域に従って領域内描写が道路路面上に投影される。この際、車両１２が低速で走行するほど、車両近傍の道路路面上に車両進行方向長さの短い領域外描写および領域内描写がそれぞれ投影される。すなわち、ビーム照射機１４の照射するレーザビームによるレーザパターンは、車両速度や加速度等の車両運動状態に応じて位置変化する。
【００３０】
従って、本実施例の車両用安全補助装置１０においては、車両運動状態に応じた領域外描写及び領域内描写が道路路面に投影されるので、周辺の通行人や他車の運転者等、特に、交差点等における横断歩道の歩行者や、巻き込まれる可能性のある後続のバイク，自転車等の運転者にその車両１２の予想走行軌跡を知らせることが可能となっている。この場合、通行人や他車の運転者等は、目視ではその車両自体を見ることが不可能であってもその道路路面の表示を視認することにより車両が近くに存在することを知ることができ、また、車両が通過すると予想される領域を把握することができる。また、自車両の運転者は、自車両の進路を実景で確認し、自車両が通過すると予想される領域を把握することができる。このため、本実施例によれば、車両１２が走行するうえでの安全性を向上させることができる。
【００３１】
ところで、ビーム照射機１４により照射されるレーザビームは、人の眼にダメージを与えないために、人の眼に直射することが許容される最大許容照度（すなわち、最大許容露光値；ＭＰＥ）を超えないように照射することが必要である。一方、レーザビームの照射を常にＭＰＥを超えないように行うものとすると、例えば晴天時等にはレーザビームによる描写を人が視認したり或いはカメラ２６による撮像画像として認識したりすることが困難となることがあるので、視認性・認識性を確保するためには、レーザビームの照射レベルを高くすることが必要である。
【００３２】
図３は、車両１２が走行する際に形成される制動操舵回避不可能領域を説明するための図を示す。図４は、本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両真上から見た際の図を示す。図５は、本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両斜め前方から見た際の図を示す。また、図６は、レーザビームの照射により歩行者にダメージを与えるか否かを説明するための図を示す。
【００３３】
本実施例においては、道路路面上の制動操舵回避不可能領域の内外にレーザパターンとして領域内描写と領域外描写とが投影される。一般に、制動操舵回避不可能領域は、歩行者等の人が存在しない領域であると考えられる。従って、制動操舵回避不可能領域内に投影される領域内描写の照度がＭＰＥを超えることとなっても、歩行者等の眼にダメージを与えることはない。一方、制動操舵回避不可能領域外に投影される領域外描写の照度がＭＰＥを超えるものとすると、かかる領域外は歩行者等の人が存在する領域であるので、歩行者等の眼にダメージを与えるおそれがある。従って、歩行者等の眼にダメージを与えないためには、領域外描写の照度はＭＰＥを超えないことが要求される。
【００３４】
そこで、本実施例において、ビーム照射機１４は、回折光学素子２０を用いて次式（１）が満たされるレーザパターンが結像して描写されるようにレーザビームを照射する。尚、この際、レーザビームは、領域内描写の照度がその各点において一定となるように、また、領域外描写の照度がその各点において一定となるように照射される。
【００３５】
Ｅ＜ＥＭＰ×（Ｘ０／Ｘ１）２ ・・・（１）
但し、人の眼に直射することが許容される最大許容照度をＥＭＰ、ビーム照射機１４の光源から道路路面上の車両運動状態に応じた制動操舵回避不可能領域の外縁、すなわち、制動操舵回避不可能領域と制動操舵回避可能領域との境界位置までの距離をＸ０、その境界位置を通る直線上におけるビーム照射機１４の光源から投影すべき描写の位置までの距離をＸ１、及び、該位置における描写照度をＥとする。
【００３６】
かかる構成において、道路路面上、領域内描写の照度はその各点において一定となり、また、領域外描写の照度がその各点において一定となる。そして、領域内描写の照度は、人の眼に直射することが許容される最大許容照度ＥＭＰを超えたものとなる一方、領域外描写の照度は、最大許容照度ＥＭＰを超えないものとなる。
【００３７】
このため、本実施例においては、レーザビームの結像による領域内描写の照度が最大許容照度ＥＭＰを超えるが、上記の如く、一般に制動操舵回避不可能領域は歩行者等の人が存在しない領域であると考えられるため、歩行者等の眼にダメージを与えることはない。また、道路路面上の制動操舵回避不可能領域へ向けて照射されたレーザビームは道路路面上で結像された後、その反射光は多方向へ向けて拡散しつつ減衰するため、歩行者等が存在し得る制動操舵回避可能領域における照度は最大許容照度ＥＭＰ未満に抑えられ、その歩行者へのダメージは回避される。更に、レーザビームによる照度は距離の二乗に反比例して小さくなるため、仮に車両の大きな挙動変化等に起因して、制動操舵回避不可能領域に投影すべき領域内描写を形成するレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度は最大許容照度ＥＭＰを超えないので、制動操舵回避可能領域に存在する歩行者等の眼にダメージを与えることは回避される。尚、歩行者等の人が存在する可能性の高い制動操舵回避可能領域に投影される領域外描写の照度は最大許容照度ＥＭＰを超えないので、領域外描写の形成により歩行者等の眼にダメージを与えることは回避される。
【００３８】
また、領域外描写の照度は最大許容照度ＥＭＰを超えずに低い一方、領域内描写の照度は最大許容照度ＥＭＰを超えて高いので、制動操舵回避不可能領域に投影される領域内描写は、制動操舵回避可能領域に投影される領域外描写に比して人にとって視認し易く、晴天時にも見え易い。この場合、領域内描写の視認性は向上するので、その領域内描写の存在により車両が走行するうえでの安全性が向上する。従って、本実施例の車両用安全補助装置１０によれば、ビーム照射機１４によるレーザビームの安全性と、道路路面上の制動操舵回避不可能領域におけるレーザビームによる領域内描写の視認性との両立を図ることが可能である。
【００３９】
尚、制動操舵回避不可能領域と制動操舵回避可能領域との境界位置は、車両の速度に応じて変化する。具体的には、車速が大きいほど車両から離間する。かかる境界位置が車速に応じて変化するにもかかわらず、領域内描写の位置およびその照度が変化しないものとすると、レーザビームの安全性が確保されず、その描写の視認性の低下が招来するおそれがある。
【００４０】
そこで、本実施例においては、領域内描写の位置が、車速に応じて変化する制動操舵回避不可能領域と可能領域との境界までの距離に応じて変化するようにビーム照射機１４が駆動される。具体的には、この駆動は、ビーム照射機１４の光源から制動操舵回避不可能領域と制動操舵回避可能領域との境界位置までの距離Ｘ０と、その境界位置を通る直線上におけるビーム照射機１４の光源から投影すべき描写の位置までの距離Ｘ１との比が常に一定となるように、すなわち、制動操舵回避不可能領域を一定の倍率１／Ｋだけ縮小した相似形の領域の境界線上に領域内描写が投影されるように行われる。また、この際には、領域内描写の照度がその位置にかかわらず一定となるようにビーム照射機１４におけるレーザビームの光源出力が制御される。
【００４１】
このため、本実施例によれば、領域内描写を形成すべきレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度は最大許容照度ＥＭＰを超えないので、制動操舵回避可能領域に存在する歩行者等の眼にダメージを与えるのを回避することができ、レーザビームの安全性を確保することができる。また、本実施例によれば、車速の変化に伴って領域内描写の道路路面上の位置が変化しても、その領域内描写の照度は一定に維持されるので、領域内描写について常に安定した視認性を確保することができる。
【００４２】
また、車両が走行する際の安全性を向上させるためには、制動操舵回避不可能領域に投影される領域内描写をできるだけ遠方に形成することが好ましい。一方、領域内描写の視認性は道路路面上周辺の明るさに応じて異なる。具体的には、領域内描写の照度が一定であっても、その領域内描写の視認性は周辺が明るいほど低下し、周辺が暗いほど向上する。従って、周辺が暗い場合には、明るい場合に比して、領域内描写の照度を低下させると共に、その位置を遠方にすることとすれば、領域内描写の視認性を低下させることなく、車両走行時の安全性を向上させることが可能である。
【００４３】
そこで、本実施例においては、車両周辺の明るさが検知される。そして、その明るさが所定の暗さに至っていない場合には、通常どおり制動操舵回避不可能領域を一定の倍率１／Ｋだけ縮小した相似形の領域の境界線上に領域内描写が投影されるようにビーム照射機１４が駆動される。一方、周辺の明るさが所定の暗さに至っている場合には、制動操舵回避不可能領域を上記した倍率１／Ｋよりも“１”に近い倍率１／Ｌ（Ｋ＞Ｌ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線上に領域内描写が投影されるようにビーム照射機１４が駆動される。この際、ビーム照射機１４の駆動は、領域内描写の照度が上記（１）式に従って通常時に比して低くなるように行われる。
【００４４】
かかる構成においては、車両周辺が暗いとき、領域内描写の照度が車両周辺が明るいときに比して低くなるが、その明るさとの関係で領域内描写の視認性が低下することはなく一定に確保される。また、この際、領域内描写は、車両周辺が明るいときに比して遠方に投影される。このため、車両が走行する際の安全性が、領域内描写が車両近傍に投影される場合よりも向上する。従って、本実施例によれば、車両周辺の明るさに応じて領域内描写の投影位置を変更することで、その領域内描写の視認性を低下させることなく、車両走行時の安全性を向上させることができる。
【００４５】
図７は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてビームＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４６】
ステップ１００では、現時点における車速やヨーレート等の運動状態量に基づいて、車両の道路路面上における制動操舵回避不可能な領域と可能な領域との境界を算出し、制動操舵回避不可能領域を算出する処理が実行される。ステップ１０２では、車両周辺の明るさを検出する処理が実行される。
【００４７】
ステップ１０４では、上記ステップ１００で算出された制動操舵回避不可能領域の位置、及び、上記ステップ１０２で検出された車両周辺の明るさが所定の暗さに達しているか否かに基づいて、その制動操舵回避不可能領域内に投影すべき領域内描写の位置を特定する処理が実行される。具体的には、車両周辺の明るさが所定の暗さに達していない場合には、制動操舵回避不可能領域を倍率１／Ｋ（Ｋ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線上を領域内描写の位置として特定し、また、車両周辺の明るさが所定の暗さに達している場合には、制動操舵回避不可能領域を倍率１／Ｌ（Ｋ＞Ｌ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線上を領域内描写の位置として特定する。
【００４８】
ステップ１０６では、上記ステップ１０４において位置特定した領域内描写の照度を特定する処理が実行される。具体的には、上記した（１）式に従って領域内描写の照度を最大許容照度ＥＭＰのＫ倍又はＬ倍（Ｋ，Ｌ＝（Ｘ０／Ｘ１）２）に設定する。
【００４９】
ステップ１０８では、上記ステップ１０４で特定された位置にかつ上記ステップ１０６で設定された照度で領域内描写が投影されるようにビーム照射機１４を駆動すると共に出力制御を行い、レーザビームを照射する処理が実行される。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５０】
上記図７に示すルーチンによれば、領域内描写の照度を人の眼に直射することが許容される最大許容照度ＥＭＰを超えたものとすることができる。上記の如く、一般に、制動操舵回避不可能領域は、歩行者等の人が存在しない領域であると考えられる。また、制動操舵回避不可能領域へ向けて照射されたレーザビームは道路路面上で結像された後、その反射光は多方向へ向けて拡散しつつ減衰するため、歩行者等が存在し得る制動操舵回避可能領域における照度は最大許容照度ＥＭＰ未満に抑えられる。更に、レーザビームによる照度は距離の二乗に反比例して小さくなるため、仮に車両の大きな挙動変化等に起因して、制動操舵回避不可能領域に投影すべき領域内描写を形成するレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度は最大許容照度ＥＭＰを超えない。従って、本実施例によれば、領域内描写の形成により歩行者等の眼にダメージを与えることは回避される。
【００５１】
本実施例においては、領域内描写の照度が上記の如く最大許容照度ＥＭＰを超えて高いので、制動操舵回避不可能領域に投影される領域内描写は人にとって視認し易く、これにより、車両走行上の安全性は向上する。従って、本実施例の車両用安全補助装置１０によれば、ビーム照射機１４により領域内描写を投影するに際し、レーザビームの安全性と視認性とを両立させることが可能となっている。
【００５２】
また、本実施例においては、車速に応じて位置変化する制動操舵回避不可能領域に合わせて領域内描写の位置を変化させるので、その領域内描写を形成すべきレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度が最大許容照度ＥＭＰを超えることはない。このため、制動操舵回避可能領域に存在する歩行者等の眼にダメージを与えることを確実に回避することができ、領域内描写の形成のために照射するレーザビームの安全性を確実に確保することが可能となっている。
【００５３】
また、本実施例においては、車速の変化に伴って領域内描写の道路路面上の位置が変化しても、その領域内描写の照度を一定に維持するので、制動操舵回避不可能領域内に投影される領域内描写について常に安定した視認性を確保することが可能となっている。
【００５４】
更に、本実施例においては、車両周辺の明るさに応じて領域内描写の位置を制動操舵回避不可能領域内において変化させるので、具体的には、車両周辺の明るさが所定の暗さに達している場合には領域内描写を所定の暗さに達していない場合に比して遠方に投影するので、車両が走行する際の安全性を向上させることができる。尚、この際、車両周辺の明るさが所定の暗さに達しており、周辺が暗いときは、明るいときに比べて領域内描写の照度が低くなるが、周辺が暗いために相対的には領域内描写の視認性が低下することは回避される。従って、本実施例によれば、車両周辺の明るさに応じて領域内描写の投影位置を変更することで、その領域内描写の視認性を低下させることなく、車両走行時の安全性を向上させることが可能となっている。
【００５５】
尚、上記の実施例においては、ビーム照射機１４が特許請求の範囲に記載した「ビーム照射手段」に相当していると共に、ビームＥＣＵ２２が車速に応じて変化する制動操舵回避不可能領域と可能領域との境界位置までの距離に応じて領域内描写の位置を変化させることにより特許請求の範囲に記載した「第１の照射位置変更手段」が、車両周辺の明るさが所定の暗さか否かに応じて領域内描写の位置を変化させることにより特許請求の範囲に記載した「第２の照射位置変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００５６】
ところで、上記の実施例においては、制動操舵回避不可能領域に投影すべき領域内描写の形状を、その制動操舵回避不可能領域を所定の倍率だけ縮小した相似形とすることとしているが、別の所定形状とすることとしてもよい。
【００５７】
また、上記の実施例においては、車両前部にビーム照射機１４を一つ設け、ビーム発生器１６から所定のビーム角広がりを持つレーザビームを照射した後に、回折光学素子２０を用いて道路路面上で結像させることにより所望のレーザパターンを形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つ以上のビーム照射機１４を設け、各々からのレーザビームを道路路面上で結像させることにより所望のレーザパターンを形成することとしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施例においては、車両周辺の明るさが所定の暗さに達しているか否かに応じて２段階に領域内描写の投影位置および照度を変化させることとしているが、その明るさに応じた３以上の多段階に領域内描写の投影位置および照度を変化させることとしてもよい。
【００５９】
更に、上記の実施例においては、道路路面そのものにおける領域内描写の照度および領域外描写の照度が上記した（１）式に示す条件を満たすようにレーザビームの照射を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、道路路面を鉛直上方に投影した空中空間における照度が（１）式に示す条件を満たすようにレーザビームの照射を行うこととしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１及び６記載の発明によれば、レーザビームの安全性と道路路面上の制動・操舵回避可能な領域におけるレーザビームによる描写の視認性との両立を図ることができる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、レーザビームが制動・操舵回避可能な領域に照射される場合にも、その描写位置における照度が最大許容照度を超えるのを回避することができるので、レーザビームの安全性を確実に確保することができる。
【００６２】
請求項３記載の発明によれば、レーザビームの照射により人の眼にダメージを与えるのを防止することができる。
【００６３】
請求項４記載の発明によれば、制動・操舵回避可能な領域における描写の視認性を向上しつつ、レーザビームの照射により人の眼にダメージを与えるのを防止することができる。
【００６４】
請求項５記載の発明によれば、各々の基点から照射するレーザビームのレベルを低く抑えつつ、道路路面上の結像点における照度を高くすることができ、これにより、レーザビームの安全性と道路路面上のレーザビームによる描写の視認性とを両立させることができる。
【００６５】
また、請求項７記載の発明によれば、レーザビームによる描写の視認性を一定に確保しつつ人にダメージを与えない範囲で、車両のビーム光源からレーザビームによる描写位置までの距離を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用安全補助装置の構成図である。
【図２】本実施例の車両用安全補助装置を構成する部品の車両搭載位置を説明するための図である。
【図３】車両走行時に形成される制動操舵回避不可能領域を説明するための図である。
【図４】本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両真上から見た際の図である。
【図５】本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両斜め前方から見た際の図である。
【図６】レーザビームの照射により歩行者にダメージを与えるか否かを説明するための図である。
【図７】本実施例においてビーム照射機を駆動すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車両用安全補助装置
１２ 車両
１４ ビーム照射機
２２ ビーム用電子制御ユニット（ビームＥＣＵ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用安全補助装置に係り、特に、自車両の存在を例えば通行人や他車両の運転者に知らせるべく道路路面上にレーザビームを照射する車両の車両用安全補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、道路路面上に人の視認可能なレーザビームを照射する車両用安全補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような視認可能なレーザビームが車両走行中において道路路面上に照射されれば、人は車両からのそのレーザビームによる道路路面上の描写を視認することができる。このため、レーザビームによる道路路面上の描写を見ることにより、自車両の運転者は、自車両の進路を把握することができると共に、他者は、車両自体を実景で見ることができなくても、車両が近くに存在することを知ることができる。従って、上記従来の装置によれば、車両走行の安全性を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３８３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人の眼にダメージを与えないためには、レーザビームを人の眼に直射することが許容される最大許容照度（すなわち、最大許容露光値；ＭＰＥ）を超えない範囲で照射を行うことが必要である。一方、レーザビームの照射を常にＭＰＥを超えないように行うものとすると、例えば道路路面上に太陽光の当たる晴天時には、道路路面上に映し出される描写の照度は相対的に低くなるので、人がレーザビームによる描写を視認することが困難となることがある。従って、晴天時においても夜間等と同様にレーザビームによる道路路面上の描写を視認し易くするためには、描写の照度がＭＰＥを超えて相対的に高くなるようにレーザビームの照射レベルを高くすることが必要となる。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザビームの安全性とレーザビームによる道路路面上の描写の視認性との両立を図ることが可能な車両用安全補助装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、道路路面上にレーザビームを照射するビーム照射手段を備える車両用安全補助装置であって、
前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な道路路面上の領域における照度が、制動・操舵回避可能な道路路面上の領域における照度に比べて高くなるようにレーザビームを照射する車両用安全補助装置により達成される。
【０００７】
本発明において、レーザビームは、道路路面上の、走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な領域における照度が制動・操舵回避可能な領域における照度に比して高くなるように照射される。一般に、制動・操舵回避不可能な領域は、歩行者等の人が存在しない確率の高い領域である。このため、かかる制動・操舵回避不可能な領域における照度を比較的高くすることとしても、人の眼にダメージを与えることはほとんどない。また、レーザビームによる描写の照度が高いと、人による視認性が向上する。従って、本発明によれば、レーザビームの安全性と道路路面上の所定領域におけるレーザビームによる描写の視認性との両立を図ることができる。
【０００８】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段は、人の眼に直射することが許容される最大許容照度をＥＭＰ、ビーム光源から道路路面上の車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な領域と制動・操舵回避可能な領域との境界までの距離をＸ０、ビーム光源からレーザビームを照射すべき位置までの距離をＸ１、及び、該位置における照度をＥとした場合、Ｅ≦ＥＭＰ×（Ｘ０／Ｘ１）２が満たされるようにレーザビームを照射することとすれば、仮に人の存在する確率の比較的高い制動・操舵回避可能な領域にレーザビームが照射された場合にも、その描写位置における照度が最大許容照度ＥＭＰを超えるのを回避することができ、レーザビームの安全性を確実に確保することができる。
【０００９】
また、上記の目的は、請求項３に記載する如く、道路路面上にレーザビームを照射するビーム照射手段を備える車両用安全補助装置であって、
前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避可能な道路路面上の領域には人の眼に直射することが許容される最大許容照度を超えないレベルのレーザビームを照射する車両用安全補助装置により達成される。
【００１０】
本発明において、道路路面上の、走行状態に応じた制動・操舵回避可能な領域には、最大許容照度を超えないレベルのレーザビームが照射される。一般に、制動・操舵回避可能な領域は、歩行者等の人が存在する確率の比較的高い領域である。従って、本発明によれば、レーザビームの照射により人の眼にダメージを与えるのを防止することができる。
【００１１】
この場合、請求項４に記載する如く、請求項３記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な道路路面上の領域には前記最大許容照度を超えるレベルのレーザビームを照射することとすれば、一般に制動・操舵回避不可能な領域は歩行者等の人が存在しない確率の高い領域であるので、その領域内において人の眼にダメージを与えることはなく、また、かかる領域内における描写の視認性が向上する。
【００１２】
また、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段は、複数の異なる基点からそれぞれ道路路面上の共通の結像点にレーザビームを照射することとすれば、各々の基点から照射されるレーザビームのレベルを低く抑えつつ、道路路面上の結像点における照度を高くすることができ、これにより、レーザビームの安全性と道路路面上のレーザビームによる描写の視認性とを両立させることができる。
【００１３】
尚、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段によりレーザビームを照射すべき道路路面上の位置を、車速に応じて変化する制動・操舵回避不可能な領域と制動・操舵回避可能な領域との境界までの距離に応じて変化させる第１の照射位置変更手段を備えることとしてもよい。
【００１４】
また、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載の車両用安全補助装置において、前記ビーム照射手段によりレーザビームを照射すべき道路路面上の位置を周辺の明るさに応じて変化させる第２の照射位置変更手段を備えることとすれば、一般にレーザビームによる描写の照度が同一であっても周辺の明るさに応じてその視認性は変わるので、例えば周辺が暗いときには明るいときに比べて視認性を一定に確保しつつ描写照度を低くすることが可能であり、従って、人にダメージを与えない範囲で車両のビーム光源からレーザビームによる描写位置までの距離を大きくすることができる。
【００１５】
尚、これらの発明において、道路路面上の領域および位置は、道路路面そのものの領域および位置、更に好ましくは、道路路面を鉛直上方に投影した空中空間の領域および位置を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である車両用安全補助装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の車両用安全補助装置１０を構成する部品の、車両１２における搭載位置を説明するための図を示す。本実施例の車両用安全補助装置１０は、車両１２に搭載される。車両用安全補助装置１０は、少なくとも車体前部中央に配設されたビーム照射機１４を備えている。ビーム照射機１４は、車両前方に広がる道路路面上へ向けて可視光のレーザビームを照射する。
【００１７】
ビーム照射機１４は、半導体レーザからなるビーム発生器１６、ビーム整形レンズ１８、及び、回折光学素子２０を備えている。ビーム発生器１６は、可視光領域である例えば０．５５μｍの波長を有するレーザビームを所定のビーム角広がりをもって発生する。ビーム発生器１６には、ビーム用電子制御ユニット（以下、ビームＥＣＵと称す）２２が接続されている。ビーム発生器１６は、ビームＥＣＵ２２からの指令信号に基づいてレーザビームを発生する。この際、ビーム発生器１６は、ビームＥＣＵ２２からの指令に基づいて、発生するレーザビームの明度，色相を変更することができるようにしてもよい。また、ビーム整形レンズ１８は、ビーム発生器１６で発生したレーザビームを整形する機能を有している。回折光学素子２０は、回折格子の格子ピッチの変化によりビーム整形レンズ１８から出力されたレーザビームの進行方向を変化させる機能を有している。
【００１８】
回折光学素子２０には、上記したビームＥＣＵ２２が接続されている。ビームＥＣＵ２２は、レーザビームによって道路路面に所望の線形状のパターン（以下、レーザパターンと称す）が結像して描写されるように回折光学素子２０を駆動する。回折光学素子２０は、ビームＥＣＵ２２からの指令に従った方向にビーム整形レンズ１８からのレーザビームを照射させる。ビーム照射機１４からレーザビームが車両周辺の道路路面上に照射されると、道路路面にレーザビームによる描写が人に視認可能な状態（可視光表示）となって投影されることとなる。
【００１９】
車両用安全補助装置１０は、また、車室内の高所（例えばバックミラーの前部）に配設された撮像装置２４を備えている。撮像装置２４は、カメラ２６と、少なくともビーム照射機１４の照射するレーザビームの周波数帯域成分を通過させる周波数フィルタ２８と、所定の広がり角度を有する広角レンズ３０と、を有している。撮像装置２４は、自車両１２のビーム照射機１４がレーザビームを照射することにより道路路面上に映し出されるレーザパターンの全体を撮影する撮影可能領域を有しており、自車両１２によるレーザパターンと共に、その撮影可能領域内に存在する他車両によるレーザパターンを撮影することが可能となっている。
【００２０】
撮像装置２４には、上記したビームＥＣＵ２２が接続されている。撮像装置２４で撮像され取り込まれた画像は、ビームＥＣＵ２２に供給される。ビームＥＣＵ２２は、撮像装置２４からの画像を処理することによりレーザビームによるレーザパターンを抽出する。以下、ビームＥＣＵ２２の抽出したパターンを抽出パターンと称す。
【００２１】
ビームＥＣＵ２２は、上述の如く、レーザビームによって道路路面に映し出されるレーザパターンが所望の形状となるように回折光学素子２０を駆動するので、撮像装置２４からの画像において自己のレーザビームによるレーザパターンが存在すべき位置を特定可能である。ビームＥＣＵ２２は、抽出パターンから自己によるレーザパターン（自パターン）と他車両によるレーザパターン（他パターン）とを分離する。そして、自パターンと他パターンとの関係が干渉する位置関係にあるか否かに基づいて、自車両１２が走行上注意すべき状態（要注意状態）にあるか否かを判定すると共に、自車両１２が回避走行すべき状態（要回避状態）にあるか否かを判定する。
【００２２】
ビームＥＣＵ２２には、車室内の運転者に視認可能な位置に配設された表示ディスプレイ３２、及び、車室内に向けて音声を出力する警報スピーカ３４が接続されている。表示ディスプレイ３２は、ビームＥＣＵ２２からの指令に従って、撮像装置２４の撮像した画像を表示すると共に、自車両１２が要注意状態又は要回避状態にあると判定される際にその画像中の要注意箇所又は要回避箇所を点滅等で表示する。また、警報スピーカ３４は、ビームＥＣＵ２２からの指令に従って、撮像装置２４の撮像した画像に基づいて自車両１２が要注意状態又は要回避状態にあると判定される際にその旨の音声出力を行う。
【００２３】
ビームＥＣＵ２２には、また、ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８が接続されている。ブレーキＥＣＵ３６は、車両１２の制動力をブレーキアクチュエータを用いて制御する。また、ステアリングＥＣＵ３８は、車両１２を操舵するうえで必要な操舵力を操舵アクチュエータを用いて制御する。ビームＥＣＵ２２は、撮像装置２４からの画像に基づいて自車両２２が要回避状態にあると判定した場合、表示ディスプレイ３２及び警報スピーカ３４を駆動すると共に、その要回避状態が解消されるように、自車両１２を制動させるべくブレーキＥＣＵ３６に制動力制御信号を供給し或いは自車両１２を操舵させるべくステアリングＥＣＵ３８に操舵力制御信号を供給する介入制御を実行する。ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８はそれぞれ、ビームＥＣＵ２２からの指令に従って、自車両１２の要回避状態が解消されるように制動力又は操舵力を発生させる。
【００２４】
ブレーキＥＣＵ３６は、運転者によるブレーキ操作量を検出すると共に、車速センサやヨーレートセンサや前後加速度センサ，横加速度センサ等を用いて自車両１２の車速等の自車両１２の運動状態量を検出する。また、ステアリングＥＣＵ３８は、舵角センサ等を用いて自車両１２の舵角を検出すると共に、操舵トルクセンサ等を用いて自車両１２の操舵力を検出する。これらの検出信号はすべて、ビームＥＣＵ２２に供給されている。ビームＥＣＵ２２は、ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８からのセンサ信号に基づいて、ブレーキ操作量、運動状態量、舵角、及び操舵力を検出する。
【００２５】
次に、本実施例の車両用安全補助装置１０のビーム照射機１４が道路路面上に照射するレーザビームによってその道路路面上に映し出すべきレーザパターンについて説明する。
【００２６】
本実施例において、ビームＥＣＵ２２は、まず、検出したブレーキ操作量、運動状態量、舵角、及び操舵力に基づいて自車両１２が走行すると推定される移動走行軌跡を算出し、その走行軌跡を走行したものとした場合に車体が通過する部分と通過しない部分との左右それぞれの境界線、すなわち、車体最外部が接する線（以下、車体外接線と称す）を算出する。そして、左右両側の車体外接線をそれぞれレーザビームにより道路路面上に投影すべきパターンとして割り当て、それらの車体外接線全体から車速や加速度，減速度に応じた位置及び長さ部分だけ抜き出す。
【００２７】
また、ビームＥＣＵ２２は、現時点における車両の運動状態量に基づいて、車両が許容されている最大の減速度で減速した際に道路路面上において制動回避可能な領域と不可能な領域との境界を算出すると共に、車両が許容されている最大の舵角で操舵された際に道路路面上において操舵回避可能な領域と不可能な領域との境界を算出する。そして、制動回避不可能かつ操舵回避不可能な領域（以下、制動操舵回避不可能領域と称す）内においてその領域をビーム光源を中心にして所定の倍率１／Ｋ（Ｋ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線をレーザビームにより道路路面上に投影すべきパターンとして割り当てる。
【００２８】
ビームＥＣＵ２２は、左右両側の車体外接線についてそれぞれ抜き出した部分がレーザパターンとして道路路面上の適当な位置に投影されるように、また、制動操舵回避不可能領域にその領域の相似領域がレーザパターンとして道路路面上の適当な位置に投影されるようにビーム照射機１４を駆動する。以下、制動操舵回避不可能領域内についての描写を領域内描写と、車体外接線についての描写を領域外描写と、それぞれ称す。
【００２９】
上記の構成において、ビーム照射機１４からレーザビームが照射されると、車速、舵角、ヨーレート等の車両運動状態に基づいた車両１２が走行すると予想される走行軌跡に沿って領域外描写が道路路面上に投影されると共に、車両運動状態に応じた制動操舵回避不可能領域に従って領域内描写が道路路面上に投影される。この際、車両１２が低速で走行するほど、車両近傍の道路路面上に車両進行方向長さの短い領域外描写および領域内描写がそれぞれ投影される。すなわち、ビーム照射機１４の照射するレーザビームによるレーザパターンは、車両速度や加速度等の車両運動状態に応じて位置変化する。
【００３０】
従って、本実施例の車両用安全補助装置１０においては、車両運動状態に応じた領域外描写及び領域内描写が道路路面に投影されるので、周辺の通行人や他車の運転者等、特に、交差点等における横断歩道の歩行者や、巻き込まれる可能性のある後続のバイク，自転車等の運転者にその車両１２の予想走行軌跡を知らせることが可能となっている。この場合、通行人や他車の運転者等は、目視ではその車両自体を見ることが不可能であってもその道路路面の表示を視認することにより車両が近くに存在することを知ることができ、また、車両が通過すると予想される領域を把握することができる。また、自車両の運転者は、自車両の進路を実景で確認し、自車両が通過すると予想される領域を把握することができる。このため、本実施例によれば、車両１２が走行するうえでの安全性を向上させることができる。
【００３１】
ところで、ビーム照射機１４により照射されるレーザビームは、人の眼にダメージを与えないために、人の眼に直射することが許容される最大許容照度（すなわち、最大許容露光値；ＭＰＥ）を超えないように照射することが必要である。一方、レーザビームの照射を常にＭＰＥを超えないように行うものとすると、例えば晴天時等にはレーザビームによる描写を人が視認したり或いはカメラ２６による撮像画像として認識したりすることが困難となることがあるので、視認性・認識性を確保するためには、レーザビームの照射レベルを高くすることが必要である。
【００３２】
図３は、車両１２が走行する際に形成される制動操舵回避不可能領域を説明するための図を示す。図４は、本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両真上から見た際の図を示す。図５は、本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両斜め前方から見た際の図を示す。また、図６は、レーザビームの照射により歩行者にダメージを与えるか否かを説明するための図を示す。
【００３３】
本実施例においては、道路路面上の制動操舵回避不可能領域の内外にレーザパターンとして領域内描写と領域外描写とが投影される。一般に、制動操舵回避不可能領域は、歩行者等の人が存在しない領域であると考えられる。従って、制動操舵回避不可能領域内に投影される領域内描写の照度がＭＰＥを超えることとなっても、歩行者等の眼にダメージを与えることはない。一方、制動操舵回避不可能領域外に投影される領域外描写の照度がＭＰＥを超えるものとすると、かかる領域外は歩行者等の人が存在する領域であるので、歩行者等の眼にダメージを与えるおそれがある。従って、歩行者等の眼にダメージを与えないためには、領域外描写の照度はＭＰＥを超えないことが要求される。
【００３４】
そこで、本実施例において、ビーム照射機１４は、回折光学素子２０を用いて次式（１）が満たされるレーザパターンが結像して描写されるようにレーザビームを照射する。尚、この際、レーザビームは、領域内描写の照度がその各点において一定となるように、また、領域外描写の照度がその各点において一定となるように照射される。
【００３５】
Ｅ＜ＥＭＰ×（Ｘ０／Ｘ１）２ ・・・（１）
但し、人の眼に直射することが許容される最大許容照度をＥＭＰ、ビーム照射機１４の光源から道路路面上の車両運動状態に応じた制動操舵回避不可能領域の外縁、すなわち、制動操舵回避不可能領域と制動操舵回避可能領域との境界位置までの距離をＸ０、その境界位置を通る直線上におけるビーム照射機１４の光源から投影すべき描写の位置までの距離をＸ１、及び、該位置における描写照度をＥとする。
【００３６】
かかる構成において、道路路面上、領域内描写の照度はその各点において一定となり、また、領域外描写の照度がその各点において一定となる。そして、領域内描写の照度は、人の眼に直射することが許容される最大許容照度ＥＭＰを超えたものとなる一方、領域外描写の照度は、最大許容照度ＥＭＰを超えないものとなる。
【００３７】
このため、本実施例においては、レーザビームの結像による領域内描写の照度が最大許容照度ＥＭＰを超えるが、上記の如く、一般に制動操舵回避不可能領域は歩行者等の人が存在しない領域であると考えられるため、歩行者等の眼にダメージを与えることはない。また、道路路面上の制動操舵回避不可能領域へ向けて照射されたレーザビームは道路路面上で結像された後、その反射光は多方向へ向けて拡散しつつ減衰するため、歩行者等が存在し得る制動操舵回避可能領域における照度は最大許容照度ＥＭＰ未満に抑えられ、その歩行者へのダメージは回避される。更に、レーザビームによる照度は距離の二乗に反比例して小さくなるため、仮に車両の大きな挙動変化等に起因して、制動操舵回避不可能領域に投影すべき領域内描写を形成するレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度は最大許容照度ＥＭＰを超えないので、制動操舵回避可能領域に存在する歩行者等の眼にダメージを与えることは回避される。尚、歩行者等の人が存在する可能性の高い制動操舵回避可能領域に投影される領域外描写の照度は最大許容照度ＥＭＰを超えないので、領域外描写の形成により歩行者等の眼にダメージを与えることは回避される。
【００３８】
また、領域外描写の照度は最大許容照度ＥＭＰを超えずに低い一方、領域内描写の照度は最大許容照度ＥＭＰを超えて高いので、制動操舵回避不可能領域に投影される領域内描写は、制動操舵回避可能領域に投影される領域外描写に比して人にとって視認し易く、晴天時にも見え易い。この場合、領域内描写の視認性は向上するので、その領域内描写の存在により車両が走行するうえでの安全性が向上する。従って、本実施例の車両用安全補助装置１０によれば、ビーム照射機１４によるレーザビームの安全性と、道路路面上の制動操舵回避不可能領域におけるレーザビームによる領域内描写の視認性との両立を図ることが可能である。
【００３９】
尚、制動操舵回避不可能領域と制動操舵回避可能領域との境界位置は、車両の速度に応じて変化する。具体的には、車速が大きいほど車両から離間する。かかる境界位置が車速に応じて変化するにもかかわらず、領域内描写の位置およびその照度が変化しないものとすると、レーザビームの安全性が確保されず、その描写の視認性の低下が招来するおそれがある。
【００４０】
そこで、本実施例においては、領域内描写の位置が、車速に応じて変化する制動操舵回避不可能領域と可能領域との境界までの距離に応じて変化するようにビーム照射機１４が駆動される。具体的には、この駆動は、ビーム照射機１４の光源から制動操舵回避不可能領域と制動操舵回避可能領域との境界位置までの距離Ｘ０と、その境界位置を通る直線上におけるビーム照射機１４の光源から投影すべき描写の位置までの距離Ｘ１との比が常に一定となるように、すなわち、制動操舵回避不可能領域を一定の倍率１／Ｋだけ縮小した相似形の領域の境界線上に領域内描写が投影されるように行われる。また、この際には、領域内描写の照度がその位置にかかわらず一定となるようにビーム照射機１４におけるレーザビームの光源出力が制御される。
【００４１】
このため、本実施例によれば、領域内描写を形成すべきレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度は最大許容照度ＥＭＰを超えないので、制動操舵回避可能領域に存在する歩行者等の眼にダメージを与えるのを回避することができ、レーザビームの安全性を確保することができる。また、本実施例によれば、車速の変化に伴って領域内描写の道路路面上の位置が変化しても、その領域内描写の照度は一定に維持されるので、領域内描写について常に安定した視認性を確保することができる。
【００４２】
また、車両が走行する際の安全性を向上させるためには、制動操舵回避不可能領域に投影される領域内描写をできるだけ遠方に形成することが好ましい。一方、領域内描写の視認性は道路路面上周辺の明るさに応じて異なる。具体的には、領域内描写の照度が一定であっても、その領域内描写の視認性は周辺が明るいほど低下し、周辺が暗いほど向上する。従って、周辺が暗い場合には、明るい場合に比して、領域内描写の照度を低下させると共に、その位置を遠方にすることとすれば、領域内描写の視認性を低下させることなく、車両走行時の安全性を向上させることが可能である。
【００４３】
そこで、本実施例においては、車両周辺の明るさが検知される。そして、その明るさが所定の暗さに至っていない場合には、通常どおり制動操舵回避不可能領域を一定の倍率１／Ｋだけ縮小した相似形の領域の境界線上に領域内描写が投影されるようにビーム照射機１４が駆動される。一方、周辺の明るさが所定の暗さに至っている場合には、制動操舵回避不可能領域を上記した倍率１／Ｋよりも“１”に近い倍率１／Ｌ（Ｋ＞Ｌ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線上に領域内描写が投影されるようにビーム照射機１４が駆動される。この際、ビーム照射機１４の駆動は、領域内描写の照度が上記（１）式に従って通常時に比して低くなるように行われる。
【００４４】
かかる構成においては、車両周辺が暗いとき、領域内描写の照度が車両周辺が明るいときに比して低くなるが、その明るさとの関係で領域内描写の視認性が低下することはなく一定に確保される。また、この際、領域内描写は、車両周辺が明るいときに比して遠方に投影される。このため、車両が走行する際の安全性が、領域内描写が車両近傍に投影される場合よりも向上する。従って、本実施例によれば、車両周辺の明るさに応じて領域内描写の投影位置を変更することで、その領域内描写の視認性を低下させることなく、車両走行時の安全性を向上させることができる。
【００４５】
図７は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてビームＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４６】
ステップ１００では、現時点における車速やヨーレート等の運動状態量に基づいて、車両の道路路面上における制動操舵回避不可能な領域と可能な領域との境界を算出し、制動操舵回避不可能領域を算出する処理が実行される。ステップ１０２では、車両周辺の明るさを検出する処理が実行される。
【００４７】
ステップ１０４では、上記ステップ１００で算出された制動操舵回避不可能領域の位置、及び、上記ステップ１０２で検出された車両周辺の明るさが所定の暗さに達しているか否かに基づいて、その制動操舵回避不可能領域内に投影すべき領域内描写の位置を特定する処理が実行される。具体的には、車両周辺の明るさが所定の暗さに達していない場合には、制動操舵回避不可能領域を倍率１／Ｋ（Ｋ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線上を領域内描写の位置として特定し、また、車両周辺の明るさが所定の暗さに達している場合には、制動操舵回避不可能領域を倍率１／Ｌ（Ｋ＞Ｌ＞１）だけ縮小した相似形の領域の境界線上を領域内描写の位置として特定する。
【００４８】
ステップ１０６では、上記ステップ１０４において位置特定した領域内描写の照度を特定する処理が実行される。具体的には、上記した（１）式に従って領域内描写の照度を最大許容照度ＥＭＰのＫ倍又はＬ倍（Ｋ，Ｌ＝（Ｘ０／Ｘ１）２）に設定する。
【００４９】
ステップ１０８では、上記ステップ１０４で特定された位置にかつ上記ステップ１０６で設定された照度で領域内描写が投影されるようにビーム照射機１４を駆動すると共に出力制御を行い、レーザビームを照射する処理が実行される。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５０】
上記図７に示すルーチンによれば、領域内描写の照度を人の眼に直射することが許容される最大許容照度ＥＭＰを超えたものとすることができる。上記の如く、一般に、制動操舵回避不可能領域は、歩行者等の人が存在しない領域であると考えられる。また、制動操舵回避不可能領域へ向けて照射されたレーザビームは道路路面上で結像された後、その反射光は多方向へ向けて拡散しつつ減衰するため、歩行者等が存在し得る制動操舵回避可能領域における照度は最大許容照度ＥＭＰ未満に抑えられる。更に、レーザビームによる照度は距離の二乗に反比例して小さくなるため、仮に車両の大きな挙動変化等に起因して、制動操舵回避不可能領域に投影すべき領域内描写を形成するレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度は最大許容照度ＥＭＰを超えない。従って、本実施例によれば、領域内描写の形成により歩行者等の眼にダメージを与えることは回避される。
【００５１】
本実施例においては、領域内描写の照度が上記の如く最大許容照度ＥＭＰを超えて高いので、制動操舵回避不可能領域に投影される領域内描写は人にとって視認し易く、これにより、車両走行上の安全性は向上する。従って、本実施例の車両用安全補助装置１０によれば、ビーム照射機１４により領域内描写を投影するに際し、レーザビームの安全性と視認性とを両立させることが可能となっている。
【００５２】
また、本実施例においては、車速に応じて位置変化する制動操舵回避不可能領域に合わせて領域内描写の位置を変化させるので、その領域内描写を形成すべきレーザビームがその領域外へ照射されたとしても、その地点における照度が最大許容照度ＥＭＰを超えることはない。このため、制動操舵回避可能領域に存在する歩行者等の眼にダメージを与えることを確実に回避することができ、領域内描写の形成のために照射するレーザビームの安全性を確実に確保することが可能となっている。
【００５３】
また、本実施例においては、車速の変化に伴って領域内描写の道路路面上の位置が変化しても、その領域内描写の照度を一定に維持するので、制動操舵回避不可能領域内に投影される領域内描写について常に安定した視認性を確保することが可能となっている。
【００５４】
更に、本実施例においては、車両周辺の明るさに応じて領域内描写の位置を制動操舵回避不可能領域内において変化させるので、具体的には、車両周辺の明るさが所定の暗さに達している場合には領域内描写を所定の暗さに達していない場合に比して遠方に投影するので、車両が走行する際の安全性を向上させることができる。尚、この際、車両周辺の明るさが所定の暗さに達しており、周辺が暗いときは、明るいときに比べて領域内描写の照度が低くなるが、周辺が暗いために相対的には領域内描写の視認性が低下することは回避される。従って、本実施例によれば、車両周辺の明るさに応じて領域内描写の投影位置を変更することで、その領域内描写の視認性を低下させることなく、車両走行時の安全性を向上させることが可能となっている。
【００５５】
尚、上記の実施例においては、ビーム照射機１４が特許請求の範囲に記載した「ビーム照射手段」に相当していると共に、ビームＥＣＵ２２が車速に応じて変化する制動操舵回避不可能領域と可能領域との境界位置までの距離に応じて領域内描写の位置を変化させることにより特許請求の範囲に記載した「第１の照射位置変更手段」が、車両周辺の明るさが所定の暗さか否かに応じて領域内描写の位置を変化させることにより特許請求の範囲に記載した「第２の照射位置変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００５６】
ところで、上記の実施例においては、制動操舵回避不可能領域に投影すべき領域内描写の形状を、その制動操舵回避不可能領域を所定の倍率だけ縮小した相似形とすることとしているが、別の所定形状とすることとしてもよい。
【００５７】
また、上記の実施例においては、車両前部にビーム照射機１４を一つ設け、ビーム発生器１６から所定のビーム角広がりを持つレーザビームを照射した後に、回折光学素子２０を用いて道路路面上で結像させることにより所望のレーザパターンを形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つ以上のビーム照射機１４を設け、各々からのレーザビームを道路路面上で結像させることにより所望のレーザパターンを形成することとしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施例においては、車両周辺の明るさが所定の暗さに達しているか否かに応じて２段階に領域内描写の投影位置および照度を変化させることとしているが、その明るさに応じた３以上の多段階に領域内描写の投影位置および照度を変化させることとしてもよい。
【００５９】
更に、上記の実施例においては、道路路面そのものにおける領域内描写の照度および領域外描写の照度が上記した（１）式に示す条件を満たすようにレーザビームの照射を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、道路路面を鉛直上方に投影した空中空間における照度が（１）式に示す条件を満たすようにレーザビームの照射を行うこととしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１及び６記載の発明によれば、レーザビームの安全性と道路路面上の制動・操舵回避可能な領域におけるレーザビームによる描写の視認性との両立を図ることができる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、レーザビームが制動・操舵回避可能な領域に照射される場合にも、その描写位置における照度が最大許容照度を超えるのを回避することができるので、レーザビームの安全性を確実に確保することができる。
【００６２】
請求項３記載の発明によれば、レーザビームの照射により人の眼にダメージを与えるのを防止することができる。
【００６３】
請求項４記載の発明によれば、制動・操舵回避可能な領域における描写の視認性を向上しつつ、レーザビームの照射により人の眼にダメージを与えるのを防止することができる。
【００６４】
請求項５記載の発明によれば、各々の基点から照射するレーザビームのレベルを低く抑えつつ、道路路面上の結像点における照度を高くすることができ、これにより、レーザビームの安全性と道路路面上のレーザビームによる描写の視認性とを両立させることができる。
【００６５】
また、請求項７記載の発明によれば、レーザビームによる描写の視認性を一定に確保しつつ人にダメージを与えない範囲で、車両のビーム光源からレーザビームによる描写位置までの距離を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用安全補助装置の構成図である。
【図２】本実施例の車両用安全補助装置を構成する部品の車両搭載位置を説明するための図である。
【図３】車両走行時に形成される制動操舵回避不可能領域を説明するための図である。
【図４】本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両真上から見た際の図である。
【図５】本実施例においてレーザパターンとして道路路面上に投影すべき描写を車両斜め前方から見た際の図である。
【図６】レーザビームの照射により歩行者にダメージを与えるか否かを説明するための図である。
【図７】本実施例においてビーム照射機を駆動すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車両用安全補助装置
１２ 車両
１４ ビーム照射機
２２ ビーム用電子制御ユニット（ビームＥＣＵ）
Claims (7)
- 道路路面上にレーザビームを照射するビーム照射手段を備える車両用安全補助装置であって、
前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な道路路面上の領域における照度が、制動・操舵回避可能な道路路面上の領域における照度に比べて高くなるようにレーザビームを照射することを特徴とする車両用安全補助装置。 - 前記ビーム照射手段は、人の眼に直射することが許容される最大許容照度をＥＭＰ、ビーム光源から道路路面上の車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な領域と制動・操舵回避可能な領域との境界までの距離をＸ０、ビーム光源からレーザビームを照射すべき位置までの距離をＸ１、及び、該位置における照度をＥとした場合、Ｅ≦ＥＭＰ×（Ｘ０／Ｘ１）２が満たされるようにレーザビームを照射することを特徴とする請求項１記載の車両用安全補助装置。
- 道路路面上にレーザビームを照射するビーム照射手段を備える車両用安全補助装置であって、
前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避可能な道路路面上の領域には人の眼に直射することが許容される最大許容照度を超えないレベルのレーザビームを照射することを特徴とする車両用安全補助装置。 - 前記ビーム照射手段は、車両走行状態に応じた制動・操舵回避不可能な道路路面上の領域には前記最大許容照度を超えるレベルのレーザビームを照射することを特徴とする請求項３記載の車両用安全補助装置。
- 前記ビーム照射手段は、複数の異なる基点からそれぞれ道路路面上の共通の結像点にレーザビームを照射することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の車両用安全補助装置。
- 前記ビーム照射手段によりレーザビームを照射すべき道路路面上の位置を、車速に応じて変化する制動・操舵回避不可能な領域と制動・操舵回避可能な領域との境界までの距離に応じて変化させる第１の照射位置変更手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の車両用安全補助装置。
- 前記ビーム照射手段によりレーザビームを照射すべき道路路面上の位置を周辺の明るさに応じて変化させる第２の照射位置変更手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の車両用安全補助装置。
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