JP2007176428A

JP2007176428A - 車両用前照灯装置

Info

Publication number: JP2007176428A
Application number: JP2005379369A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sugimoto; 敏男杉本; Ayako Goto; 亜矢子後藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12
Also published as: DE102006060709A1; US20070147056A1

Abstract

【課題】旋回路進入前の直線部分において光軸方向の急激な変化を抑制しつつ先行して前照灯をスイブル動作させることが可能な車両用前照灯装置を提供する。
【解決手段】自車位置前方に存在する旋回路の一定曲率半径Ｒを取得し、旋回路の一定曲率半径Ｒに基づいて一定曲率半径Ｒよりも大きい仮想半径Ｒｃを設定し、旋回路の入口より手前の直線区間において仮想半径Ｒｃに応じたスイブル角θに基づいてヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒをスイブル動作させる。よって、旋回路進入前にヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸方向が急激に変化することを抑制しつつ、運転者の視線方向における視認性を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の前照灯の光軸を水平方向に変化させるスイブル動作を実行可能に構成された車両用前照灯装置に関するものである。

従来より、ヘッドランプの照射方向(すなわち、光軸)を変化させることにより、運転者が見たい方向を照射するためにＡＦＳ（アダプティブ・フロントライティングシステム）が提案されている。ＡＦＳは、ヘッドランプの光軸変化方向の違いからレベリング機能(鉛直方向変化)及びスイブル機能(水平方向変化)の二つの機能を包括している。

これらのうち、スイブル機能では、ヘッドランプ点灯信号・車速・操舵角等を入力させてスイブル角を演算し、ヘッドランプ光軸を変化させるアクチュエータをスイブル角へ駆動する制御が行われる。例えば、右旋回路なら右方向、左旋回路なら左方向にヘッドライトの光軸を変化させて、夜間走行時等において車両進行方向における視認性が向上される（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、前記従来のシステムでは、ステアリングの操舵角によってヘッドランプ光軸が左右方向に作動制御されるため、例えば、前方に旋回路が存在する道路を走行する場合、車両が旋回路手前の位置にあって直進状態にある時は運転者は前方旋回路の内側を見る行動をとり、そして、車両が旋回路入口付近になってステアリング操作を開始する関係上、この旋回路入口付近でステアリング操作に伴ってヘッドランプ光軸が旋回路内側となるように作動しても照射タイミングが遅れてしまうという問題がある。このような問題に鑑みて、ナビゲーション装置との協調により、自車が旋回路進入を行う少し手前からヘッドランプ光軸を旋回路内側方向に先行スイブル動作させる旨の技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この従来技術によれば、運転者が視認したい所に事前にヘッドランプ光を照射できて視認性をより向上させることができるという利点がある。図７は、従来技術における先行スイブル動作を示す模式図であり、先行スイブル動作が有る場合と無い場合とを表している。
特開２００３−７２４６０号公報特開２００２−５２９７６号公報

しかしながら、上述したナビゲーション装置と協調して先行スイブル動作を行う従来技術では、自車が道路の直線部分を走行中にヘッドランプ光軸方向が前方旋回路の一定曲率半径に基づくスイブル角まで一気に変化するため、対向車の運転者にヘッドランプの眩しさを与えたり（図７参照）、急激なヘッドランプ光軸の変化によって自車の運転者にも違和感を与える可能性があるという問題が考えられる。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、旋回路進入前の直線部分において光軸方向の急激な変化を抑制しつつ先行して前照灯をスイブル動作させることが可能な車両用前照灯装置を提供することを解決すべき課題とする。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．車両前方を照明する前照灯と、その前照灯の光軸方向を水平方向にスイブル動作させるためのアクチュエータと、車両前方の前方道路情報を検出する道路情報検出手段とを備え、自車位置前方に存在する旋回路の入口より手前で予め前記前照灯をスイブル動作させるようにした車両用前照灯装置であって、
自車位置前方に存在する旋回路の一定曲率半径を取得する旋回路曲率半径取得手段と、
前記旋回路の一定曲率半径に基づいて、その一定曲率半径よりも大きい仮想半径を設定する仮想半径設定手段と、
前記旋回路の入口より手前の所定区間において前記仮想半径に応じたスイブル角に基づいて前記前照灯をスイブル動作させる先行スイブル制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用前照灯装置。

手段１によれば、旋回路曲率半径取得手段が、自車位置前方に存在する旋回路の一定曲率半径を取得し、仮想半径設定手段が、旋回路の一定曲率半径に基づいて一定曲率半径よりも大きい仮想半径を設定し、先行スイブル制御手段が、旋回路の入口より手前の所定区間において仮想半径に応じたスイブル角に基づいて前照灯をスイブル動作させる。よって、旋回路進入前に前照灯の光軸方向が急激に変化することを抑制しつつ、運転者の視線方向における視認性を向上させることができる。これにより、対向車の運転者に前照灯の眩しさを与えたり、急激な前照灯光軸の変化によって自車の運転者にも違和感を与えることを防止することができる。

２．前記仮想半径設定手段は、前記所定区間において前記旋回路に接続可能な緩和曲線を仮想的に設定すると共に、前記緩和曲線上の自車位置における曲率半径を前記仮想半径として設定することを特徴とする手段１に記載の車両用前照灯装置。

手段２によれば、仮想半径設定手段が、所定区間において旋回路に接続可能な緩和曲線を仮想的に設定すると共に、緩和曲線上の自車位置における曲率半径を仮想半径として設定するので、現実に緩和曲線が接続されている旋回路はもとより、現実には緩和曲線が接続されていない旋回路に対しても、仮想的に接続した緩和曲線の形状に応じて緩やかに前照灯をスイブル動作させることができる。

３．前記緩和曲線は、前記旋回路の一定曲率半径及び設計速度に基づいて設定されたクロソイド曲線であり、
前記仮想半径設定手段は、前記クロソイド曲線上の自車位置における曲率半径を前記仮想半径として設定することを特徴とする手段２に記載の車両用前照灯装置。

手段３によれば、仮想半径設定手段が、旋回路の一定曲率半径及び設計速度に基づいて設定されたクロソイド曲線上の自車位置における曲率半径を仮想半径として設定するので、旋回路に仮想的に接続したクロソイド曲線の形状に応じて緩やかに前照灯をスイブル動作させることができる。

４．前記仮想半径設定手段は、前記旋回路の一定曲率半径に所定の演算を施した結果を前記仮想半径として設定することを特徴とする手段１に記載の車両用前照灯装置。

手段４によれば、仮想半径設定手段が、旋回路の一定曲率半径に所定の演算を施した結果を仮想半径として設定するので、複雑な計算処理を行うことなく一定曲率半径よりも大きい仮想半径を簡単に設定することができ、スイブル制御手段は、仮想半径に応じたスイブル角に基づいて前照灯をスイブル動作させることができる。

５．前記仮想半径設定手段は、前記所定区間において自車位置が前記旋回路の入口に接近するのに従って前記仮想半径の大きさを漸減させることを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の車両用前照灯装置。

手段５によれば、仮想半径設定手段が、所定区間において自車位置が旋回路の入口に接近するのに従って仮想半径の大きさを漸減させることにより、先行スイブル制御手段が、自車位置が旋回路の入口に接近するのに従ってスイブル角を漸増させつつ前照灯をスイブル動作させるので、旋回路進入前に前照灯の光軸方向が急激に変化することを抑制しつつ、運転者の視線方向における視認性を確実に向上させることができる。

以下、本発明を具体化した車両用前照灯装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の車両用前照灯装置１のシステム構成を示すブロック図である。

図１において、車両の前面には前照灯として左右のヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒが配設されている。また、車両室内には、ヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒを点灯／消灯するためのヘッドランプ点灯スイッチ１７が配設されている。尚、ヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒが本発明の前照灯を構成するものである。

ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ:電子制御ユニット）２０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ２１、制御プログラムを格納したＲＯＭ２２、各種データを格納するＲＡＭ２３及び入出力回路２５等からなり、ヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの各アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの駆動制御を行うための制御回路として構成されている。

ナビゲーション装置３０は、道路情報を記憶する図示しない記憶装置や車両室内の運転席から見易い位置に配置されたタッチパネル式ディスプレイ３０ａ等を有し、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）を利用して自車位置を予測し、タッチパネル式ディスプレイ３０ａに地図及び自車位置を表示するように構成した装置である。また、ナビゲーション装置３０において記憶される道路情報には、旋回路の位置、長さ、一定曲率半径に関する情報が含まれており、自車位置の前方に存在する旋回路を検出可能となっている。

ＥＣＵ２０には、車速を検出する車速センサ１４からの出力信号、ステアリングホイール１５の操舵角を検出する操舵角センサ１６からの出力信号、ヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒを点灯するヘッドランプ点灯スイッチ１７からの出力信号、ナビゲーション装置３０より出力される旋回路の位置、長さ、一定曲率半径に関する情報、その他の各種センサ信号が入力されている。そして、ＥＣＵ２０は、車速センサ１４からの出力信号及び操舵角センサ１６からの出力信号とに基づいて目標スイブル角（アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒ駆動後のヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸が車両軸に対してなす角）を演算し、その出力信号が車両の左右のヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの各アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒに入力されて駆動されることにより、左右のヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸方向が車両のステアリング操作に連動して運転者の視線方向へ調整される。尚、車速及び操舵角に基づいてスイブル角を求める方法は、公知となっている従来の演算方法と同様であるので、本明細書では詳細な説明を省略する。

次に、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１によって実行される旋回路手前の直線区間における先行スイブル制御処理の内容について、図２乃至図６を参照しつつ説明する。図２は、車両用前照灯装置１における先行スイブル制御処理の流れを示すフローチャートである。図３は、車両が前方の旋回路に向かって走行する様子を示す模式図である。図４は、後述するクロソイド曲線の始点Ｐ１からの距離Ｘとクロソイド曲線の曲率半径Ｒｃとの関係を示すグラフである。図５は、曲率半径とスイブル角θとの関係を表すマップの一例である。図６は、アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの駆動によるヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸方向の変化の一例を示す模式図であり、同図（ａ）は図３のＰ１における状態を、同図（ｂ）はＰ２における状態を、同図（ｃ）はＰ３における状態をそれぞれ示している。また、図２のフローチャートの内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ２２に格納されており、ＣＰＵ２１はこの制御プログラムをＲＯＭ２２より読み出して実行する。

図２のフローチャートにおいて、まず、ナビゲーション装置３０から自車位置前方に存在する旋回路の一定曲率半径Ｒの情報を取得する（ステップ１。以下、Ｓ１と略記する。他のステップも同様。）。続いて、一定曲率半径Ｒ情報の有無を判定し（Ｓ２）、一定曲率半径Ｒ情報無しと判定された場合（Ｓ２：Ｎｏ）、本ルーチンの処理を終了する。

Ｓ２で、一定曲率半径Ｒ情報有りと判定された場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、一定曲率半径Ｒが閾値Ｒｔｈ以下であるか否かが判定される（Ｓ３）。ここで、閾値Ｒｔｈは、例えば、２００ｍに設定される。Ｓ２で、一定曲率半径Ｒが閾値Ｒｔｈを超えている場合（Ｓ３：Ｎｏ）、本ルーチンの処理を終了する。尚、一定曲率半径Ｒが閾値Ｒｔｈを超えている場合にヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒのスイブル動作を実行しないのは、一定曲率半径Ｒの大きな旋回路に進入する場合には運転者の視線方向の移動角度が小さく、先行してヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒをスイブル動作させる必要性が低いからである。

Ｓ２で、曲率一定半径Ｒが閾値Ｒｔｈ以下である場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、クロソイド計算処理を実行する（Ｓ４）。クロソイド計算処理は、自車位置前方に存在する旋回路に仮想的に接続されるクロソイド曲線のパラメータ及び曲線長を求めると共に、クロソイド曲線上の自車位置における曲率半径Ｒｃを求める処理である。尚、クロソイド曲線とは、緩和曲線の一種であって、車速を一定としステアリングを一定の角速度で旋回したときに車両が描く軌跡である。クロソイド曲線は、曲率半径Ｒｃと曲線長Ｌとが反比例し、Ｒｃ×Ｌ＝Ａ²と表される（Ａは定数であり、パラメータと称される）。以下、クロソイド計算処理の内容についてより具体的に説明する。

クロソイド計算処理では、まず、表１に示すパラメータＡ参照テーブルを用いて、旋回路の設計速度に対応するクロソイド曲線ＣのパラメータＡを求める。例えば、道路構造令に基づいて旋回路が設計速度６０［ｋｍ／ｈ］に設定されている場合、パラメータＡの値は９０となる。

次に、パラメータＡ及び一定曲率半径Ｒを用いて、クロソイド曲線Ｃの曲線長Ｌを、Ｌ＝Ａ²／Ｒによって算出する。例えば、上述した例で、旋回路の一定曲率半径Ｒ＝７０［ｍ］である場合、クロソイド曲線Ｃの曲線長Ｌ＝９０²／７０≒１１５．７［ｍ］と算出される。図３の模式図では、旋回路にクロソイド曲線Ｃを仮想的に接続した様子が示されている。

次に、クロソイド曲線Ｃ上の自車位置における曲率半径Ｒｃを求める。クロソイド曲線Ｃの曲率半径Ｒｃは、クロソイド曲線Ｃの始点Ｐ１から自車位置までの距離Ｘの関数として表現可能であり、例えば、Ｒｃ＝Ｆ（Ｘ）のように表現され、ＸとＲｃとの関係は図４に示すグラフのように表される。尚、関数ＦをパラメータＡ及び曲線長Ｌに基づいて求める計算方法は公知であるため、ここでは詳述しない。

ここで、クロソイド曲線Ｃの始点Ｐ１では、曲率半径Ｒｃ＝Ｆ（０）＝∞となり、クロソイド曲線Ｃの終点Ｐ３では、曲率半径Ｒｃ＝Ｆ（Ｌ）＝Ｒとなる（図４参照）。上述した例では、クロソイド曲線Ｃの曲率半径Ｒｃは、クロソイド曲線Ｃの始点Ｐ１（旋回路の入口から１１５．７［ｍ］手前の位置）から終点Ｐ３（旋回路の入口）に向かうに従って無限大から７０［ｍ」まで漸減する。

次に、Ｓ４のクロソイド計算処理で求められた曲率半径Ｒｃに基づいてスイブル角θを求める（Ｓ５）。スイブル角θは、例えば、図５に示す曲率半径とスイブル角θとの関係を表すマップによって求められる。

最後に、Ｓ５で求められたスイブル角θに基づいて各アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒを駆動してヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒのスイブル動作を実行し（Ｓ６）、本ルーチンの処理を終了する。

そして、自車位置前方に旋回路が存在する直線区間を走行している間、本ルーチンが繰り返し呼び出されて実行されることにより、自車位置が旋回路の入口に接近するのに従ってスイブル角θを漸増させつつヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの先行スイブル動作が実行されることになる。すなわち、図６（ａ）に示すように、自車位置が図３におけるクロソイド曲線Ｃの始点Ｐ１にあるとき、スイブル角θ＝０である。また、図６（ｂ）に示すように、自車位置が図３のＰ２にあるとき、スイブル角θ＝θ_m（但し、０＜θ_m＜θ_r、θ_rは曲率一定半径Ｒに対応するスイブル角）である。さらに、図６（ｃ）に示すように、自車位置が図３のＰ３にあるとき、スイブル角θ＝θ_rである。

尚、Ｓ１の処理が、本発明の旋回路曲率半径取得手段として、Ｓ４の処理が、仮想半径設定手段として、Ｓ５及びＳ６の処理が、先行スイブル制御手段としてそれぞれ機能するものである。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、自車位置前方に存在する旋回路の一定曲率半径Ｒを取得し（図２フローチャートＳ１）、旋回路の一定曲率半径Ｒに基づいて一定曲率半径Ｒよりも大きい仮想半径Ｒｃを設定し（Ｓ４）、旋回路の入口より手前の直線区間において仮想半径Ｒｃに応じたスイブル角θに基づいてヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒをスイブル動作させる（Ｓ５〜Ｓ６）。よって、旋回路進入前にヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸方向が急激に変化することを抑制しつつ、運転者の視線方向における視認性を向上させることができる。これにより、対向車の運転者に前照灯の眩しさを与えたり、急激なヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸変化によって自車の運転者にも違和感を与えることを防止することができる。

特に、直線区間において旋回路に接続可能な緩和曲線として旋回路の一定曲率半径Ｒ及び設計速度に基づくクロソイド曲線Ｃを仮想的に設定すると共に、クロソイド曲線Ｃ上の自車位置における曲率半径Ｒｃを仮想半径として設定するので（Ｓ４）、現実に緩和曲線が接続されている旋回路はもとより、現実には緩和曲線が接続されていない旋回路に対しても、仮想的に接続した緩和曲線（すなわち、クロソイド曲線Ｃ）の形状に応じて緩やかにヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒをスイブル動作させることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

例えば、前記実施形態では、直線区間において旋回路に接続可能なクロソイド曲線Ｃを仮想的に設定し、クロソイド曲線Ｃ上の自車位置における曲率半径Ｒｃを仮想半径として設定する例を示したが、より簡単な処理で仮想半径Ｒｃを設定する構成としてもよい。例えば、上述したフローチャートにおけるＳ４の処理に代えて、旋回路の一定曲率半径Ｒに所定の演算を施した結果を仮想半径Ｒｃとして設定する処理を行うようにしてもよい。具体的には、一定曲率半径Ｒに１以上である所定の係数値を乗じた結果を仮想半径Ｒｃとして設定してもよい。或いは、一定曲率半径Ｒに０以上である所定の加算値を加えた結果を仮想半径Ｒｃとして設定してもよい。本変形例によれば、複雑な計算処理を行うことなく一定曲率半径Ｒよりも大きい仮想半径Ｒｃを簡単に設定することができる。

尚、これらの演算処理では、自車位置が旋回路の入口に接近するのに従って仮想半径Ｒｃの大きさが漸減するように、上述した所定の係数値や所定の加算値を変化させることが好ましい。直線区間において自車位置が旋回路の入口に接近するのに従って仮想半径の大きさを漸減させることによりスイブル角θが漸増するので、旋回路進入前にヘッドランプ１０Ｌ，１０Ｒの光軸方向が急激に変化することを抑制しつつ、運転者の視線方向における視認性を確実に向上させることができる。

本発明は、ナビゲーション装置との協調により前照灯の光軸を水平方向に変化させるスイブル動作を実行可能に構成された車両用前照灯装置に適用可能である。

本発明の一実施形態の車両用前照灯装置のシステム構成を示すブロック図である。先行スイブル制御処理の流れを示すフローチャートである。車両が前方の旋回路に向かって走行する様子を示す模式図である。クロソイド曲線の始点からの距離とクロソイド曲線の曲率半径との関係を示すグラフである。曲率半径とスイブル角との関係を表すマップの一例である。アクチュエータの駆動によるヘッドランプの光軸方向の変化の一例を示す模式図であり、（ａ）は図３のＰ１における状態を、（ｂ）はＰ２における状態を、（ｃ）はＰ３における状態をそれぞれ示している。従来技術における先行スイブル動作を示す模式図である。

符号の説明

１車両用前照灯装置
１０Ｌヘッドランプ（前照灯）
１０Ｒヘッドランプ（前照灯）
１２Ｌアクチュエータ
１２Ｒアクチュエータ
３０ナビゲーション装置

Claims

車両前方を照明する前照灯と、その前照灯の光軸方向を水平方向にスイブル動作させるためのアクチュエータと、前記車両の前方の前方道路情報を検出する道路情報検出手段とを備え、自車位置前方に存在する旋回路の入口より手前で予め前記前照灯をスイブル動作させるようにした車両用前照灯装置であって、
自車位置前方に存在する旋回路の一定曲率半径を取得する旋回路曲率半径取得手段と、
前記旋回路の一定曲率半径に基づいて、その一定曲率半径よりも大きい仮想半径を設定する仮想半径設定手段と、
前記旋回路の入口より手前の所定区間において前記仮想半径に応じたスイブル角に基づいて前記前照灯をスイブル動作させる先行スイブル制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用前照灯装置。
前記仮想半径設定手段は、前記所定区間において前記旋回路に接続可能な緩和曲線を仮想的に設定すると共に、前記緩和曲線上の自車位置における曲率半径を前記仮想半径として設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
前記緩和曲線は、前記旋回路の一定曲率半径及び設計速度に基づいて設定されたクロソイド曲線であり、
前記仮想半径設定手段は、前記クロソイド曲線上の自車位置における曲率半径を前記仮想半径として設定することを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯装置。
前記仮想半径設定手段は、前記旋回路の一定曲率半径に所定の演算を施した結果を前記仮想半径として設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
前記仮想半径設定手段は、前記所定区間において自車位置が前記旋回路の入口に接近するのに従って前記仮想半径の大きさを漸減させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用前照灯装置。