JP2010529932A - 運転者支援機能付きの照明システム - Google Patents

Abstract

本出願では、適応型クルーズコントロール、ブラインドスポット、およびプリクラッシュアシスト（ｐｒｅ−ｃｒａｓｈ ａｓｓｉｓｔ）のような運転者支援用途のために、自動車、トラック、歩行者、および他のユーザーなどの障害物の存在を感知し、および／または自動車、トラック、歩行者、および他のユーザーなどの障害物の速度を測定するための検出機能を、例えば、ヘッドライト、テールライト、センターハイマウントストップランプ（ｃｅｎｔｒｅ ｈｉｇｈ ｍｏｕｎｔ ｓｔｏｐ ｌａｍｐ）（ＣＨＭＳＬ）、および車内灯として車両照明モジュールに付加する。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、第１の機能として照明用の光源として使用され、また第２の機能として検出サブシステム用の光源としてパルス動作するかまたは変調されるようにできる。

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、２００７年６月１８日に出願した米国仮出願第６０／９４４，６５７号の優先権を主張するものである。

本出願は、自動車産業において使用される照明システムに関するものであり、より具体的には運転者支援機能を備える際に使用するために制御される照明システムに関するものである。

毎年米国では、ハイウェイの交通事故で多くの死亡者および負傷者が発生している。事故の多くは数秒以内の注意不足が原因であるため、交通事故では注意散漫が重要な要因である。

運転者支援のため現在、市場にはいくつかの障害物検知システムが出回っており、これらはレーダー、ライダー、超音波、さらにはマシンビジョンを利用している。しかし、これらの技術はどれも、比較的高価であるため、量販車種では標準装備されていない。駐車補助用の超音波システムは、市場に無視できないくらいには浸透しているが、この技術の性能は、適応型クルーズコントロール（ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ）、ブラインドスポットモニタリング（ｂｌｉｎｄ ｓｐｏｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）、プリクラッシュシステム（ｐｒｅ−ｃｒａｓｈ ｓｙｓｔｅｍｓ）のような他の用途については十分に役立つものとはいえない。

センサー感知データが、運転者支援システムにとって鍵となる要素であり、その価値は、性能、統合、コスト、信頼性、および耐久性によって決まる。

本出願の目的は、運転者支援システム用に障害物または存在を検出する機能を新規性のある照明システムに装備することである。

本出願のさらなる目的は、運転者支援システム用に障害物または存在を検出するための新規性のある方法を提供することである。

そこで、第１の特徴によれば、車両の運転者に対し運転者支援を行うための方法が提供され、この方法は、１）可視光を放射し、車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する機能を有する、可視光源を持つ車両を提供することと、２）可視光を所定のモードで放射するように可視光源を駆動し、所定のモードの可視光が人間の肉眼に見えこれにより車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する前記機能を維持することと、３）物体からの放射可視光の反射／後方散乱を受け取ることと、４）受け取った反射／後方散乱および所定のモードに応じて物体の存在および位置のうちの少なくとも一方を識別することと、５）物体の存在および位置のうちの少なくとも一方に応じて車両の運転者との相互作用および車両の動作のうちの少なくとも一方を活性化することとを含む。

さらに第１の特徴によれば、この方法は、既存の車両用ライトに、可視光源を駆動するための光源コントローラおよび物体から放射された可視光の反射／後方散乱を受け取るための検出器を後付けすることをさらに含む。

さらに第１の特徴によれば、所定のモードで可視光源を駆動することは、可視光を脈動させることと変調することのうちの少なくとも一方を含む。

さらに第１の特徴によれば、反射／後方散乱を受け取ることは、与えられた光波長のフィルタ処理を含む。

さらに第１の特徴によれば、物体の存在および位置のうちの少なくとも一方を識別することは、可視光を放射してから物体からの反射／後方散乱を受け取るまでの時間遅延を測定することによって物体の少なくとも距離を計算することを含む。

さらに第１の特徴によれば、距離を計算することは、この距離を連続的に計算して物体の速度を計算することを含む。

さらに第１の特徴によれば、この方法は、ａ）車両用ライトに関連して補助光源を備えることと、ｂ）他の所定のモードで補助光源を駆動して補助光を放射することと、ｃ）物体からの補助光の反射／後方散乱を受け取ることと、ｄ）補助光から受け取った反射／後方散乱および他の所定のモードに応じて物体の存在および位置のうちの少なくとも一方を識別することと、ｅ）物体の存在または位置に応じて車両の運転者との相互作用または車両の動作を活性化することとをさらに含む。

さらに第１の特徴によれば、補助光源を駆動することは、人間の肉眼には見えない光を放射するように補助光源を駆動することを含む。

さらに第１の特徴によれば、所定のモードで可視光を放射するように可視光源を駆動することは、５０ｎｓ未満の幅を持つ光パルスを出力するように発光ダイオードにパルス発生動作をさせることを含む。

さらに第１の特徴によれば、車両の運転者との相互作用を活性化することは、車両のダッシュボード上にあるインジケータを活性化することを含む。

さらに第１の特徴によれば、車両の動作を活性化することは、車両のクラクションを鳴らすこと、車両のブレーキを制御すること、車両のステアリングを制御すること、車両の速度を調節すること、可視光の光度を調節すること、警告光を放射すること、車両の運転席内に警告音を鳴らすことのうちの少なくとも１つを行うことを含む。

さらに第１の特徴によれば、所定のモードで可視光を放射するように可視光源を駆動することは、他の車両によって放射された可視光からの干渉を回避するために一意的なシグネチャ変調を使用することを含む。

さらに第１の特徴によれば、他の所定のモードで光を放射するように補助光源を駆動することは、他の車両によって放射された光からの干渉を回避するために一意的なシグネチャ変調を使用することを含む。

第２の特徴によれば、運転者支援照明システムが実現され、このシステムは、１）可視光を放射し、車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する可視光放射機能を有する、光源と、２）所定のモードで可視光を放射するように光源を駆動するための光源コントローラであって、車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する前記機能を光源が維持するように光源コントローラによって駆動されている間に光が人間の肉眼に見えたままである、光源コントローラと、３）物体によって反射／後方散乱された可視光を検出し検出データを生成するように適合された光学検出器と、４）光学検出器から検出データを受け取り、所定のモードおよび検出データに応じて物体の存在および位置のうちの少なくとも一方に関連付けられているデータ出力を生成するデータ／信号プロセッサと、５）車両の運転者との相互作用および車両の動作のうちの少なくとも一方を前記データ出力に応じて活性化するための運転者支援プロセッサシステムとを備える。

さらに第２の特徴によれば、データ／信号プロセッサは、運転者支援プロセッサシステムからのコマンドに応じて光度を調節するように光源を制御する。

さらに第２の特徴によれば、光学検出器は、それぞれが特定の角度ゾーンを検出する複数の副検出器を備える。

さらに第２の特徴によれば、システムは、光源の放射光の照射範囲内で光学検出器の視野の走査動作を行わせるための光学検出器に関連する走査機構をさらに備える。

さらに第２の特徴によれば、光学検出器は、複数の副検出器を並べたアレイを備える。

さらに第２の特徴によれば、光源コントローラは、所定のモードで可視光源を駆動するためのパルス／変調ドライバを備える。

さらに第２の特徴によれば、光源コントローラは、車両の環境に光を照射するかまたは信号を放射するのに適した光度の光を放射するように光源を駆動するための照明ドライバを備える。

さらに第２の特徴によれば、光源は、複数の光を有しており、光源のそれらの光のうちの少なくとも１つの光は道路を照らすように照明ドライバによって駆動され、その一方で、光源のそれらの光のうちの少なくとも他の１つの光は所定のモードで可視光を放射するようにパルス／変調ドライバによって駆動される。

さらに第２の特徴によれば、光学検出器は、反射／後方散乱可視光の与えられた光波長のフィルタ処理を行うフィルタ処理デバイスを有する。

さらに第２の特徴によれば、システムは、可視光源と同時に他の所定のモードで補助光を放射するための補助光源をさらに備え、物体から受け取った補助光の反射／後方散乱は物体に関連する前記データ出力を生成するために使用される。

さらに第２の特徴によれば、補助光源は、非可視光源を備える。

さらに第２の特徴によれば、前記光源は、発光ダイオード光源を備える。

さらに第２の特徴によれば、前記運転者支援プロセッサシステムは、車両のダッシュボード上で信号を放射することによって車両の運転者との相互作用を活性化する。

さらに第２の特徴によれば、前記運転者支援プロセッサシステムは、車両のクラクションを鳴らすこと、車両のブレーキを制御すること、車両のステアリングを制御すること、車両の速度を調節すること、可視光の光度を調節すること、警告光を放射すること、車両の運転席内に警告音を鳴らすことのうちの少なくとも１つによって車両の動作を活性化する。

本出願では、適応型クルーズコントロール、ブラインドスポット、およびプリクラッシュアシスト（ｐｒｅ−ｃｒａｓｈ ａｓｓｉｓｔ）のような運転者支援用途のために、自動車、トラック、歩行者、および他のユーザーなどの障害物の存在を感知し、および／または自動車、トラック、歩行者、および他のユーザーなどの障害物の速度を測定するための検出機能を、例えば、ヘッドライト、テールライト、センターハイマウントストップランプ（ｃｅｎｔｒｅ ｈｉｇｈ ｍｏｕｎｔ ｓｔｏｐ ｌａｍｐ）（ＣＨＭＳＬ）、および車内灯として車両照明モジュールに付加する。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、第１の機能として照明用の光源として使用され、また第２の機能として検出サブシステム用の光源としてパルス動作するかまたは変調されるようにできる。レーザーなどの他の光源も、照明システムに組み込み、検出サブシステム用の光源として使用できる。

さらに、雪、雨、埃、煙、および霧などの粒子を検出し、現在の気象状態に関する情報を提供する機能も開示する。

自動車用途に関して障害物または存在を検出する機能を持つ照明システムを例示するブロック図である。 複数の検出器を備える、図１の物体検出照明システムに関する例示的なセンサー構成を示す略図である。 車両において使用されるような、図２Ａのセンサー構成を示す略図である。 図２Ａのセンサー構成および図１のような他の照明システムを備える車両の略図である。 走査機構を備える、図１の物体検出照明システムに関する他のセンサー構成を示す略図である。 検出器アレイを使用する、図１の物体検出照明システムに関する他のセンサー構成を示す略図である。 光源アレイを使用する、図１の物体検出照明システムに関する他のセンサー構成を示す略図である。 図１の物体検出照明システムを使用する異なる車両によって放射される信号を区別するために使用される例示的なシグネチャ変調を示す略図である。

図１を参照すると、好ましい一実施形態による自動車用途用の物体検出照明システムが一般的に１０で示されている。

システム１０は、少なくとも１つの可視光源１２を有する。可視光源１２は、２、３例を挙げると、ヘッドライトモジュール、テールライト、センターハイマウントストップランプ（ＣＨＭＳＬ）、および車内灯モジュールの形態のものである。したがって、可視光源１２は、第１の機能として、人間が見ることができる、道路照明または信号伝達などの視覚的情報伝達のために可視光を放射する機能を有する（例えば、ＣＨＭＳＬまたはブレーキライト）。照明システムのこの主機能は、自動車用途に対する多くの規制を通じて定められている要件を満たす屈折力、視野、および光色などの特定の基準が設定されている光を発生するように設計されている。

好ましい実施形態では、可視光源１２は、１つまたは複数の固体発光デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）を有する。

可視光源１２は、光源コントローラ１４に接続されており、光を発生するように駆動される。システム１０は、光を放射することに加えて、物体および粒子（例えば、車両、乗客、歩行者、浮遊微小粒子、ガス、および液体）の検出を、これらの物体が光源１２によって光を照射される環境／シーンの一部である場合に実行する。したがって、光源コントローラ１４は、所定のモードで可視光源１２を駆動して、例えば放射された光が振幅変調またはパルス状光放射を用いる光信号の形態をとるようにする。

これらの光信号は、検出可能な信号を発生している間に、データ／信号プロセッサ１８および光源コントローラ１４を通じて、用途に必要なライトの照明レベルをもたらすために使用できるような光信号である。したがって、人間の肉眼では一般的には感知できないくらい高速に（例えば、１００Ｈｚを超える周波数で）光信号を変調し、道路を照明するのに適している、連続光源に相当する平均光出力を有するようにすることで連続光源に相当する光源レベルを達成することが可能である。

一実施形態では、光源コントローラ１４は、必要な照明を発生し、その光度を制御するために通常、照明システムにおいて使用される、一定ＤＣ信号またはパルス幅変調（ＰＷＭ）信号などの照明駆動信号を発生するように設計される。照明駆動信号は、コントローラ１４の照明ドライバサブモジュール１４Ａによって生成される。

単一モジュール内のすべてのＬＥＤが、同じ信号またはそれぞれの信号によって制御されうるか、またはＬＥＤのクラスタが、光源コントローラ１４からの複数の独立信号によって制御されうる。例えば、光源１２がＬＥＤ光源のアレイで構成されるヘッドライトである場合、考えられるいくつかのヘッドライト設計構成が可能であり、調節性と適応性に関して利点を有している。それぞれのＬＥＤ、またはＬＥＤのクラスタは、道路状態に合うビームパターンを形成するように制御されうる（速度、カーブ、右折、および他の車両に応じて）。いくつかのビームが、適応前方照明用の照明ドライバサブモジュール１４Ａでそのシーンに光を照射するために個別に使用され、またこれらのビームは、以下で説明するように、複数の視野内に入っている物体を検出するように変調ドライバサブモジュール１４Ｂによって順次駆動することができる。変調ドライバ１４Ｂは、光通信でデータを送信する場合にも使用できる。

変調／パルス状駆動信号は、離れた場所にある物体を検出するのに必要な高速変調／パルスシーケンスを供給するものである。この変調／パルス状駆動信号は、コントローラ１４の変調ドライバサブモジュール１４Ｂによって生成される。ＬＥＤを使用した場合、デューティサイクルは低い（通常、０．１％未満）が、短パルスの振幅（通常、５０ｎｓ未満）は、公称値の数倍（通常、１０から１００）になることがある。

検出器１６は、可視光源１２または補助光源２２およびレンズ３０に関連付けられる。検出器１６は、光源１２／ＡＬＳ ２２によって放射され、物体／粒子Ａによって後方散乱された光を集光するために備えられた（１つまたは複数の）光学検出器である。光信号は、光学検出器１６を通じてデータ／信号プロセッサ１８に情報を送信するためにこの光の直接光源となる物体Ａ（リモートコントロールなど）から届くものとしてよい。光学検出器１６は、とりわけ、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、光電子増倍管（ＰＭＴ）、ＣＣＤ、またはＣＭＯＳアレイセンサーもしくは３Ｄカメラのうちのどれかである。他のアレイセンサーも組み込むことができ、例えば、熱センサーを組み込むことができる。ＬＥＤ光源１２の場合、寿命評価、温度制御、および保守を目的として光源のドリフトを測定し、ＬＥＤの温度を推定するために波長測定センサーを組み込むことができる。

情報は、距離測定の形態で提供され、また他の視覚的情報も、アレイセンサーが選択された場合に運転者支援プロセッサシステムＢに送られうる。検出器１６は、外部照明モジュール内に配置されようと、内部照明モジュール内に配置されようと、光源１２から分離し、車両の別の場所の他の電子部品、例えば、外側に面しているバックミラー部分に組み込むことができる。

フィルタは、典型的には、検出器１６を備え、照明システム１０以外の光源から放射される背景周辺光を制御する。フィルタは、分光計測を行うために、また光源１２の性能を高めるためにも使用されうる。例えば、青色にフィルタ処理される白色リン光ＬＥＤからのパルス状可視光信号は、フィルタ処理されていない光信号と比べて高速であるが、出力は低い。白色リン光ＬＥＤの場合、使用されるリン光体は、ＬＥＤ接合部の青色光を、ある遅延時間を伴って可視光に変換するが、これは、リン光発光寿命が長いからである。

いくつかの用途では、白色リン光ＬＥＤの発光スペクトルの青色部分が、好ましくは、検出時に適切な波長フィルタ処理を行うとともに使用され、これにより、光変調を高速化することができるが、青色部分が、リン光発光材料の通常変調速度低下の影響を受けないからである。これにより、シーンへの照明用に白色ＬＥＤの広帯域照明を保持しつつ変調速度または光パルスを高速化することができる。精度が低くても遠くにある物体を検出するために本出願が使用される場合、ＬＥＤの完全放射スペクトルの検出がより適切である。同じ光源を使用した場合、青色フィルタ検出器と全帯域幅リン光ＬＥＤ検出器の組み合わせで、短距離に対する精度と長距離の検出に対する感度を最適化することができる。通常の用途だと、長い距離に対して同じ精度を必要としない。

両方の駆動信号は、独立に、または組み合わせて生成されうる。駆動信号の順序付けは、データ／信号プロセッサ１８によって制御される。光源１２を監視し、測定結果をデータ／信号プロセッサ１８に送信して、データ処理の最適化を行うことができる。例えば、光出力信号または補助光出力信号（以下で説明される）と光学検出器１６からの入力光信号との間で整合フィルタ処理を実行することができる。

物体パラメータの計算を高速化するために、データ／信号プロセッサ１８と関連するデータベース２０を用意し、履歴データ、または表形式データを供給することができる。

検出用に光信号を発生する代替え手段は、補助光源２２を伴い、これは変調ドライバ１４Ｂによって駆動される可視光または非可視光の光源（例えば、ＵＶもしくはＩＲ光、ＬＥＤ、またはレーザー）である。補助光源１６は、物体および粒子を検出するための機能を付加するものである。ＵＶ光源（特に２５０ｎｍ程度）は、ＵＶ検出器とともに使用するときに日光の影響を制限するために使用できる。ＩＲ光は、性能を高め、検出領域の範囲を広げるために使用できる。ＩＲ光および他の種類の光を使用し、特定の波長を選択することによって複数の種類の粒子を検出することができる。

複数の照明システム１０が、異なる車両上で使用される場合、異なる照明システム同士の信号の干渉を回避するために、シグネチャ変調を使用することが考えられる。図６Ａから６Ｃにおいて、図６Ａでは周波数微分、図６Ｂでは周波数偏移キーイング、図６Ｃでは擬似ランダム符号化を使用するシグネチャ変調の実施例が示されている。またそれぞれのシステムを弁別するためにランダムパルス変調も使用できる。チャープ変調（線形周波数変調）のようなさらに複雑な変調も使用できる。光源１２の周波数は、変調ドライバ１４Ｂによって直接変調される。

可視光源１２は、一実施形態ではＬＥＤである。より具体的には、ＬＥＤの輝度は適当な速度で効率的に変調され／パルス状にできるため、ＬＥＤが、照明システム１０で使用するのに適している。このような可能性を利用することで、すでに設置され、標準照明用途用にＬＥＤを備える現在の照明システムは、感知用途用の光源１２として使用できる。

システム１０は、ヘッドライト、テールライト、センターハイマウントストップランプ（ＣＨＭＳＬ）、および車内灯などの特定の用途に適した形で放射される光が通る少なくとも１つのレンズ３０を有する。いくつかの場合において、例えば、ヘッドライトでは、それぞれのＬＥＤまたはＬＥＤのクラスタはさまざまな個別レンズを有し、要求される使用に応じて最適化されるように異なるビームパターンを形成する。光の方向を変えるために反射体を使用することもできる。

一実施形態では、少なくとも１つのレンズの少なくとも１つの入力レンズセクション３０Ａは、例えば物体および粒子Ａによって反射されるか、または拡散された（つまり、後方散乱された）光信号を受け取るために使用される。この入力レンズセクションは、レンズ上で１点である（ｐｕｎｃｔｕａｌ）か、またはレンズ上に分散され（複数のゾーン要素）、少なくとも１つの視野を有するものとしてよい。例えばフレネルレンズなどの複数の種類のレンズを使用することもできる。光ファイバーも使用できる。モジュール式レンズは反射屈折レンズであってもよい。中赤外域（３〜８μｍ）または遠赤外域（標準８〜１２μｍ）の波長にサブセクションを使用できる。サブセクションは、光学データ受信に使用できる。

フロントエンドおよびアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２４は、検出器１６に接続され、検出された光データをコンバータから受け取り、検出器を制御する。例えば、ＡＰＤ検出器のＶ_biasを調節することは、自動利得制御（ＡＧＣ）用の受信機セクションの利得を最適化するための検出器制御の１つとすることができる。同じことをするために、増幅器の利得も制御されうる。フロントエンドおよびＡＤＣ ２４は、情報を２値化するための複数のパラレルチャネルまたは複数の光感知素子が使用される場合のマルチプレクサを有することができる。

検出および測距処理ユニット２６は、フロントエンド２４に接続され、増幅器の利得、同期、およびＡＤＣのサンプルレートなどのパラメータを制御し、ＡＤＣからデータを受け取って、データを処理する。収集のためのシフト制御は、同じＡＤＣサンプリングレートである場合の精度を改善することができる。例えば、２０ＭＰＳ ＡＤＣは、連続収集が収集期間の数分の１の相当する時間であるｙだけ遅延される場合に分解能が改善されうる。分解能が改善されれば、信号の立ち上がり時間またはピーク位置の測定時に精度が高まる。

検出および測距処理ユニット２６において補間と微分法を実行し、精度を高めることができる。平均演算は、信号／雑音比を改善するためのもう１つの前処理である。移動平均フィルタのような他の技術も、性能を改善する。整合フィルタ（入力／出力信号）は、分解能を改善する。物体はさらにロックされ、ＦＦＴ処理が続きうる。ＬＩＤＡＲトレースのそれぞれの点について、特定の処理機能を使用できる。

例えば、より遠い距離を表す点についてより多くのサンプルの平均をとる可能性がある（信号対雑音比と１秒当たりの結果の数との間のトレードオフの関係）。より多くのシフト制御（遅延）が、短距離における収集に使用することができ（距離を測定する分解能が増す）、サンプルが多ければ多いほど、典型的には、長距離における収集に対する信号対雑音比が改善される。複数の検出器によってカバーされる特定の距離で重なり合う領域に対し、特定の処理を用いることができる。検出および測距処理ユニット２６は、前処理速度計算にも使用できる。２、３例を挙げると、霧、雪、雨、または埃のようなある種の環境／気象状態を推定することができ、これにより、固形物体および滑りやすい表面を検出できる。照明モジュールのきれいさおよび必要な保守状態も検出できる。

データ／信号プロセッサ１８は、検出および測距処理ユニット２６に接続され、前処理データを受け取る。データ／信号プロセッサ１８は、光源コントローラ１４にも接続され、これから駆動データを受け取る。データ／信号プロセッサ１８は、可視光源１２によって放射された光信号の放射の所定のモードに関する情報を供給する、光源コントローラ１４の駆動データと比較して、検出および測距処理ユニット２６からの前処理データを解釈するための処理ユニット（例えば、ＣＰＵ）を有する。

したがって、物体に関する情報（例えば、存在、距離、変位速度、寸法、視認性）は、フロントエンドおよびＡＤＣ ２４ならびに検出および測距処理ユニット２６によって適宜前処理されるような、駆動データと検出された光データとの間の関係（例えば、位相差、相対強度、スペクトル成分、伝搬時間など）の関数としてデータ／信号プロセッサ１８によって計算される。物体の速度は、すでに説明されている変調位相シフト測定（またはパルス光の伝搬時間）技術で測定することもできる。車両速度の測定は、いずれかの距離測定によっても可能である。

システム１０は、電源およびインターフェイス２８を有する。インターフェイス２８は、データ／信号プロセッサ１８に接続され、運転者支援プロセッサシステムＢと交信する。

システム１０は、データ／信号プロセッサ１８に接続されたセンサー３２を有する。センサー３２は、いくつかの種類のセンサーを挙げると、傾斜計、加速度計、速度計、温度センサー、日／夜センサーで構成される。これらのセンサー３２は、設置および運転時に有用なものである。例えば、傾斜計、速度計、および加速度計からのデータは、振動および速度の効果によって視野に及ぼされる影響を補正するために使用される。温度センサーは、気象に関する情報を供給する場合に役立つ（ＦＩＲレンズでの内部、外部、または離れた場所の温度）。熱センサーは、物体の温度を測定し、それらの物体を分類する（人間、動物、車両、樹木など）場合に役立つ可能性がある。

これが実行する計算に関して、データ／信号プロセッサ１８は、光源コントローラ１４およびしたがって可視光源１２の光出力を制御する。例えば、可視光源１２は、強度を増大または減少させるか、あるいはその出力のパラメータを変更する必要が生じることがある。

一実施形態では、データ／信号プロセッサ１８は、データ／信号プロセッサ１８によって供給される情報に基づいてシステムＢが動作するように運転者支援プロセッサシステムＢに計算結果出力を送ることができる。システムＢは、使用される入力パラメータ／コマンドをデータ／信号プロセッサ１８に送ることもできる。これらのパラメータは、現在の較正、現在の用途に対し実装される新しいプログラム、またはデータベース２０に加えられるデータに合わせて実行される調節結果とすることができる。システムＢは、車両の速度、ステアリング位置、ヨーレートに関する情報を送ることもできる。この情報は、データ／信号プロセッサ１８によってその動作を完了するために使用されうる。運転者支援プロセッサシステムＢは、車両のセントラルボディコントローラ（ｃｅｎｔｒａｌ ｂｏｄｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とすることができる。したがって、システムＢは、例えば、ダッシュボードインジケータを使用してダッシュボード上に示される情報を制御し、問題点を運転者に知らせることによって、車両を選択的に制御することができる。さらに、システムＢは、典型的には、車両のクルーズコントロールに接続され、車両の速度を調節することができる。さらに、システムＢは、車両のクラクションを鳴らしたり、エアバッグを作動させる、シートベルトをロックする、ブレーキアシストを作動させるなどのプリクラッシュ保護手段を作動させることができる。システムＢは、照明モジュールを制御し、システム１０からの情報を使用してその情報を独自の運転者支援処理用途に適用する。システムＢは、他のセンサーからの他の情報も使用できる。

検出器１６およびデータ／信号プロセッサ１８の構成は、用途の要件に依存する。多くの用途における問題の１つは、光源１２と光学検出器１６の両方の視野内の異なる位置に複数の物体が配置されたときに適切な距離測定を行うことである。このような場合、視野内のそれぞれの物体は、実際の距離および反射率に応じて重み付けした、最終的な距離値に寄与する。この問題を回避する方法の１つは、探査される空間の容積を制限する、（複数の）検出器の視野を制約することである。センサー構成は、用途から必要とされる仕様に応じて配列される。

この原理を使用する例示的な一実施形態は、図２Ａおよび２Ｂに示されている。センサー構成は、複数の離散検出器を伴い、それぞれの検出器は光源１２によって光を照射され、複数の物体（ＡからＤまで）を含む空間容積内の各固定視野（ＦＯＶＡからＦＯＶＤまで）を観測する。検出器の視野は、狭いか、または距離精度と必要な検出器の数との間のトレードオフの関係として狭い視野と広い視野の組み合わせであってもよい。光学検出器１６Ａから１６Ｄは、例えば、フォトダイオード、ＡＰＤ、ＰＭＴ、またはＣＣＤもしくはＣＭＯＳアレイのどれかである。

図２Ｂを参照すると、視野ＦＯＶＡからＦＯＶＤの間の重なりは、複数の角度ゾーン、つまり、ゾーンＺ１からＺ７までを形成する。物体が置かれているゾーンの識別により、物体の角度位置が容易に検出される。

図２Ｃは、複数のゾーンを有する車両を示しており、車両の異なる光が照明システム１０として使用されるように構成されている。したがって、車両は、視野が重なり合う結果生じるゾーン、さらには車両の他の光からのゾーンを有する。

他の実施形態では、センサー構成は、図３に示されている。この場合、光源１２は、物体ＡからＤを囲む同じシーンに光を照射するが、典型的には、狭い視野ＦＯＶを有する１つの離散検出器６２が、走査機構６３と組み合わせて使用される。走査機構６３は、検出器によって探査される光を照射される容積部分を変え、本質的に視野ＦＯＶをＦＯＶ’に変える。ここでもまた、検出器６２は、フォトダイオード、ＡＰＤ、ＰＭＴ、またはそれと同等のもののどれかとすることも可能である。この構成により、コンポーネントの数は最小限に抑えられるが、光を照射される容積の順次探査および走査機構６３内の移動部分の使用を必要とする。さらに、走査機構６３の移動は、走査機構６３の向きが物体の位置の計算に影響を及ぼすので、データ／信号プロセッサ１８によって作動され、監視されなければならない。

図４に例示されている他の実施形態では、検出アレイ７２は、光源１２によって光を照射されるような光を照射されるシーン全体を囲む大きな視野ＦＯＶＭとともに使用される。アレイ７２のそれぞれのピクセルは、非常に狭い視野を持つ離散検出器として働き、アレイの前の二次光学系によって決定されるような、光を照射されるシーンの特定の部分を探査する。アレイ７２は、ＡＰＤまたはフォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、およびＣＭＯＳセンサーなどの線形または２Ｄタイプのアレイである。高速電子シャッターを持つＣＭＯＳセンサーは、特に効率的である。

図５に示されている他の実施形態は、照明野内から検出野を選択する必要があるという状況を光源側に移したものである。この実施形態では、光源は、照明駆動信号によって（変調なしで）一緒に駆動される複数の個別の照明素子（例えば、ＬＥＤまたはＬＥＤの小さなクラスタ）で構成され、これによりシーンの照明を一定にする。レンズ８２は、放射光を変化させるために使用され、センサー８１は、入力光信号を検出する。

光源コントローラ内の順序付けコンポーネントを使用することで、それぞれの照明素子８３、８４を順繰りに照明信号のみから１サイクル内の特定の持続時間について所定の駆動モードにより必要とされる変調された信号（または照明および変調駆動信号の両方の組み合わせ）に切り替えることができる。変調光素子８３は、適切に設計された二次光学系によって決定されるような、狭い視野ＦＯＶＳを持つシーンの一部のみに光を照射するが、他の要素（例えば、８４）は、照明駆動信号のみの供給を受け、変調なしでシーンの残り部分に光を照射する。

指定された持続時間の後に、他の要素（例えば、８４）は、変調モードに切り替えられ、初期要素８３は、照明駆動信号のみに戻る。この動作は、駆動順序付けを制御する、データ／信号プロセッサ１８のプログラミングに応じて繰り返される（図１に示されているように）。本質的に、変調またはパルス状光放射は、光を照射される空間容積内で離散ステップにより走査される。

このような構成では、光を照射されるシーン全体を囲む大きな視野ＦＯＶＬを持つ離散検出器８１は、ＦＯＶＳ内の物体のみを感知する。離散検出器８１は、フォトダイオード、ＡＰＤ、ＰＭＴ、またはそれと同等のもののどれかとすることができる。この構成は、光源が照明素子のグループであるか、または照明素子のグループとすることができる用途に適しており、変調またはパルス状光源の光度が下がる可能性があること、二次光源光学系の設計が光度になること、および注目する空間容積を順次探査することと引き替えに検出段階設計が簡素化される。

システム１０は、温度、視認性（霧、雪、雨）、道路状態（凍っている）、および汚染（スモッグ）に関する情報を供給することができる。システム１０は、気象状態に応じて光度を調節するために使用されうる。また、他の車両からの光を検出し、システムＢに有用な情報を送ることもできる。例えば、システム１０は、停止しようとしている前方の車両のブレーキランプ（運転者支援プロセッサシステムを警告）またはこちらに向かってくる車両の前方照明（ヘッドライトを調節）を検出することができる。

システム１０は、電源およびインターフェイス２８を有する。インターフェイスセクションは、データ／信号プロセッサ１８に接続され、２、３例を挙げると、コントローラエリアネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＣＡＮ）、ローカルインターコネクトネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＬＩＮ）、フレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）、メディア指向システムトランスポート（ＭＯＳＴ）などの車両内ネットワーキングによって、運転者支援プロセッサシステムと交信する。

車外ライトは、車両の前部、側部、または後部に取り付けられる。これらは、合図（ポジションライト（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｌｉｇｈｔ）、サイドマーカーライト（ｓｉｄｅ ｍａｒｋｅｒ ｌｉｇｈｔ）、テールライト（ｔａｉｌ ｌｉｇｈｔ）、フォグライト（ｆｏｇ ｌｉｇｈｔ）、ブレーキライト（ｂｒａｋｅ ｌｉｇｈｔ）、センターハイマウントストップライト（ｃｅｎｔｅｒ ｈｉｇｈ ｍｏｕｎｔｅｄ ｓｔｏｐ ｌｉｇｈｔ）、フロント／サイド／リアインジケータライト（ｆｒｏｎｔ／ｓｉｄｅ／ｒｅａｒ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｌｉｇｈｔ）、バックライト）を使って暗闇の中で運転者が見るのを、また他のユーザーに知らせるのを補助する。自動車産業では、自動車の周りの自動車および歩行者を検出し、自動車および歩行者までの距離を測定して、衝突回避システムで車両の速度およびブレーキを自動的に制御するための自動化手段、適応型クルーズコントロール、および運転者支援システムを求めている。衝突は、毎年多くの死亡者および負傷者の発生に関わっている。自動車安全／衝突警告システムの将来動向は、車両全周監視（３６０°「監視区域（ｂｕｂｂｌｅ）」）を行うことであり、感知システムがその鍵となる要素である。

自動車産業は、衝突に関係する死亡者の数を減らすために、新しい技術（例えば、衝突回避システム、歩行者安全システム、死角検出、着座位置検出器など）に向かって進んでいる。これを実行する方法の１つは、照明システム１０で道路沿いおよび道路脇にある障害物を自動的に検出し、自動車または運転者にそれに応じた反応をさせるというものである。

例えば、クルーズコントロールシステム（および他の安全システム）を照明システム１０に関連する外部システムＢとしてリンクすることが考えられる。このような適応型クルーズコントロールは、自車が先行車の速度に自動的に適応できるようにするために使用される。

他の実施形態では、照明システム１０は、車両からの動作を活性化するために使用できる。例えば、動物は、多くの場合、自動車のライトに目がくらみ、道路上に立ち止まってしまう傾向があることが知られている。そこで、照明システム１０は、車両に接近しつつある物体の存在を検出するために使用される。事前に設定された接近距離内に入ったときに、運転者支援プロセッサシステムＢが車両のクラクションを自動的に鳴らし、動物を驚かせて道路から立ち退かせることができる。一実施形態では、動物衝突警告ゾーン内に入ったときに、運転者はプロセッサシステムＢを警告モードにすることができる。そこで、プロセッサシステムＢを適用すると、照明システム１０を使用して検出されたときのように、車両の経路内にある物体を検出したときにクラクションを鳴らすことになる。

他の活性化される動作としては、車両の自動減速、ダッシュボード上の警報器、光度の調節（例えば、ハイビーム照明にする、ハザードライトを点灯する、など）が挙げられる。

ＬＩＤＡＲシステムは、従来技術では自動車において使用されるものとして説明されている。このような用途では、背景の太陽光または他の自動車のヘッドライトを十分に抑制できるようにレーザーが一般的に必要である。さらに、走行車線および隣の車線も見えるように広い視野をカバーするために、レーザーは自動車の全周にわたって走査しなければならないか、または多数のレーザーを使用しなければならず、このため、発光デバイスは高価で複雑なものとなる。

その一方で、照明システム１０は、光源１２として自動車内にすでに存在しているＬＥＤ（または他の類似の固体発光デバイス）に基づくヘッドライトまたは信号灯を使用することができ、これにより動く機械的部分を使用せずに広い視野が確保される。ヘッドライトのＬＥＤは、背景光に対して容易に弁別できるようにするために変調またはパルス化することができる。他の車両の背景光にも照明システム１０が備わっていることがあるので、使用される変調周波数を掃引（または光周波数領域反射率計などでタイミングをずらす）すれば、干渉を引き起こすことなく大量の自動車発光デバイスを弁別することも可能である。その代わりに、上述のシグネチャ変調の方法も使用可能である。

さらに、知られている位相シフトまたは伝搬時間測定を通じて振幅変調またはパルスを使用し、ヘッドライトの照明野内の自車と他車または物体（歩行者など）との間の距離を取得することができる。低価格車から高級車までの全自動車市場において、これを適応型クルーズコントロールと連携させることで、コストを下げ、また場合によっては、効率を高め拡散を広げる形で、車速またはブレーキを制御し、発生する可能性のある衝突を回避することができる。実際、自動車の周囲および自動車内のすでに取り付けられているすべての照明システム（ブレーキライト、ターンライト、シーリングライトなど）は、光源１２が適切なものであれば、照明システム１０内に設計上組み込む／後付けすることによって、物体または個人の存在および距離に関する情報を収集するのと同様にして使用することが可能である。悪天候での視認性も、雪、霧、埃、または雨に関する光拡散測定を通じて推定することが可能である。考えられる他の用途としては、駐車支援、ブラインドスポット検出器が挙げられる。

照明付き車内ミラーのリーディング／マップライトまたは他の車内照明モジュールを利用して、車両内の着座位置を検出し、測定することができる。

従来技術の障害物検出システムの場合、センサーを車両内に配置し統合することは困難であるか、または少なくともいくつかの不便な点がある（必要な場所、位置、ケーブルなど）。照明システム１０では、照明モジュールがすでに適切な位置にあり、電力を供給され、検出の費用も少なくて済むので、この組み込みが最適なものとなる。保守および修理も、比較的安価に行える。さらに、異なる視野を有する複数の検出器を使用すれば、多くの車両を同時に、および／またはその速度で検出することが可能であり、いくつかの用途（駐車支援、歩行者検出、プリクラッシュ、ブラインドスポット、交通渋滞時使用の適応型クルーズコントロール、着座位置、自動非常ブレーキ操作、衝突回避、レインセンサー／フォグセンサー／視認性センサー）において有用な手段となる。

複数の照明システム１０を単一の運転者支援プロセッサシステムＢとともに使用できることに留意されたい。さらに、複数の光源１２および検出器１６を同じデータ／信号プロセッサ１８とともに使用できる。

Claims (27)

1. 車両の運転者に対し運転者支援を行うための方法であって、
   可視光を放射し、前記車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する機能を有する、可視光源を車両に備えることと、
   可視光を所定のモードで放射するように前記可視光源を駆動し、前記所定のモードの可視光が人間の肉眼に見えこれにより前記車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する前記機能を維持することと、
   物体からの前記放射可視光の反射／後方散乱を受け取ることと、
   受け取った前記反射／後方散乱および前記所定のモードに応じて前記物体の存在および位置のうちの少なくとも一方を識別することと、
   前記物体の前記存在および前記位置のうちの前記少なくとも一方に応じて前記車両の運転者との相互作用および前記車両の動作のうちの少なくとも一方を活性化することとを含む方法。
2. 既存の車両用ライトに、前記可視光源を駆動するための光源コントローラおよび前記物体から放射された前記可視光の前記反射／後方散乱を受け取るための検出器を後付けすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記所定のモードで前記可視光源を駆動することは、前記可視光を脈動させることと変調することのうちの少なくとも一方を含む請求項１に記載の方法。
4. 前記反射／後方散乱を受け取ることは、与えられた光波長のフィルタ処理を含む請求項１に記載の方法。
5. 前記物体の存在および位置のうちの少なくとも一方を識別することは、前記可視光を放射してから前記物体からの前記反射／後方散乱を受け取るまでの時間遅延を測定することによって前記物体の少なくとも距離を計算することを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記距離を計算することは、前記距離を連続的に計算して前記物体の速度を計算することを含む請求項５に記載の方法。
7. さらに、
   前記車両用ライトに関連して補助光源を備えることと、
   他の所定のモードで前記補助光源を駆動して補助光を放射することと、
   物体からの前記補助光の反射／後方散乱を受け取ることと、
   前記補助光から受け取った前記反射／後方散乱および前記他の所定のモードに応じて前記物体の前記存在および前記位置のうちの少なくとも一方を識別することと、
   前記物体の前記存在および前記位置に応じて前記車両の前記運転者との相互作用および前記車両の動作のうちの少なくとも一方を活性化することとを含む請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記補助光源を駆動することは、人間の肉眼には見えない光を放射するように前記補助光源を駆動することを含む請求項７に記載の方法。
9. 所定のモードで可視光を放射するように前記可視光源を駆動することは、５０ｎｓ未満の幅を持つ光パルスを出力するように発光ダイオードにパルス発生動作をさせることを含む請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 前記車両の前記運転者との相互作用および前記車両の動作のうちの少なくとも一方を活性化することは、前記車両のダッシュボード上のインジケータを活性化することを含む請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 前記車両の動作を活性化することは、前記車両のクラクションを鳴らすこと、車両の速度を調節すること、前記車両のブレーキを制御すること、前記車両のステアリングを制御すること、前記可視光の光度を調節すること、警告光を放射すること、および前記車両の運転席内に警告音を鳴らすことのうちの少なくとも１つを含む請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 所定のモードで可視光を放射するように前記可視光源を駆動することは、他の車両によって放射された可視光からの干渉を回避するために一意的なシグネチャ変調を使用することを含む請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. 他の所定のモードで光を放射するように前記補助光源を駆動することは、他の車両によって放射された可視光からの干渉を回避するために一意的なシグネチャ変調を使用することを含む請求項７および８のいずれか１項に記載の方法。
14. 運転者支援照明システムであって、
    可視光を放射し、前記車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する可視光放射機能を有する、光源と、
    所定のモードで可視光を放射するように前記光源を駆動するための光源コントローラであって、前記車両に隣接する環境に光を照射するかまたは信号を放射する前記機能を前記光源が維持するように前記光源コントローラによって駆動されている間に光が人間の肉眼に見えたままである、光源コントローラと、
    物体によって反射／後方散乱された前記可視光を検出し検出データを生成するように適合された光学検出器と、
    前記光学検出器から検出データを受け取り、前記所定のモードおよび前記検出データに応じて前記物体の存在および位置のうちの少なくとも一方に関連付けられているデータ出力を生成するデータ／信号プロセッサと、
    前記車両の運転者との相互作用および前記車両の動作のうちの少なくとも一方を前記データ出力に応じて活性化するための運転者支援プロセッサシステムとを備える運転者支援照明システム。
15. 前記データ／信号プロセッサは、前記運転者支援プロセッサシステムからのコマンドに応じて光度を調節するように前記光源を制御する請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
16. 前記光学検出器は、それぞれが特定の角度ゾーンを検出する複数の副検出器を備える請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
17. 前記光源の放射光の照射範囲内で前記光学検出器の視野の走査動作を行わせるための前記光学検出器に関連する走査機構をさらに備える請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
18. 前記光学検出器は、複数の副検出器を並べたアレイを備える請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
19. 前記光源コントローラは、前記所定のモードで前記可視光源を駆動するためのパルス／変調ドライバを備える請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
20. 前記光源コントローラは、前記車両の前記環境に光を照射するかまたは信号を放射するのに適した光度の光を放射するように前記光源を駆動するための照明ドライバを備える請求項１９に記載の運転者支援照明システム。
21. 前記光源は、複数の光を有しており、前記光源の前記光のうちの少なくとも１つの光は道路を照らすように前記照明ドライバによって駆動され、その一方で、前記光源の前記光のうちの少なくとも他の１つの光は前記所定のモードで前記可視光を放射するように前記パルス／変調ドライバによって駆動される請求項２０に記載の運転者支援照明システム。
22. 前記光学検出器は、前記反射／後方散乱可視光の与えられた光波長のフィルタ処理を行うフィルタ処理デバイスを有する請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
23. 前記可視光源と同時に他の所定のモードで補助光を放射するための補助光源をさらに備え、物体から受け取った前記補助光の前記反射／後方散乱は前記物体に関連する前記データ出力を生成するために使用される請求項１４に記載の運転者支援照明システム。
24. 前記補助光源は、非可視光源を備える請求項２３に記載の運転者支援照明システム。
25. 前記光源は、発光ダイオード光源を備える請求項１４から２４までのいずれか１項に記載の運転者支援照明システム。
26. 前記運転者支援プロセッサシステムは、前記車両のダッシュボード上で信号を放射することによって前記車両の前記運転者との相互作用を活性化する請求項１４から２５までのいずれか１項に記載の運転者支援照明システム。
27. 前記運転者支援プロセッサシステムは、前記車両のクラクションを鳴らすこと、前記車両の速度を調節すること、前記車両のブレーキを制御すること、前記車両のステアリングを制御すること、前記可視光の光度を調節すること、警告光を放射すること、および前記車両の運転席内に警告音を鳴らすことのうちの少なくとも１つによって前記車両の動作を活性化する請求項１４から２５までのいずれか１項に記載の運転者支援照明システム。

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