JP2016068792A - 車両用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により自車両が停止可能な範囲を適切に照射可能な車両用前照灯装置を提供する。【解決手段】前照灯装置１を、複数の光源１０，２０，３０のそれぞれに設けられ、複数の光源が発する光を照射範囲を少なくとも上下方向にずらして設定された複数の配光パターンで自車両前方に照射する複数の光学系１１，２１，３１と、自車両の停止可能距離を演算する停止可能距離演算手段２２０と、自車両よりも停止可能距離だけ前方の領域が複数の光学系の少なくとも一つによって照射されるように複数の光源の点灯及び消灯を制御する光源制御手段１００とを備える構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられる車両用前照灯装置に関し、特に、簡単な構成により自車両が停止可能な範囲を適切に照射可能なものに関する。

自動車等の車両に設けられる前照灯装置は、例えばハイビーム（走行用ビーム）、ロービーム（すれ違い用ビーム）のように、照射範囲等の配光特性が異なった複数の灯火装置を有し、車両の走行状態に応じて各灯火装置の光源の点灯、消灯を切り換える構成が一般的であった。
近年、車両の走行状態等に応じて、照射範囲を自動的に変更するアダプティブ・フロントライティング・システム（ＡＦＳ）が提案されている。
例えば、特許文献１には、車両の走行速度に応じて照度及び照射角を変更することによって、対向車や歩行者等へのグレアを抑制することが記載されている。

特開２０１４−００８９１３号公報

特許文献１に記載された技術のように、車両の走行速度に応じて照射角を変化させることによって、車両が停止可能な範囲のみを照射することが可能となる。
これによって、車両の運転判断には必要ない範囲まで照射してドライバに不要な注視を誘発し、負担を増加させることを防止できる。
しかし、前照灯の少なくとも一部の光源及び光学系を、光軸が少なくとも上下方向に揺動するよう可動とし、これをアクチュエータで駆動して照射範囲を変更する構成とした場合、前照灯装置の構成が複雑となり、重量やコストも増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成により自車両が停止可能な範囲を適切に照射可能な車両用前照灯装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、複数の光源のそれぞれに設けられ、前記複数の光源が発する光を照射範囲を少なくとも上下方向にずらして設定された複数の配光パターンで自車両前方に照射する複数の光学系と、自車両の停止可能距離を演算する停止可能距離演算手段と、自車両よりも前記停止可能距離だけ前方の領域が前記複数の光学系の少なくとも一つによって照射されるように前記複数の光源の点灯及び消灯を制御する光源制御手段とを備える車両用前照灯装置である。
これによれば、光軸を変更可能な可動式の灯火装置をもたない前照灯装置であっても、複数の光源の点灯、消灯を停止可能距離に応じて切り替えることによって、簡単な構成により自車両が停止可能な範囲を適切に照射し、ドライバの負担を軽減することができる。

請求項２に係る発明は、前記光源制御手段は、自車両よりも前記停止可能距離だけ前方の領域を照射する光源以外の光源を消灯し又は照度を低下させ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である。
これによれば、停止可能距離周辺の領域の照度を他の領域に対して相対的に高めることによってドライバの視線を停止可能距離周辺に誘導し、停止可能距離近辺の領域の視認性を高めることができる。

請求項３に係る発明は、自車両前方のリスク対象物の有無及び自車両に対する相対位置を検出するリスク対象物検出手段を備え、前記光源制御手段は、前記リスク対象物検出手段が前記リスク対象物を検出した場合には、前記リスク対象物が前記複数の光学系の少なくとも一つによって照射されるように前記複数の光源の点灯及び消灯を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯装置である。
これによれば、停止可能距離近辺に加えて障害物や他車両、歩行者等のリスク対象物を照射することによって、ドライバに注意を喚起して予防安全性をより向上することができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成により自車両が停止可能な範囲を適切に照射可能な車両用前照灯装置を提供することができる。

本発明を適用した車両用前照灯装置の実施例の構成を模式的に示すブロック図である。 実施例の車両用前照灯装置における配光パターンの一例を示す図である。 実施例の前照灯制御装置の制御を示すフローチャートである。

本発明は、簡単な構成により自車両が停止可能な範囲を適切に照射可能な車両用前照灯装置を提供する課題を、車速及び路面の推定μに基づいて算出される停止可能距離の近辺を、ハイビーム、ロービーム、フォグランプの少なくとも一つが照射するように各光源の点灯、消灯を切り替えることによって解決した。

以下、本発明を適用した車両用前照灯装置（以下前照灯装置と称する）の実施例について説明する。
実施例の前照灯装置は、例えば、乗用車等の自動車に設けられ、夜間やトンネル内などの暗所走行時に、自車両前方を照射してドライバの視界を確保するものである。
図１は、実施例の前照灯装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図１に示すように、前照灯装置１は、ハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、ロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、フォグ光源３０、フォグ光学系３１、前照灯制御ユニット１００等を有して構成されている。
なお、ハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、ロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、フォグ光源３０、フォグ光学系３１は、車体前端部において車幅方向に離間して、例えば一対が設けられる。

ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０、フォグ光源３０は、例えば高輝度放電バルブ（ＨＩＤ）、ハロゲンバルブ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源及びこれに電力を供給する電源装置等を有する。
ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０、フォグ光源３０は、それぞれ独立して点灯、消灯を切り替え可能となっている。
また、ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０、フォグ光源３０は、点灯時の光量を複数段階又は無段階に変更可能となっている。
ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系２１、フォグ光学系３１は、ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０、フォグ光源３０がそれぞれ発する光を、所定の配光パターンで車両前方に照射するものである。

図２は、実施例の前照灯装置における配光パターンの一例を示す図である。
ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系２１、フォグ光学系３１は、それぞれハイビーム配光パターンＰＨ、ロービーム配光パターンＰＬ、フォグ配光パターンＰＦを形成する。
図２に示すように、自車両Ｖからの照射光の到達距離は、ハイビーム配光パターンＰＨ、ロービーム配光パターンＰＬ、フォグ配光パターンＰＦの順に長くなっている。

前照灯制御ユニット１００は、上述した各光源の点灯、消灯及び点灯時の照度（光量）を統括的に制御するものである。
前照灯制御ユニット１００は、例えばＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
前照灯制御ユニット１００は、本発明にいう光源制御手段として機能する。
前照灯制御ユニット１００における制御については、後に詳しく説明する。

前照灯制御ユニット１００には、環境認識装置２１０、挙動制御ユニット２２０、ナビゲーション装置２３０、視線検出装置２４０、通信装置２５０等が、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮシステムを介して、あるいは直接接続されている。

環境認識装置２１０は、自車両前方を撮像した画像等に基づいて、自車両が走行している車線の形状や、自車両前方に存在する各種物体の自車両に対する相対位置を認識するものである。
環境認識装置２１０は、カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２からなるステレオカメラを備えている。
カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２は、例えばＣＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子、及び、その入射側に設けられたレンズ等の光学系によって、自車両前方を所定の画角で撮像するものである。
カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２は、所定のフレームレートで逐次画像を取得し、環境認識装置２１０に伝達する。
カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２は、例えばフロントガラス上端部の車室内側等に、車幅方向に離間して設置されている。
環境認識装置２１０は、カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２が撮像した画像を用いて公知のステレオ画像処理を行うことによって、各カメラの視差を利用し、被写体の自車両に対する相対位置を検出可能となっている。

挙動制御ユニット２２０は、車両の液圧式サービスブレーキのホイルシリンダに供給される液圧を制御することによって、制動時のホイールロックを防止するアンチロックブレーキ制御、アンダーステアやオーバーステア等の挙動を抑制する車両挙動制御等を行うものである。

挙動制御ユニット２２０には、車輪速センサ２２１、加速度センサ２２２、ヨーレートセンサ２２３、舵角センサ２２４が接続され、各センサの出力が入力される。
また、挙動制御ユニット２２０は、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）２２５に対して制御指令を出力する。

車輪速センサ２２１は、各車輪（左右の前輪及び後輪）のハブ部にそれぞれ設けられ、車輪の回転速度に比例して周波数が変化する車速パルス信号を出力する。
挙動制御ユニット２２０は、車速パルス信号の間隔に基づいて、車輪の回転速度（スリップ率が微小な場合には車両の走行速度と実質的に等しい）を算出可能となっている。
加速度センサ２２２は、車体に作用する前後方向及び車幅方向の加速度をそれぞれ検出するものである。
ヨーレートセンサ２２３は、車体のヨー方向（鉛直軸回り）の回転速度を検出するものである。
舵角センサ２２４は、車両の操舵系の舵角（ステア角）を検出するものである。
ＨＣＵ２２５は、ブレーキフルードを加圧するポンプ、及び、得られたフルード液圧を各車輪のホイルシリンダへそれぞれ供給するソレノイドバルブ等を有し、各車輪のホイルシリンダに対してそれぞれ所定の液圧を供給し、制動力を車輪ごとに制御するものである。

挙動制御ユニット２２０は、各センサからの出力に基づいて、制動時のホイールロックを検出した場合には当該車輪のホイルシリンダ液圧を周期的に減圧して制動力を低下させ、車輪を回転状態に復帰させるアンチロックブレーキ制御を行なう。
また、挙動制御ユニット２２０は、車両のオーバーステア、アンダーステア挙動を検出した場合には、左右輪の制動力差を用いて挙動を抑制する方向のモーメントを発生させる挙動制御を行なう。

また、挙動制御ユニット２２０は、自車両が走行中の路面の摩擦係数（μ）を推定する路面摩擦係数推定機能を有する。
例えば、挙動制御ユニット２２０は、車速及び舵角に基づいて、予め設定された車両モデルから推定されるヨーレートと、実際のヨーレートとの差に基づいて、路面の推定μを算出することが可能である。
さらに、この推定μと車速から、自車両がブレーキによる減速で安全に停止可能な最短距離である停止可能距離を算出可能となっている。

ナビゲーション装置２３０は、道路形状等に関する情報を含む地図データが蓄積されたＨＤＤ等の記憶手段、ＧＰＳ等の自車両位置測定手段等を有する。

視線検出装置２４０は、例えばインストルメントパネルに設けられ、ドライバを撮影する撮像手段、及び、撮像手段が得た画像を画像処理して瞳孔の輪郭を抽出し、ドライバの視線方向を検出する画像処理手段等を有する。

通信装置２５０は、例えば、インターネット等の通信網に接続し、気象情報等の各種情報を取得するものである。

次に、実施例の前照灯装置における前照灯制御ユニット１００の制御について説明する。
図３は、実施例の前照灯制御ユニットの制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：停止可能距離取得＞
前照灯制御ユニット１００は、挙動制御ユニット２２０から、現在の車速及び路面状態における停止可能距離に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：リスク対象物有無判断＞
前照灯制御ユニット１００は、環境認識装置２１０の出力に基づいて、自車両の前方にリスク対象物が有るか否かを判別する。
リスク対象物として、例えば、障害物、停止車両、歩行者、自転車、路上落下物等があげられる。
環境認識装置２１０がリスク対象物を検出した場合はステップＳ０３に進み、リスク対象物を検出しない場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０３：リスク対象物距離・停止可能距離比較＞
前照灯制御ユニット１００は、環境認識装置２１０から取得したリスク対象物までの距離と、挙動制御ユニット２２０から取得した停止可能距離とを比較する。
リスク対象物までの距離が停止可能距離よりも長い場合は、ステップＳ０４に進み、その他の場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０４：リスク対象物距離を照射目標位置に設定＞
前照灯制御ユニット１００は、環境認識装置２１０が検出したリスク対象物を前照灯によって照射すべき照射目標位置として設定する。
前照灯制御ユニット１００は、自車両に対するリスク対象物の相対位置（方位及び距離）を環境認識装置２１０から取得する。
その後、ステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０５：停止可能位置を照射目標位置に設定＞
前照灯制御ユニット１００は、自車両走行車線上であり、かつ、自車両から自車両走行車線に沿って停止可能距離だけ離れた箇所を停止可能位置として設定し、この停止可能位置を前照灯によって照射すべき照射目標位置として設定する。
自車線走行車線の車線形状は、例えば、環境認識装置２１０、ナビゲーション装置２３０から取得することが可能である。
その後、ステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０６：フォグ照射可否判断＞
前照灯制御ユニット１００は、ステップＳ０５又はステップＳ０６で設定した照射目標位置が、フォグ配光パターンＰＦ内に含まれるか否かを判別する。
照射目標位置がフォグ配光パターンＰＦに含まれる場合には、フォグ光学系３１による照射が可能であるとしてステップＳ０８に進み、その他の場合にはステップＳ０７に進む。

＜ステップＳ０７：ロービーム照射可否判断＞
前照灯制御ユニット１００は、ステップＳ０５又はステップＳ０６で設定した照射目標位置が、ロービーム配光パターンＰＬ内に含まれるか否かを判別する。
照射目標位置がロービーム配光パターンＰＬに含まれる場合には、ロービーム光学系２１による照射が可能であるとしてステップＳ０９に進み、その他の場合にはハイビーム光学系１１による照射が必要であるとしてステップＳ１０に進む。

＜ステップＳ０８：フォグ点灯・ハイビーム、ロービーム消灯＞
前照灯制御ユニット１００は、フォグ光源３０を点灯させるとともに、ハイビーム光源１０及びロービーム光源２０を消灯する。
その後、リターンし、ステップＳ０１以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０９：ロービーム点灯・ハイビーム、フォグ消灯＞
前照灯制御ユニット１００は、ロービーム光源２０を点灯させるとともに、ハイビーム光源１０及びフォグ光源３０を消灯する。
その後、リターンし、ステップＳ０１以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ１０：ハイビーム点灯・ロービーム、フォグ消灯＞
前照灯制御ユニット１００は、ハイビーム光源１０を点灯させるとともに、ロービーム光源２０及びフォグ光源３０を消灯する。
その後、リターンし、ステップＳ０１以降の処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施例によれば、停止可能距離及びリスク対象物に応じて設定される照射目標位置が配光パターン内に含まれるように、ハイビーム、ロービーム、フォグランプを切り替えることによって、光軸可動式の灯火装置を用いることなく簡単な装置構成によって適切に照射目標位置を照射することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）前照灯装置の構成は、上述した実施例に限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、光源、光学系の種類や個数、照度及び照射範囲の変更手法は、適宜変更することが可能である。
（２）前照灯制御ユニットが各種情報を取得するために接続されるセンサ類や各種装置、ユニットの構成は、適宜変更することが可能である。
（３）実施例では例えばハイビーム、ロービーム、フォグランプを停止可能距離等に応じて切り替える構成としているが、例えばハイビームとロービームの切換のみを行う構成としてもよい。また、照射光の到達距離が異なる４種類以上の灯火装置の切換を行う構成としてもよい。
（４）実施例では、照射目標距離近傍を照射可能な光源のみを点灯し、他の光源は消灯しているが、これに代えて、他の光源の照度（光量）を低下させる構成としてもよい。
（５）実施例ではリスク対象物をステレオカメラによって検出しているが、これに限らず、ミリ波レーダ、レーザレーダやこれらのレーダと単眼又はステレオカメラの併用など、他の手法によってリスク対象物を検出してもよい。

１ 前照灯装置
１０ ハイビーム光源 １１ ハイビーム光学系
２０ ロービーム光源 ２１ ロービーム光学系
３０ フォグ光源 ３１ フォグ光学系
１００ 前照灯制御ユニット
２１０ 環境認識装置 ２１１ カメラＬＨ
２１２ カメラＲＨ ２２０ 挙動制御ユニット
２２１ 車輪速センサ ２２２ 加速度センサ
２２３ ヨーレートセンサ ２２４ 舵角センサ
２２５ ハイドロリックコントロールユニット
２３０ ナビゲーション装置 ２４０ 視線検出装置
２５０ 通信装置
Ｖ 自車両 ＰＨ ハイビーム配光パターン
ＰＬ ロービーム配光パターン ＰＦ フォグ配光パターン

Claims (3)

1. 複数の光源のそれぞれに設けられ、前記複数の光源が発する光を照射範囲を少なくとも上下方向にずらして設定された複数の配光パターンで自車両前方に照射する複数の光学系と、
   自車両の停止可能距離を演算する停止可能距離演算手段と、
   自車両よりも前記停止可能距離だけ前方の領域が前記複数の光学系の少なくとも一つによって照射されるように前記複数の光源の点灯及び消灯を制御する光源制御手段と
   を備える車両用前照灯装置。
2. 前記光源制御手段は、自車両よりも前記停止可能距離だけ前方の領域を照射する光源以外の光源を消灯し又は照度を低下させること
   を特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
3. 自車両前方のリスク対象物の有無及び自車両に対する相対位置を検出するリスク対象物検出手段を備え、
   前記光源制御手段は、前記リスク対象物検出手段が前記リスク対象物を検出した場合には、前記リスク対象物が前記複数の光学系の少なくとも一つによって照射されるように前記複数の光源の点灯及び消灯を制御すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯装置。

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