JP2016153258A - 車両運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両からの距離の増加に伴って路面の下向き勾配が増加するような地点を走行する場合に、路面に投射される光パターンを形成する投射ビームが路面に当たらずに他車両の運転者に眩惑を与えることを抑制した車両運転支援装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載して、自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状況検出器に認識させるための、所定の光パターンＱを自車両周辺の路面に表示する車両運転支援装置Ｕｆであって、コヒーレント光源Ｄｓからの放射光Ｆｓによる光源ビームＦｂを走査して投射ビームＦｏを出力し、自車両周辺の路面に光パターンＱを投射する路面投射光学系Ｕｐと、投射ビームＦｏの投影予定地点に路面が存在するか否かの情報を保持する路面存在情報保持手段Ｕｗと、路面投射光学系Ｕｐを制御する制御回路Ｅｃとを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ等のコヒーレント光源からの放射光を走査して、所定の光パターンを自車両周辺の路面上に描画し、それを自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させることを可能ならしめ、交通安全に寄与することを目的とした車両運転支援装置に関する。

半導体レーザ等のレーザビームを用いて自車両周辺の路面に何らかの光パターンを表示し、自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させる従来技術に関しては、例えば特開平０５−２３８３０７号公報には、車両の前方の所定距離だけ離れた路面位置に、視認可能なスポットマーカ、あるいは２次元ガルバノメータを用いた走査による多角形等の図形を照射し、歩行者や他車両の運転車に対し、自車両の存在を認識させることができるようにするものが記載されている。

また、特開２００３−２３１４５０号公報には、自車両および他車両が照射するレーザビームによって路面に形成される光パターンを撮像装置によって取得し、その情報に基づいて自車両の進行上注意すべき状態を判定するものが記載されている。
この技術においては、自車両の車速・運動状態量・舵角・操舵力に基づいて、自車両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を算出し、その境界線のうち、速度等に依存して安全上必要な部分を、レーザビームをスキャンアクチュエータによって走査して描画する。

さらに、特表２００４−５２６６１２号公報には、自車両の後方の路面に、スペクタクル・ショーのための照明効果の分野で利用されている方法によって光パターンを表示し、事故や緊急停止の場合に、後続の車両に情報を提供するものが記載されている。

いま述べた技術においては、路面に投射される光パターンを形成する投射ビームが路面で乱反射し、光の入射方向にあまり依存せずに、あらゆる方向に概ね均等に拡散されることを前提としている。
また、投射ビームは、車両のできるだけ高い位置から、例えば乗用車であれば、運転席内のフロントガラスの上辺付近から、下向きに射出することによって、他の車両の運転者や歩行者の眼を投射ビームが直射する事態が起きないことを前提としている。

ところが、この技術に関しては、自車両からの距離の増加に伴って路面の下向き勾配が増加するような地点を走行する場合に、問題を起こす可能性があり、これについて、本発明の車両運転支援装置の技術に関連する概念の概略図である図３を参照して説明する。
投射ビーム（Ｆｏ）を前方に投射しているときであれば、例えば図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、自車両（Ｃｏ）が上り坂を登り切る直前や下り坂に差し掛かかる直前の地点、あるいは後方に投射しているときであれば、例えば図３の（ｃ）および（ｄ）に示すように、自車両（Ｃｏ）が上り坂を登り切った直後や下り坂に差し掛かかった直後の地点においては、路面に投射される光パターンを形成する投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たらずに、路面をかすめて更に先へ通過してしまい、遠方においては、路面に対して相対的に平行または上向きのビームとなってしまう可能性がある。
そして、前方に投射しているときであれば対向車両（Ｃｆ）の、あるいは後方に投射しているときであれば後続車両（Ｃｂ）の運転者の眼を投射ビーム（Ｆｏ）が直射してしまう恐れがあり、もし実際にそのような現象が起きると、その運転者が強く眩惑され、それを原因とした交通事故の発生が懸念される。

特開平０５−２３８３０７号 特開２００３−２３１４５０号 特表２００４−５２６６１２号

本発明が解決しようとする課題は、自車両からの距離の増加に伴って路面の下向き勾配が増加するような地点を走行する場合に、路面に投射される光パターンを形成する投射ビームが、路面に当たらずに他車両の運転者に眩惑を与えることを抑制した車両運転支援装置を提供することにある。

本発明における第１の発明の車両運転支援装置は、車両に搭載して、自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させるための、所定の光パターン（Ｑ）を自車両周辺の路面に表示する車両運転支援装置であって、コヒーレント光源（Ｄｓ）と、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）からの放射光による光源ビーム（Ｆｂ）を走査して投射ビーム（Ｆｏ）を出力し、自車両周辺の路面に前記光パターン（Ｑ）を投射する路面投射光学系（Ｕｐ）と、自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報を保持する路面存在情報保持手段（Ｕｗ）と、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）および前記路面投射光学系（Ｕｐ）を制御する制御回路（Ｅｃ）とを具備し、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に、路面が存在しない旨の情報を、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）が保持している地点に向けては、前記制御回路（Ｅｃ）は、前記光パターン（Ｑ）を投射する前記投射ビーム（Ｆｏ）の出力を停止するよう制御することを特徴とするものである。

本発明における第２の発明の車両運転支援装置は、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）は、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かを検知して、前記した自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報たる路面不存在データ（Ｓｗ）を生成するための路面不存在検知器（Ｘｗ）を具備するものである。

自車両からの距離の増加に伴って路面の下向き勾配が増加するような地点を走行する場合に、路面に投射される光パターンを形成する投射ビームが、路面に当たらずに他車両の運転者に眩惑を与えることを抑制した車両運転支援装置を提供することができる。

本発明の車両運転支援装置を簡略化して示すブロック図を表す。 本発明の車両運転支援装置の実施例の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。 本発明の車両運転支援装置の技術に関連する概念の概略図を表す。

先ず、本発明の車両運転支援装置を簡略化して示すブロック図である図１を参照して、その構成について説明する。
コヒーレント光源（Ｄｓ）からの放射光（Ｆｓ）は、コリメータレンズやビームエキスパンダ等の、必要に応じて挿入する変換光学系（Ｂｃ）によって、遠方に投射するに適する太さを有する光源ビーム（Ｆｂ）と成し、路面投射光学系（Ｕｐ）に入力される。
なお、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）については、例えば半導体レーザや、半導体レーザの放射光を、高調波発生・光パラメトリック効果などのような非線形光学現象を利用して波長変換する光源などを使用できる。

前記路面投射光学系（Ｕｐ）は、例えば音響光偏向素子(ＡＯＤ)やガルバノメータミラー等の光偏向素子の２個を、その偏向方向が直交するように配置し、それぞれを独立に駆動制御することによって、入射されたビームを任意の方向に向けて射出することができる、２次元偏向器を備えている。
２個ある各光偏向素子の偏向角は、ガルバノメータミラーの場合は、コイルに流す駆動電流の大きさで規定され、音響光偏向素子の場合は、超音波トランスデューサに印加する高周波の駆動電圧の周波数で規定される。
該路面投射光学系（Ｕｐ）に入力された前記光源ビーム（Ｆｂ）は、方位角 θ，ψ の方向に偏向されて本車両運転支援装置（Ｕｆ）の外部に放出される投射ビーム（Ｆｏ）となり、自車両周辺の路面に到達してビームスポット（Ｐ）を形成するが、方位角 θ，ψ を動的に変化することによって前記ビームスポット（Ｐ）が連続的に移動するから、直線や曲線、円、多角形、文字などの任意の光パターン（Ｑ）を、自車両周辺の路面上に投射することができる。

前記光パターン（Ｑ）として、例えば、自車両の走行帯の境界線を描画することにより、他車両の運転者、そして歩行者に注意喚起することができるし、自車両の運転者は、自身のハンドル操作の適否を確認することができる。
ここで走行帯とは、ある瞬間の自車両の車体を路面に投影した領域を、車両の走行に伴って移動させ、和集合的・累積的に合成して形成される領域、もしくはそれに対し、安全上必要な幅方向の余裕を付加した領域を指している。
さらに、人間への注意喚起のためだけではなく、前記光パターン（Ｑ）は、環境状態検出器、すなわち、その反射散乱光を、例えば撮像素子を具備して画像として取得し、反射散乱体が路面なのか、あるいは先行車両や障害物なのかを識別し、自車両の前方環境の安全状態の情報を抽出する検出器を機能させるためのものとして投射することもできる。

ここで、今後の説明の便宜のために、本明細書における前記した方位角 θ，ψ について定義しておく。
本車両運転支援装置が車両に搭載された状態で、直進時の車両の進行方向を向き、平坦な路面に平行な軸をｚ軸として、偏向後のビームについての垂直面内の角度である俯角、すなわち光線が路面と成す角度を θ 、水平面内の角度を ψ と書くこととし、また、θ，ψ の両方を方位角と呼ぶことにする。

制御回路（Ｅｃ）は、光源変調信号（Ｓｓ）を介して前記コヒーレント光源（Ｄｓ）に対する投入電力を変調し、点灯または消灯を制御し、また点灯時の明るさを制御する。
さらに、前記制御回路（Ｅｃ）は、方位角目標信号（Ｓｐ）を介して方位角 θ，ψ の目標値 θp，ψp を前記路面投射光学系（Ｕｐ）に伝送し、該路面投射光学系（Ｕｐ）が具備する駆動回路が、方位角目標値 θp，ψp が実現されるよう、各光偏向素子の前記した駆動電流や駆動電圧を制御する。

一方、路面存在情報保持手段（Ｕｗ）は、自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報として、路面不存在データ（Ｓｗ）を保持しており、前記制御回路（Ｅｃ）は前記路面不存在データ（Ｓｗ）を受け取って前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かを判定することができる。
なお、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）が、前記路面不存在データ（Ｓｗ）を取得する方法については後述する。
前記制御回路（Ｅｃ）は、前記路面不存在データ（Ｓｗ）に基づいて、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に、路面が存在しない旨の情報を得ている地点に向けては、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）または前記路面投射光学系（Ｕｐ）、あるいは両方を制御して、前記光パターン（Ｑ）を投射する前記投射ビーム（Ｆｏ）の出力を停止する。

ここで前記路面不存在データ（Ｓｗ）は、自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報であるから、これによって、「路面上の Ｚ メートル先の地点までは前記投射ビーム（Ｆｏ）は路面に当たるが、それより先では、路面の下向き勾配が強くなって前記投射ビーム（Ｆｏ）が当たる路面は存在せず、前記投射ビーム（Ｆｏ）は更に先の領域へ放出されてしまう」（Ｚ には例えば３０などの具体的な数値が入る）という状況が判断できれるものであれば、どのような形式のものであっても構わない。
つまり、前記した状況が判断できればよいのであるから、最も簡単なものにするならば、前記路面不存在データ（Ｓｗ）は、少なくとも、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在する限界の数値情報としての、自車両からの距離 Ｚ を含有しておればよいことが判る。

因みに、遠方まで路面が平坦で、前記投射ビーム（Ｆｏ）が光パターン（Ｑ）を投影する可能性のある最も遠い地点まで路面が存在する状況（言わば実質的に Ｚ が無限大）のとき、その情報を、Ｚ の値 Ｚi として保持するためには、本車両運転支援装置のシステム（ハードウェアおよびソフトウェア）における特別な値、例えば前記した数値情報の表現における最大値や、あり得ない値としての負の値を Ｚi に割り当てるようにすればよく、決め事として処理できる。

一方、前記路面投射光学系（Ｕｐ）の路面からの高さを ｈ とすると、方位角 θ と距離 ｚ とは、以下の式（式１）
ｚ ＝ ｈ／tanθ
で結ばれているから、前記 Ｚ に対応する θ を θz と書くことにすれば、前記路面不存在データ（Ｓｗ）は、少なくとも Ｚ と θz の何れかを含有していればよく、必要なときは何時でも前記した式１を用いて、一方から他方の値を導くことができる。
その際も、前記した Ｚi に対応する θz の値として、特別な値、例えば０や、あり得ない値としての負の値を割り当てるようにすればよい。
なお、いま述べたことから明らかなように、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するための、Ｚ は上限値であり、θz は下限値である。

前記制御回路（Ｅｃ）が前記光パターン（Ｑ）を投射する前記投射ビーム（Ｆｏ）の出力を停止する制御の仕方として、例えば最も簡単には、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かには無頓着に、前記路面投射光学系（Ｕｐ）と前記コヒーレント光源（Ｄｓ）を制御しておき、θ または θp が、前記路面不存在データ（Ｓｗ）から得られる下限値 θz 以下であるときは、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）を消灯するよう、追加制御すればよい。
ただし、このような単純な制御の場合は、追加制御によって前記コヒーレント光源（Ｄｓ）を消灯している期間も、前記路面投射光学系（Ｕｐ）は無駄に動いていることになるから、θ または θp が下限値以下になってから、次に下限値を超えるまでの制御シーケンス部分を省略するように制御することにより、前記した無駄な動きを避けることができる。

なお、実際の θ または θp と下限値 θz との比較に際しては、車体の前部と後部とで浮き沈みのタイミングがずれるピッチング等により、路面を基準とした前記投射ビーム（Ｆｏ）の俯角が振れるなどして、前記投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たらずに先の領域へ放出されてしまう現象の発生を避けるため、下限値 θz を安全側、すなわち大きめに評価することが望ましい。
あるいは安全に対する配慮を強化して、θz が Ｚi に対応する値でない期間は、実際の θ または θp によらず前記コヒーレント光源（Ｄｓ）を消灯するようにしてもよい。

以上において述べたように、本発明の車両運転支援装置によれば、半導体レーザ等のコヒーレント光源からの放射光を走査して、所定の光パターンを自車両周辺の路面上に描画し、それを自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させることを可能ならしめ、交通安全に寄与するとともに、自車両からの距離の増加に伴って路面の下向き勾配が増加するような地点を走行する場合に、路面に投射される光パターンを形成する投射ビームが、路面に当たらずに他車両の運転者に眩惑を与えることを抑制できるため、眩惑を原因とした交通事故の発生を防止できる。

前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）の実現に関しては、種々の方法がある。
例えば、ＧＰＳ技術を利用して時々刻々の自車両の位置を追跡するとともに、保有する、もしくは電波を介してダウンロードした地図情報から、前方または後方の路面の勾配の変化に関する情報を取得し、時々刻々の前方または後方における、前記した路面が存在するための、方位角の下限値 θz を生成するように構成することができる。
その際、重力センサと加速度センサとを車両に搭載することにより、自車両が走行する路面の時々刻々の勾配を実測することができるから、この実測値を援用することにより、θz の生成精度を高めることが可能である。
とりわけ、後方に対しては、自車両が走行した路面の実測勾配の履歴データから、ほぼ正確な θz の値を生成することが可能である。

あるいは、自車両からある距離の地点に路面が存在しないことを検知する路面不存在検知器（Ｘｗ）を備えることによって、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）を実現するようにしてもよく、以下において具体的な構成の若干例について述べる。
例えば、撮像素子を具備して自車両の前方または後方の道路状況（すなわち景色）を画像として取得し、例えば画像におけるある高さの水平ライン上に路面が見えるか否かを画像解析装置によって判断するならば、それは前記路面不存在検知器（Ｘｗ）として機能するから、画面上のどの高さまで路面が見えるかを画像解析に基づいて調べれば、どの俯角まで路面が存在するか、すなわち路面が存在するための方位角の下限値 θz を測定することができる。
道路状況の撮像のための照明については、周囲に元から存在する外光、すなわち太陽光や街燈を利用するようにしてもよいが、自車両より、例えば赤外線などの不可視の照明光を、必要な立体角領域に限定して照射することが好適である。
その際、スペクトル幅が可及的狭帯域の照明光源（例えば赤外半導体レーザ）を使用し、そのスペクトル帯域に適合する干渉フィルタを前置して撮像することにより、外光の影響を受け難い測定が可能となる。

また、照明光源を変調して点灯と消灯を繰り返し、その変調周波数成分に合致する情報のみを取得するようにすれば、さらに外光の影響を受け難い測定となる。
とりわけ、撮像素子のフレーム生成周期に対して同期させて変調し、照明光源が点灯しているフレームと照明光源が消灯しているフレームとを交互に生成するようにした上で、照明光源が点灯しているフレームの画像データから照明光源が消灯しているフレームの画像データを減算する、フレーム同期照明画像処理の技術を用いることにより、極めて外光の影響を受け難い測定に基づいた前記路面不存在データ（Ｓｗ）の生成が可能となり、優れた路面不存在検知器を実現することができる。

また、いま述べたような、専用の照明光源を備えるのではなく、本車両運転支援装置の前記路面投射光学系（Ｕｐ）によって自車両周辺の路面の特定の箇所に試験用光パターンを投射し、その反射散乱光を、撮像素子を具備して画像として取得し、前記と同様に、画像解析に基づく路面不存在検知器を構成するものとしてもよい。
この場合も、前記路面投射光学系（Ｕｐ）からの前記投射ビーム（Ｆｏ）はスペクトル幅が狭く、また変調が可能であるから、前記した干渉フィルタとフレーム同期照明画像処理を用いた処理が実現できる。
ただし、この技術の場合、前記投射ビーム（Ｆｏ）は可視光であるから、前記試験用光パターンのうち、結果的に下限値 θz を下回る成分による他車両運転者への眩惑を避けるため、前記試験用光パターンの投射は、短時間の投射を間欠的に行う形式にする必要がある。

あるいは、後述する、下限値 θz を更新しながら前記光パターン（Ｑ）を投射する制御形式に対して、いま述べた撮像素子と画像解析に基づく路面不存在検知器を用いる方法を適用してもよい。

さらには、後述するように、撮像素子を用いずに、前記投射ビーム（Ｆｏ）の路面における後方散乱光のうちの、前記路面投射光学系（Ｕｐ）まで逆に戻って来る成分を検出することによって、路面不存在検知を行う方法もある。

これまで述べたような、路面勾配情報を取得したり、専用の前記路面不存在検知器（Ｘｗ）を具備することによって、自動的に作動する前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）を実現する代わりに、より簡便な実現方法として、運転者の判断に基づいて前照灯のハイビームとロービームとを手動で切り替えるのと同様に、例えば、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在する条件が、遠距離まで満たされている、あるいは中距離まで満たされている、さらには近距離までしか満たされていない、の別を運転者自身が判断し、前記した方位角の下限値 θz を、例えば段階的に切り替えるスイッチを、手動で操作することにより、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）を実現するようにしてもよい。

ここで、根本的な事項につき、一点補足しておく。
自車両からの距離の増加に伴って路面の下向き勾配が増加するような地点を走行する場合の投射ビームが、対抗車両の運転者への眩惑という副作用を示す問題はあるとしても、安全の確保のため、その出力を停止しない方が良いのではないか、との疑問が生ずるかも知れないが、路面に当たらない条件の投射ビームは、路面に人間や環境状態検出器が有効に認識可能な光パターンを形成しないため、それを出力しても自車両に付与される安全は何も無く、単に空へ逃げたり他の車両に当たって無駄に終わるか、眩惑という副作用を与えて対向車両の事故リスクを高めるかの何れかしか無く、よって、前記した条件の投射ビームについては、出力を停止することが最善の策である、と言うことができる。
当然、本来は光パターン投射によって付与されたはずの安全性が、条件によって付与されなくなる訳であるから、このために低下した安全性を補いたい場合は、本発明とは別に、有効な方策を講じる必要がある。

以降においては、本発明の実施例について説明する。
先ず、本発明の車両運転支援装置の実施例の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図２を参照して、ガルバノメータミラーを用いて構成した、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）と前記路面投射光学系（Ｕｐ）とを合わせた光学系について説明する。
半導体レーザによるコヒーレント光源（Ｄｓ）からの放射光は、非球面レンズを用いたコリメータとしての変換光学系（Ｂｃ）を介して、並行光束の光源ビーム（Ｆｂ）に変換され、後述する偏光ビームスプリッタ（Ｂｓ）を介し、θ偏向ガルバノメータミラー（Ｇ１）の回転鏡（Ｇｒ１）に入射される。
該回転鏡（Ｇｒ１）は、アクチュエータ（Ｇａ）の駆動によって往復回転するアクチュエータ軸（Ｇｚ）に固定されており、前記制御回路（Ｅｃ）の制御に基づいて駆動回路(図示を省略)から前記アクチュエータ（Ｇａ）に流される駆動電流によって、偏向後の方位角 θ が制御される。

前記回転鏡（Ｇｒ１）で反射されたビームは、前記θ偏向ガルバノメータミラー（Ｇ１）と同様の構造を有し、ただし前記アクチュエータ軸（Ｇｚ）と直交するアクチュエータ軸を有するψ偏向ガルバノメータミラー（Ｇ２）に入射され、同様に偏向後の方位角 ψ が制御される。
前記ψ偏向ガルバノメータミラー（Ｇ２）の回転鏡（Ｇｒ２）で反射されたビームは、前記投射ビーム（Ｆｏ）として前記路面投射光学系（Ｕｐ）から射出され、立体角領域（Ａ）内の任意の方向に２次元偏向され、自車両周辺の路面に前記光パターン（Ｑ）を投射することができる。
なお、本図の光学系を車両に設置する場所として、運転室内のフロントガラスの上辺の左と右の端部であって前方路面を見通せる２箇所が好適であるが、フロントガラスの上辺の中央部、すなわちフロントガラスとルームミラーの間隙部の１箇所でもよい。

因みに、ガルバノメータミラーの場合、ミラーを含む磁気的可動部には回転に対する慣性モーメントがあるため、例えば方位角座標 θ，ψ を跳躍移動させるために、駆動電流をステップ的に変化させたときは、電流値と方位角 θ，ψ とが瞬時に対応する訳ではなく、θ，ψ は有限の速度でしか立上がらないし、リンギング(減衰振動)しながら定常値に漸近する挙動を示す。
そのため、θ，ψ を検出し、ＰＩＤフィードバック制御を行って応答速度を改善したり、リンギングやオーバーシュートが発生している期間は、前記光源変調信号（Ｓｓ）を介して前記コヒーレント光源（Ｄｓ）を消灯し、前記ビームスポット（Ｐ）の不要な軌跡を見えなくするなどの工夫を行う。
このように方位角座標 θ，ψ を跳躍移動させるのではなく、直線や曲線を投射するために、方位角 θ，ψ を徐々に変化させるように駆動する場合は、前記したリンギングは発生し難いが、動作遅れに起因する方位角目標値 θp，ψp と方位角 θ，ψ との誤差が生じ、結果として前記光パターン（Ｑ）の位置や形状の誤差が生ずるため、補正処理が必要である。

先に、自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報を生成する路面不存在検知器（Ｘｗ）の構成方法の複数例を説明したが、図２には、前記投射ビーム（Ｆｏ）の路面における後方散乱光のうちの、前記路面投射光学系（Ｕｐ）まで逆に戻って来る成分を検出することにより路面不存在検知器を実現するための構成を含めて描いてある。
雨天時で路面が濡れている場合を想定すれば、路面の水による光の正反射を低減するために、前記投射ビーム（Ｆｏ）が水面に対してＰ偏波となるように本車両運転支援装置を構成することが好適であるから、図において前記投射ビーム（Ｆｏ）の偏波が θ 方向と平行になるよう、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）を配置し、また前記偏光ビームスプリッタ（Ｂｓ）を、これに適合するように配置すれば、理想的には前記光源ビーム（Ｆｂ）のほぼ１００％が前記回転鏡（Ｇｒ１）に向けて反射される。
前記投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たって後方散乱光を生ずる際は、一般に偏波面の回転が起こるから、この散乱光が路面から前記回転鏡（Ｇｒ２）、前記回転鏡（Ｇｒ１）を経て戻って来た際は、路面に対してＳ偏波となった成分が前記偏光ビームスプリッタ（Ｂｓ）を透過するため、光センサ（Ｂｘ）によってそれを検出することができる。

例えば、前記偏光ビームスプリッタ（Ｂｓ）における前記光源ビーム（Ｆｂ）の微弱な透過光を、光センサ(図示を省略)によって検出できるようにしておけば、光源ビーム強度を常時モニタすることができる。
実験等を通じて、投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たっているか否かを見分けるための、光源ビーム強度に対する前記光センサ（Ｂｘ）での検出量の比の閾値を決定しておけば、この構成を前記路面不存在検知器（Ｘｗ）として機能させることができ、したがって前記路面不存在データ（Ｓｗ）を生成する前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）を実現することができる。
なお、前記光センサ（Ｂｘ）による戻り光の検出効率は、前記投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たる位置までの自車両からの距離 ｚ に依存するから、前記した式１で結ばれた方位角 θ にも依存し、したがって前記した閾値については、これを θ に依存して決めることが望ましい。

なお、太陽光や街燈などの道路照明光、他車両が発した光などの外乱光の影響を回避するため、例えば干渉フィルタ等を利用した狭帯域フィルタ（Ｂｆ）を、前記光センサ（Ｂｘ）に前置することが好適である。
さらに外乱光の影響の回避能力を高めるため、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）の駆動電流に対し、適当な周波数の振幅変調を加えておき、前記光センサ（Ｂｘ）の検出信号のうち、前記振幅変調周波数に合致する電気的な狭帯域フィルタを通過した信号に基づいて、前記路面不存在データ（Ｓｗ）を生成するようにしたり、さらに同期検波やロックイン増幅回路の技術を用いて、検知確度を高めた前記路面不存在データ（Ｓｗ）を生成するよう、工夫することができる。
さらに、検出信号が正常に取得できた場合に、変調信号に対する検出信号の位相遅れを測定できるようにしておけば、前記投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たった地点と自車両の距離を推定することが可能となる。

ただし、前記したものと同様に、前記投射ビーム（Ｆｏ）は可視光であるから、前記光パターン（Ｑ）のうち、結果的に下限値 θz を下回る成分による他車両運転者への眩惑を避けるため、以下に述べる、下限値 θz を更新しながら前記光パターン（Ｑ）を投射する制御形式が好適である。
すなわち、前記光パターン（Ｑ）を投射しながら前記路面不存在検知器（Ｘｗ）の検知結果を監視して、もし前記投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たっていないことが判明した場合は、直ちに下限値 θz の値を更新して、それ以下の角度領域の前記光パターン（Ｑ）の投射は停止する。
そして、下限値 θz の、現時点よりも小さい値への更新の可能性を探るために、その時点での下限値 θz を下回る角度領域に属する前記光パターン（Ｑ）の短時間の投射を間欠的に試行して、前記路面不存在検知器（Ｘｗ）の検知結果を監視して、もし前記投射ビーム（Ｆｏ）が路面に当たっていることが判明した場合は、下限値 θz を更新し、この動作を θ が小さくなる方向へ徐々に繰り返せばよい。

当然ながら、前記した前記路面投射光学系（Ｕｐ）によって自車両周辺の路面の特定の箇所に試験用光パターンを投射する方法に対し、いま述べた前記光センサ（Ｂｘ）による戻り光の検出に基づく路面不存在検知器（Ｘｗ）を用いる方法を適用することもできる。

車両に搭載された車両運転支援システムは、運転者による現在の舵角やハンドル操作による舵角の変化速度、現在の車両の速度やアクセル操作による加速度、さらには撮像素子を用いて取得した前方の道路状況への分析を援用して、近い未来までの自車両の時々刻々の路面上の位置と向きをシミュレートすることにより、走行帯の形状を決定することができ、自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させるための、投射すべき光パターンの形状を決定する。
ここで、投射すべき光パターンを、走行帯の境界線そのものとする場合もある。
ただし、どれだけ遠方の光パターンまで投射しなければならないかについては、自車両の速度に依存し、この速度が速いほど、投射すべき光パターンの重点は遠方に移る。

車両運転支援システムは、投射光パターンの形状を表す情報を、路面上の平面座標から方位角座標 θ，ψ に変換し、本発明の車両運転支援装置の前記制御回路（Ｅｃ）に対し、例えば方位角目標値 θp，ψp の配列としてデータを送信する。
前記制御回路（Ｅｃ）は、受信した方位角目標値 θp，ψp の配列を繰り返し読み出して、前記光源変調信号（Ｓｓ）および前記方位角目標信号（Ｓｐ）を生成して前記コヒーレント光源（Ｄｓ）および前記路面投射光学系（Ｕｐ）を制御する。

ただし、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）が前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に、路面が存在しない旨の情報を得ている地点に向けては、すなわち前記路面不存在データ（Ｓｗ）から得られる下限値 θz に対し、これを下回る θp を有する前記した θp，ψp の配列の部分を、前記路面投射光学系（Ｕｐ）が指している期間は、前記制御回路（Ｅｃ）は、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）が消灯するよう前記光源変調信号（Ｓｓ）を制御することにより、前記光パターン（Ｑ）を投射する前記投射ビーム（Ｆｏ）の出力を停止する。

本発明は、半導体レーザ等のコヒーレント光源からの放射光を走査して、所定の光パターンを自車両周辺の路面上に描画し、それを自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させることを可能ならしめ、交通安全に寄与することを目的とした車両運転支援装置を設計・製造する産業において利用可能である。

Ａ 立体角領域
Ｂｃ 変換光学系
Ｂｆ 狭帯域フィルタ
Ｂｓ 偏光ビームスプリッタ
Ｂｘ 光センサ
Ｃｂ 後続車両
Ｃｆ 対向車両
Ｃｏ 自車両
Ｄｓ コヒーレント光源
Ｅｃ 制御回路
Ｆｂ 光源ビーム
Ｆｏ 投射ビーム
Ｆｓ 放射光
Ｇ１ θ偏向ガルバノメータミラー
Ｇ２ ψ偏向ガルバノメータミラー
Ｇａ アクチュエータ
Ｇｒ１ 回転鏡
Ｇｒ２ 回転鏡
Ｇｚ アクチュエータ軸
Ｐ ビームスポット
Ｑ 光パターン
Ｓｐ 方位角目標信号
Ｓｓ 光源変調信号
Ｓｗ 路面不存在データ
Ｕｆ 本車両運転支援装置
Ｕｐ 路面投射光学系
Ｕｗ 路面存在情報保持手段
Ｘｗ 路面不存在検知器

Claims (2)

1. 車両に搭載して、自車両または他車両の運転者、歩行者、環境状態検出器に認識させるための、所定の光パターン（Ｑ）を自車両周辺の路面に表示する車両運転支援装置であって、コヒーレント光源（Ｄｓ）と、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）からの放射光による光源ビーム（Ｆｂ）を走査して投射ビーム（Ｆｏ）を出力し、自車両周辺の路面に前記光パターン（Ｑ）を投射する路面投射光学系（Ｕｐ）と、自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報を保持する路面存在情報保持手段（Ｕｗ）と、前記コヒーレント光源（Ｄｓ）および前記路面投射光学系（Ｕｐ）を制御する制御回路（Ｅｃ）とを具備し、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に、路面が存在しない旨の情報を、前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）が保持している地点に向けては、前記制御回路（Ｅｃ）は、前記光パターン（Ｑ）を投射する前記投射ビーム（Ｆｏ）の出力を停止するよう制御することを特徴とする車両運転支援装置。
2. 前記路面存在情報保持手段（Ｕｗ）は、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かを検知して、前記した自車両からの距離に依存した、前記投射ビーム（Ｆｏ）の投影予定地点に路面が存在するか否かの情報たる路面不存在データ（Ｓｗ）を生成するための路面不存在検知器（Ｘｗ）を具備する請求項１に記載の車両運転支援装置。

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