JP2017119469A - スキャニングヘッドライト、スキャニングヘッドライトの制御方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】ドライバーがより安全に前方交通環境を認識できるよう補助できるスキャニングヘッドライト、スキャニングヘッドライトの制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】スキャニングヘッドライト１００は、可視光の連続的なパターンを移動体の前方環境に照射するパターン照射部１１０と、前記パターン照射部１１０の動作を制御する制御部１２０と、を有する。前記連続的なパターンが前記移動体の前方環境に存在する障害物に照射された場合に、前記移動体の前方に不連続なパターンが形成される。【選択図】図１

Description

本発明はスキャニングヘッドライト、スキャニングヘッドライトの制御方法及びプログラムに関し、例えば前方交通環境の認識補助技術に関する。
従来、車のドライバーは、夜間はヘッドライトによる照明を頼りに歩行者を視認する必要があった。しかしながら、ヘッドライトの光のみでは、十分に安全な距離から歩行者を認識することが難しい場合があった。
そこで、近年では、夜間のドライビング支援技術として、不可視光線である赤外線等を利用して歩行者を検知するものが発表されている。例えば非特許文献１には、車両先端に設置される赤外線カメラで前方交通環境の映像を取得し、画像処理により歩行者を認識し、歩行者の存在を音や車内ディスプレイへの表示によりドライバーに気づかせるシステムが記載されている。
"Ｈｏｎｄａ テクノロジー図鑑 インテリジェント・ナイトビジョンシステム編"、［ｏｎｌｉｎｅ］、本田技研工業株式会社、［平成２７年１１月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｏｎｄａ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｅｃｈ／ａｕｔｏ／ｎｉｇｈｔ-ｖｉｓｉｏｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＞
非特許文献１に示すような従来の手法では車内ディスプレイに歩行者の位置が表示されるため、ドライバーは、まず車内ディスプレイを見て歩行者の位置を認識した後、前方環境に視点を移し、歩行者を実際に視認することになる。しかしながら、車内ディスプレイ使用時には、非使用時に比べ、前方環境の変化への反応時間が劣化することが観察されている。これは、視点を手前から奥へ移動させることは、人にとって抵抗が大きいからである（注意のラバー・バンド現象）という指摘がある。そうだとすれば、前方環境の変化に素早く反応するには、人の注意の機構上、運転時にはより遠くに注意を向けておくことが得策である。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ドライバーがより安全に前方交通環境を認識できるよう補助できるスキャニングヘッドライト、スキャニングヘッドライトの制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の一実施の形態にかかるスキャニングヘッドライトは、可視光の連続的なパターンを移動体の前方環境に照射するパターン照射部と、前記パターン照射部の動作を制御する制御部と、を有し、前記連続的なパターンが前記移動体の前方環境に存在する障害物に照射された場合に、前記移動体の前方に不連続なパターンが形成されることを特徴とするものである。
本発明により、ドライバーがより安全に前方交通環境を認識できるよう補助できるスキャニングヘッドライト、スキャニングヘッドライトの制御方法及びプログラムを提供することができる。
スキャニングヘッドライト１００の構成を示す図である。 パターン照射部１１０の構成例を示す図である。 スキャニングパターンの照射による障害物検知の様子を示す図である。 スキャニングパターンの照射による障害物検知の様子を示す図である。 スキャニングパターンの照射による障害物検知の様子を示す図である。 実施の形態２において、障害物検知部１３０を更に備える場合のスキャニングヘッドライト１００の構成を示す図である。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
まず、図１のブロック図を用いて、本発明の実施の形態１にかかるスキャニングヘッドライトの構成について説明する。
スキャニングヘッドライト１００は、パターン照射部１１０、制御部１２０を有する。
パターン照射部１１０は、可視光の連続的なパターン（以下、スキャニングパターンと称する）を生成して、前方環境に照射する機能を有する。パターン照射部１１０は、典型的には、自動車のヘッドライトユニット内又は近傍に配置される。
図２に、パターン照射部１１０の具体的な構成例を示す。図２（ａ）は、回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｅｒａｃｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を利用したパターン照射部１１０の構成例である。パターン照射部１１０は、レーザー素子１１１、レンズ１１２、ＤＯＥ１１３を含む。レーザー素子１１１はレーザー光を出射する。レンズ１１２は、レーザー光を拡大し平行光又はそれに近い状態とする。ＤＯＥ１１３は光の回折現象を利用した光学素子であり、レンズ機能、光パワー密度分布調整機能、分岐及び合波、拡散、偏角、反射等の機能を有する。予め任意のパターンを形成したＤＯＥ１１３にレーザー光を入射させることにより、スキャニングパターンを高効率かつフォーカスフリーで照射することが可能である。なお、ＤＯＥの代替として、ＨＯＥ（ホログラフィック光学素子）を用いても良い。
図２（ｂ）は、ＭＥＭＳミラーを利用したパターン照射部１１０の構成例である。パターン照射部１１０は、レーザー素子１１４、ＭＥＭＳミラー１１５を含む。ＭＥＭＳミラー１１５は、２軸で揺動してレーザー光を反射することでラスタスキャンを行い、任意のスキャニングパターンを照射することが可能である。
一般に、ＤＯＥ１１３を用いる場合は、簡単な仕組みでスキャニングパターンを照射でき、小型、省電力、高効率という利点を有する。一方、照射可能なスキャニングパターンは固定される。この点、ＭＥＭＳミラー１１５を用いるならば、描画可能領域内の任意の位置に任意のスキャニングパターンを照射することができる。
制御部１２０は、パターン照射部１１０を駆動して、前方環境にスキャニングパターンを照射させる制御を行う。典型的には、制御部１２０はマイクロコンピュータであり、図示しない記憶部に予め格納されたプログラムに従って所定の動作を実行する。また、制御部１２０は、図示しない各種センサからの出力を受信し、受信内容に応じて種々の動作を実行することも可能である。
次に、スキャニングヘッドライト１００の動作について説明する。
制御部１２０は、パターン照射部１１０を駆動して、スキャニングパターンの照射を開始させる。
パターン照射部１１０は、可視領域の波長を有するレーザー光により所定のスキャニングパターンを生成し、前方環境に向けて照射する。スキャニングパターンの照射は、通常のヘッドライトの照射と同時に行ってもよく、スキャニングパターンのみ単独で照射してもよい。
スキャニングパターンは、可視光の連続的なパターンであることが好ましい。例えば、図３及び図４に示すような直線グリッドや、図５の「ｄｒｏｐ」、「ｒｈｏｍｂｕｓ」、「ｄｏｔ」のような連続的な模様であっても良い。
スキャニングパターンが移動体、典型的には車両の前方環境に照射されると、前方路面上に障害物がなければ、前方路面には連続的なパターンが投影される（図３及び図４）。一方、前方路面上に障害物がある場合は、スキャニングパターンが障害物表面にも投影される。障害物表面に投影されたスキャニングパターンは、周囲との連続性のない、不連続なパターンとしてドライバーに認識される。障害物としては、典型的には、前方環境に存在する歩行者、車両、落下物、路面の乱れ（穴や隆起など）等が想定可能である。
図４は、障害物にスキャニングパターンが照射された場合の見え方を示す実験例である。この実験ではまず、路面を模した台上に、歩行者や自動車といった障害物を模した工作物を設置した。次に、この路面及び障害物に対し、直線グリッド状のスキャニングパターンを照射した。すると、障害物が存在しない路面上には連続的な直線グリッドが投影された。一方、障害物の表面には、周囲との連続性のない歪んだスキャニングパターンが形成された。
図５に、他のスキャニングパターンを障害物に対し照射した実験例を示す。いずれのスキャニングパターンにおいても、平滑な路面上には連続的なパターンが投影されているのに対し、障害物上には明らかに不連続なパターンが形成されているのがわかる。
このように、本実施の形態によれば、パターン照射部１１０が、前方環境に連続的なパターンを照射し、障害物の表面には不連続なパターンを発生させる。ドライバーは、この不連続パターンを認識し、それを契機として、前方環境に障害物が存在することを明確に察知することができる。こうして、ドライバーは、前方環境から視線を移動すること無く障害物を認識できるので、車内ディスプレイ等を利用して障害物の存在を通知する従来技術に比べて迅速に反応することができる。すなわち、車両運転の際の安全性は向上する。
＜実施の形態２＞
実施の形態２では、スキャニングパターンを単に前方環境に照射するだけでなく、制御部１２０が、種々の条件に基づいてスキャニングパターンの照射の態様を変えるようパターン照射部１１０を制御する例を示す。
好ましくは、実施の形態２にかかるスキャニングヘッドライト１００は、前方環境に障害物が存在するか否か、存在する場合はその位置（例えば方向と距離）を検知する障害物検知部１３０を更に備える（図６）。その余の構成は、特段の言及のない限り、実施の形態１と同様である。
以下、実施の形態２にかかるスキャニングヘッドライト１００の動作の一例について説明する。
（ア） 照射タイミングの制御
まず、障害物検知部１３０が、前方環境に障害物が存在することを検知する。障害物の検知手法自体は、例えば非特許文献１に記載されているように公知であるから、ここでは詳細な説明を省略する。障害物検知部１３０は、障害物を検知したことを制御部１２０に通知する。次に、制御部１２０が、障害物検知部１３０からの上記通知に応じ、パターン照射部１１０を駆動し、スキャニングパターンの照射を開始させる。これにより、スキャニングヘッドライト１００は、障害物が存在し、ドライバーに注意を喚起することが必要なときにのみスキャニングパターンを照射することが可能になる。これにより、より効果的な注意喚起を行うことができる。
また、制御部１２０は、外界の明るさが所定のしきい値を下回ったときに、パターン照射部１１０を駆動することもできる。これにより、視認性が低下する明るさの時にのみスキャニングパターンを表示することができる。なお、外界の明るさは、例えば、公知の照度センサを用いて容易に取得できる。
あるいは、制御部１２０は、ヘッドライトが点灯したときや、ヘッドライトがハイビーム又はロービームにセットされたときに、パターン照射部１１０を駆動してもよい。これにより、環境に合わせた適切なドライバー補助を実現することができる。
（イ）照射位置の制御
まず、障害物検知部１３０が、前方環境に存在する障害物の位置を検知する。次に、制御部１２０が、障害物検知部１３０からの上記通知に応じ、パターン照射部１１０を駆動し、当該障害物の周囲にのみ、スキャニングパターンを照射させる。これにより、ドライバーが注意を向けるべき領域を効果的に提示することができる。
また、障害物検知部１３０が、前方環境に存在する対向車の位置を検知した場合、制御部１２０は、対向車のドライバーにスキャニングパターンを照射しないよう、パターン照射部１１０を制御してもよい。なお、対向車及びそのドライバーの検出技術については公知であるため、ここでは詳細な説明を行わない。
このように、制御部１２０は、所定の条件に基づき、前方環境の所定の領域にのみスキャニングパターンを照射し、あるいは特定の領域にはスキャニングパターンを照射しないよう、パターン照射部１１０を制御することができる。パターン照射部１１０がＭＥＭＳミラー１１５を含むならば、ＭＥＭＳミラー１１５の揺動を制御することにより照射範囲を制御できることは明らかである。また、パターン照射部１１０が複数のＤＯＥ１１３を含む構成であれば、個々のＤＯＥ１１３に対するレーザー光の入射の有無を制御することにより、照射範囲をある程度制御することが可能である。
（ウ）色、輝度等の制御
制御部１２０は、外界の明るさに応じ、パターン照射部１１０の発光輝度や色を変化させることもできる。例えば、外界が明るくなるほど、スキャニングパターンを高い輝度で照射することができる。これにより、スキャニングパターンの視認性を常に適切なレベルに維持することが可能になる。
また、制御部１２０は、スキャニングパターンの一部の態様、例えば色、輝度、パターンの形状や密度等を、所定の条件に基づき変化させても良い。例えば、制御部１２０は、障害物検知部１３０が検知した障害物の周囲のみ、スキャニングパターンの態様を変化させることができる。これにより、ドライバーが注意を向けるべき領域を一層効果的に提示することができる。
本実施の形態においては、制御部１２０が、種々の条件に基づいてスキャニングパターンの照射条件を変えるようパターン照射部１１０を制御する。これにより、ドライバーを一層効果的に補助し、安全性を向上させることができる。
なお、上述の実施の形態では、スキャニングヘッドライト１００を車両に搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば自転車や航空機や船舶など様々な移動体に適用することが可能である。
また、上述の実施の形態では、制御部１２０及び障害物検知部１３０を固定的なハードウェアとして説明したが、これに限定されるものではなく、同様の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより論理的に実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
１００ スキャニングヘッドライト
１１０ パターン照射部
１２０ 制御部
１３０ 障害物検知部

Claims (8)

  1. 可視光の連続的なパターンを移動体の前方環境に照射するパターン照射部と、
    前記パターン照射部の動作を制御する制御部と、を有し、
    前記連続的なパターンが前記移動体の前方環境に存在する障害物に照射された場合に、前記移動体の前方に不連続なパターンが形成される
    ことを特徴とするスキャニングヘッドライト。
  2. 前記障害物の存在を検知する障害物検知部をさらに有し、
    前記制御部は、前記障害物検知部が前記障害物の存在を検知したことに応じて、前記パターン照射部に前記連続的なパターンを照射させる
    ことを特徴とする請求項１記載のスキャニングヘッドライト。
  3. 前記制御部は、前記障害物検知部が検知した前記障害物の位置に応じて、前記パターンの照射範囲を変化させる
    ことを特徴とする請求項２記載のスキャニングヘッドライト。
  4. 前記制御部は、前記障害物検知部が検知した前記障害物の位置に応じて、前記パターンの照射範囲中の特定領域で、前記パターンの色、輝度、形状又は密度のうち少なくともいずれか１つを変化させる
    ことを特徴とする請求項２又は３記載のスキャニングヘッドライト。
  5. 前記制御部は、外界の明るさに応じて、前記パターンの照射の有無又は輝度の少なくともいずれか一方を決定する
    ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のスキャニングヘッドライト。
  6. 前記パターン照射部は、前記移動体の前照灯の近傍に配置され、前記移動体の前方の前記障害物を照射するよう構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のスキャニングヘッドライト。
  7. パターン照射部の動作を制御するステップと、
    前記パターン照射部が、可視光の連続的なパターンを移動体の前方環境に照射するパターン照射ステップと、を有し、
    前記連続的なパターンが前記移動体の前方環境に存在する障害物に照射された場合に、前記移動体の前方に不連続なパターンが形成される
    ことを特徴とするスキャニングヘッドライトの制御方法。
  8. コンピュータに、請求項７記載の方法を実行させるためのプログラム。
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