JP2019038279A - 車両用灯具の制御装置、車両用灯具システム - Google Patents

Abstract

【課題】自車両のピッチ方向の姿勢変化が生じた際における前方車両へのグレアを軽減することが可能な配光制御技術を提供する。【解決手段】自車両の周辺に存在する前方車両の位置に応じて選択的な光照射を行う車両用灯具を制御するための装置であって、前方車両の位置に対応した一定範囲を車両用灯具による光を照射しない非照射範囲として車両用灯具による光照射範囲を設定する配光範囲設定部と、自車両のピッチ方向の姿勢変化が生じた際にその姿勢変化方向及び姿勢変化に関する物理量に基づく補正量を用いて姿勢変化方向と逆方向に非照射範囲を拡大するように非照射範囲を補正する配光範囲補正部と、配光範囲補正部によって補正された非照射範囲及び光照射範囲に基づいて車両用灯具の動作を制御するための配光制御信号を生成し出力する配光制御部を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、自車両の周辺に存在する前方車両の位置に応じて選択的な光照射を行う車両用灯具システムの配光制御技術に関する。

自車両の前方に存在する対向車両や先行車両（以下、「前方車両」という。）に対してグレアを与えないようにしつつ前方視認性を向上させるために、前方車両の存在する領域を選択的に遮光して自車両前方への光照射を行う技術が知られている（例えば特許文献１参照）。このような選択的な光照射は、例えば、半導体レーザー素子を高速に点灯制御し、その出射光をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどを用いて走査可能なランプユニットを用いることにより実現できる。また、別な方法として、マトリクス状に配列された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備えるランプユニットを用いて、前方車両の存在する領域に対応して各ＬＥＤを選択的に点灯／消灯させて、それらから出射する光を車両前方へ照射することによって実現することもできる。

ところで、上記のような選択的な光照射を行う際には、前方車両の位置に基づいて光照射範囲と非照射範囲（光を照射しない範囲）を設定し、設定した各範囲に基づいてランプユニットが駆動されるが、前方車両の位置検出からランプユニットによる配光制御が達成されるまでの間には、演算に要する時間等によってある程度のタイムラグ（例えば数百ｍｓ）が生じる。このため、例えば坂道に差し掛かったタイミングや段差を通過したタイミング等で自車両のピッチ方向の姿勢が急に変化したような場合には、自車両から見た前方車両の相対的な位置（上下方向の位置）が大きく変化してしまうことから、その変化後の前方車両の位置検出から配光制御が達成されるまでに生じるタイムラグにより、前方車両に対してグレアを与えてしまう場合がある。

特開２０１５−５８８０２号公報

本発明に係る具体的態様は、自車両のピッチ方向の姿勢が変化した際における前方車両へのグレアを軽減することが可能な配光制御技術を提供することを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様の車両用灯具の制御装置は、（ａ）自車両の周辺に存在する前方車両の位置に応じて選択的な光照射を行う車両用灯具を制御するための装置であって、（ｂ）前記前方車両の位置に対応した一定範囲を前記車両用灯具による光を照射しない非照射範囲として当該車両用灯具による光照射範囲を設定する配光範囲設定部と、（ｃ）前記自車両のピッチ方向の姿勢変化が生じた際にその姿勢変化方向及び姿勢変化に関する物理量に基づく補正量を用いて当該姿勢変化方向と逆方向に前記非照射範囲を拡大するように当該非照射範囲を補正する配光範囲補正部と、（ｄ）前記配光範囲補正部によって補正された前記非照射範囲及び前記光照射範囲に基づいて前記車両用灯具の動作を制御するための配光制御信号を生成し出力する配光制御部を含む、車両用灯具の制御装置である。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、上記の車両用灯具の制御装置と、この制御装置によって光照射状態を制御される車両用灯具と、を含む、車両用灯具システムである。

上記構成によれば、自車両のピッチ方向の姿勢変化が生じた際における前方車両へのグレアを軽減することが可能となる。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。 図２は、ＬＤユニットの構成例を示す図である。 図３（Ａ）は、配光範囲設定部により設定される配光範囲について説明するための図である。図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、配光範囲補正部により行われる配光範囲の補正について説明するための図である。 図４（Ａ）は、配光範囲設定部により設定される配光範囲の具体例について説明するための図である。図４（Ｂ）は、配光範囲補正部により行われる配光範囲の補正の具体例について説明するための図である。 図５は、車両用灯具システムの動作手順を示すフローチャートである。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用前照灯システムは、カメラ１０、画像処理部１１、制御部１２、ジャイロセンサ１３、レーザーダイオード（ＬＤ）ユニット駆動部１４、レーザーダイオード（ＬＤ）ユニット１５、を含んで構成されている。

カメラ１０は、自車両の所定位置（例えばダッシュボード上、フロントガラス上部等）に設置され、自車両の前方空間を撮影する。

画像処理部１１は、カメラ１０によって撮影される車両の前方空間の画像に基づいて自車両の前方に存在する前方車両（対向車両または先行車両）の位置を検出する。

制御部１２は、画像処理部１１によって検出される前方車両の位置に応じた選択的な光照射を行うための制御を行うものである。この制御部１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって構成されるものであり、配光範囲設定部１２ａ、配光範囲補正部１２ｂ、配光制御部１２ｃを有する。

配光範囲設定部１２ａは、ＬＤユニット１５によって光照射可能な範囲のうち、画像処理部１１によって検出される前方車両の位置を含んだ一定範囲を非照射範囲としてそれ以外の範囲を光照射範囲として設定する。

配光範囲補正部１２ｂは、自車両のピッチ方向（前後方向）の姿勢変化（傾き角度の変化）が生じた際に、その姿勢変化方向及び姿勢変化に関する物理量に基づいて求められる補正量を用いて、上記の配光範囲設定部１２ａによって設定される光照射範囲と非照射範囲を補正する。

配光制御部１２ｃは、配光範囲設定部１２ａによって設定され、場合によって配光範囲補正部１２ｂによって補正される光照射範囲並びに非照射範囲に基づいた配光パターンを形成させるための配光制御信号を生成してＬＤユニット駆動部１４へ出力する。なお、配光パターンにおける非照射範囲は、光照射範囲との対比において実質的に光が照射されない状態であればよく、前方車両にグレアを与えない程度に光量を減じた光が照射される状態であってもよい。

ジャイロセンサ１３は、自車両内の所定位置に設置されており、少なくとも自車両のピッチ方向における傾き角度（ピッチ角度）の単位時間当たりの変化量である角速度を検出する。ジャイロセンサ１３は、さらに自車両の他の方向（ヨー方向、ロール方向）についての角速度を検出するものであってもよい。なお、自車両において、他の用途（車両の姿勢制御等）に用いるためのジャイロセンサが備わっている場合には、そのジャイロセンサを兼用することでジャイロセンサ１３を省略してもよい。

ＬＤユニット駆動部１４は、制御部１２の配光制御部１２ｃから与えられる配光制御信号に基づいて、ＬＤユニット１５に駆動信号を供給する。

ＬＤユニット１５は、レーザーダイオードを含んで構成されており、ＬＤユニット駆動部１４から供給される駆動信号に基づいて自車両の前方への選択的な光照射を行う。

図２は、ＬＤユニットの構成例を示す図である。図示のＬＤユニット１５は、レーザーダイオード２０、集光レンズ２１、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー２２、波長変換部材２３、投影レンズ２４を含んで構成されている。

レーザーダイオード２０は、例えば励起光として青色域（例えば、発光波長４５０ｎｍ）のレーザー光を放出する半導体発光素子である。ＭＥＭＳミラー２２は、ＬＤユニット駆動部１４によって駆動されて、レーザーダイオード２０から入射するレーザー光を二次元方向（水平方向および垂直方向）に走査して波長変換部材２３へ入射させる。

波長変換部材２３は、入射するレーザー光の少なくとも一部成分を異なる波長に変換する。本実施形態では、波長変換部材２３は、レーザー光によって励起されて黄色光を発する蛍光体を備える。この黄色光と、波長変換部材２３を透過するレーザー光（青色）との混色により擬似的な白色光が得られる。投影レンズ２４は、波長変換部材２３から出射する光を車両前方へ投影する。

このＬＤユニット１５においては、レーザーダイオード２０から放出されるレーザー光が集光レンズ２１によって集光されてＭＥＭＳミラー２２へ入射する。ＭＥＭＳミラー２２は、このレーザー光を二次元スキャンして波長変換部材２３へ入射させる。ＭＥＭＳミラーによるスキャン動作とレーザーダイオード２０の点消灯駆動をＬＤユニット駆動部１４の制御によって同期させることにより、制御部１２によって設定された光照射範囲及び非照射範囲に対応した配光パターンが形成される。この配光パターンが投影レンズ２４によって自車両前方へ投影されることにより、前方車両の位置に応じた選択的な光照射が実現される。

図３（Ａ）は、配光範囲設定部により設定される配光範囲について説明するための図である。また、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、配光範囲補正部により行われる配光範囲の補正について説明するための図である。図３（Ａ）に示すように、自車両１００の前方に存在する前方車両（例えば先行車両）の位置が検出されると、配光範囲設定部１２ａにより、前方車両には光が照射されないようにするための非照射範囲１１０が設定される。この非照射範囲１１０は、上下方向（鉛直方向）については、例えば前方車両の上端位置と下端位置の間の範囲に応じて定められる。本実施形態では、この非照射範囲１１０の上下方向の範囲については、図３（Ａ）に示すように自車両１００の所定位置を基準とした上下方向の角度αで定められる。この角度αで定まる範囲が非照射範囲１１０の上下方向範囲に対応する。また、非照射範囲１１０は、左右方向（水平方向）については、例えば前方車両のテールランプ位置に基づく範囲として設定される。

ここで、図３（Ｂ）に示すように、例えば自車両１００のピッチ方向の姿勢が上方向（自車両の前部が相対的に上側へ動く方向）に変化した際に、配光範囲設定部１２ａによって設定された非照射範囲１１０（図３（Ａ）参照）がそのまま維持されると、前方車両における自車両１００のピッチ方向における姿勢変化方向と逆側（図示の例では下側）の一部が非照射範囲１１０から外れて光照射範囲に入ってしまい、グレアを与えることになる。姿勢変化後にカメラ１０で撮影された画像を画像処理部１１で処理し、配光範囲設定部１２ａによって非照射範囲を設定されるまでの間の遅れ時間が発生してしまい、グレアが生じる。これを避けるために、配光範囲補正部１２ｂは、自車両１００のピッチ方向の姿勢が上方向に変化した場合には、その姿勢変化方向および姿勢変化に関する物理量に応じて、姿勢変化方向と逆方向に非照射範囲１１０を広げるようにして非照射範囲および光照射範囲を補正する。補正処理は、ジャイロセンサ１３からの姿勢変化に関する物理量を配光範囲設定部１２ａが受けて、補正処理前に設定されていた非照射範囲を基準に姿勢変化分の補正を行うものである。補正された光照射範囲並びに非照射範囲に基づいた配光パターンに基づき配光制御部１２ｃが配光制御信号を生成する。補正処理はカメラ１０および画像処理部１１、配光範囲設定部１２ａを介した処理に比べてかかる時間が短い。それにより、前方車両グレアを与えるリスクを軽減する。

また、図３（Ｃ）に示すように、自車両のピッチ方向の姿勢変化方向が下方向である場合も同様であり、配光範囲補正部１２ｂは、その姿勢変化方向および姿勢変化に関する物理量に応じて、姿勢変化方向と逆方向（上方向）に非照射範囲１１０を広げるようにして非照射範囲および光照射範囲を補正する。

非照射範囲の拡張範囲１１１（補正量）は、例えば図３（Ｂ）または図３（Ｃ）に示すように、角度αに加算する補正角度βとして定められる。この補正角度βは、自車両１００のピッチ方向における姿勢変化に関する物理量の一例である角速度（ジャイロセンサ１３によって検出される角速度）に基づいて以下のように求められる。
角速度 ：ω［ｒａｄ／ｓ］
遅れ時間 ：ｔ［ｓ］
補正角度 ：β［ｒａｄ］
とすると、
β＝ω×ｔ
と求められる。

ここで、遅れ時間（時間係数）ｔについては、車両用灯具システムにおいて前方車両を検出してから配光制御が達成されるまでに要する時間（カメラ１０で撮影された画像を画像処理部１１で処理し、制御部１２によって非照射範囲を設定、光照射状態が切り替わるまでに要する時間）を予め実験等により求めておき、この時間をそのまま用いるか、この時間に一定の係数を乗算する等によって適宜調整して定めることができる。同様に、補正角度βについても、角速度ωと遅れ時間ｔの乗算値をそのまま用いる場合の他に、乗算値にさらに一定の係数を乗算する等によって適宜調整して定めてもよい。遅れ時間（時間係数）ｔについては、車両用灯具システムにおいて前方車両を検出してから配光制御が達成されるまでに要する時間以上としておくことが好ましい。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、非照射範囲の補正による効果を説明するための図である。各図では、自車両から見た前方車両１０１（ここでは先行車両）に対する非照射範囲の設定およびその補正の一例が示されている。図４（Ａ）に示すように、カメラ１０および画像処理部１１により前方車両１０１の位置が検出されると、例えば図示のように前方車両１０１のリアガラスやバックミラーを含んだ一定範囲が非照射範囲１１０として設定される。光照射範囲については、適宜設定されるものであり、例えば非照射範囲１１０の左右両側の一定範囲と下側の一定範囲（ロービームに相当する範囲）を光照射範囲として設定することができる。

ここで、自車両のピッチ方向の姿勢が上方向（図３（Ｂ）参照）に変化したとすると、図４（Ｂ）に示すように、前方車両１０１と非照射範囲１１０との相対的な位置関係が変化する。図示の例では、両者の相対的な位置変化により、前方車両１０１のリアガラスの一部とバックミラーの各位置が非照射範囲１１０から外れている。このような状態では前方車両１０１にグレアを与えることになる。

これに対して、図４（Ｃ）に示すように、自車両のピッチ方向の姿勢変化方向と逆方向（図示の例では下方向）に非照射範囲１１０を広げるようにして拡張範囲１１１を付加して非照射範囲１１０が補正されることで、前方車両１０１のリアガラスの一部とバックミラーの各位置がこの拡張範囲１１１に含まれることになる。これにより、前方車両１０１に対するグレアを防ぐことができる。

図５は、車両用灯具システムの動作手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら車両用灯具システムの動作手順を詳細に説明する。なお、図５のフローチャートに示す各処理は、矛盾を生じない限りにおいて順番を入れ替えることが可能であり、図示の内容に限定されない。

カメラ１０および画像処理部１１によって前方車両の位置が検出されると（ステップＳ１１）、制御部１２の配光範囲設定部１２ａは、この前方車両の位置に基づいて光照射範囲および非照射範囲を設定する（ステップＳ１２）。

次に、制御部１２の配光範囲補正部１２ｂは、自車両のピッチ方向の傾きが基準値以上の変化を生じたか否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定は、例えばジャイロセンサ１３から得られる自車両のピッチ方向の角速度ωが所定の基準値（例えば±０．０３［ｒａｄ／ｓ］）以上であるか否かという観点で行うことができる。

自車両のピッチ方向の姿勢変化による角速度ωが所定の基準値よりも小さい場合に（ステップＳ１３；ＮＯ）、配光制御部１２ｃは、ステップＳ１２において配光範囲設定部１２ａによって設定された光照射範囲と非照射範囲に基づいて配光制御信号を生成し、ＬＤユニット駆動部１４へ出力する（ステップＳ１８）。

配光制御部１２ｃから与えられる配光制御信号に基づいてＬＤユニット駆動部１４からＬＤユニット１５に駆動信号が供給されることにより、設定された光照射範囲と非照射範囲に応じた配光パターンの照射光がＬＤユニット１５によって形成される。

他方で、自車両のピッチ方向の姿勢変化による角速度ωが所定の基準値以上である場合に（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、配光範囲補正部１２ｂは、その角速度ωと遅れ時間ｔに基づいて補正角度βを算出する（ステップＳ１４）。

次に、配光範囲補正部１２ｂは、ジャイロセンサ１３から得た角速度ωの情報に基づいて、自車両が前方向に沈み込んだか、すなわちピッチ方向における姿勢変化方向が下方向であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。

自車両が前方向に沈み込んだ場合には（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、配光範囲補正部１２ｂは、ステップＳ１４で算出された補正角度βを用いて、非照射範囲を上方向に拡大するように拡張範囲を付加して非照射範囲を補正する（ステップＳ１６）。

他方、自車両が後方向に沈み込んだ場合、すなわちピッチ方向における姿勢変化方向が上方向である場合には（ステップＳ１５；ＮＯ）、配光範囲補正部１２ｂは、ステップＳ１４で算出された補正角度βを用いて、非照射範囲を下方向に拡大するように拡張範囲を付加して非照射範囲を補正する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１６またはステップＳ１７において非照射範囲が補正されると、配光制御部１２ｃは、この補正後の非照射範囲ならびにこれを反映した光照射範囲に基づいて配光制御信号を生成し、ＬＤユニット駆動部１４へ出力する（ステップＳ１８）。それにより、設定された光照射範囲と非照射範囲に応じた配光パターンの照射光がＬＤユニット１５によって形成されて自車両の前方に照射される。

以上のような実施形態によれば、ステップＳ１１とステップＳ１２において生じる遅れ時間に自車両のピッチ方向における姿勢変化が生じた場合に、ステップＳ１３からステップＳ１７にて、その程度に応じて設定される補正角度βを用いて、姿勢変化方向と逆方向（すなわち前方車両の上下方向における相対的な移動方向）に非照射範囲を広げるようにして非照射範囲が補正されるので、自車両のピッチ方向の傾き変化時における前方車両へのグレアを軽減することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態ではランプユニットとして半導体レーザー素子の出射光を走査することで配光を形成するランプユニットを例示していたが、ランプユニットの構成はこれに限定されず、例えばマトリクス状に配列された複数のＬＥＤを備えるランプユニットや、光源の前に置かれた遮光・透過変更可能な複数領域を持つ液晶素子のような遮光素子を備えるランプユニットなどを用いてもよい。複数のＬＥＤを備えるランプユニットの場合であれば、制御部１２からの配光制御信号は図１におけるＬＤユニット駆動部の代わりに光源駆動部に出力され、光源駆動部が複数のＬＥＤを個別に駆動する。遮光素子を備えるランプユニットであれば、制御部１２からの配光制御信号は図１におけるＬＤユニット駆動部の代わりに遮光素子駆動部に出力され、遮光素子駆動部が遮光素子を駆動する。また、上記した実施形態では画像処理によって前方車両を検出していたが（ステップＳ１１参照）、他にも、例えばLIDAR（Laser Imaging Detection and Ranging）など光を用いた検出手段、音波を用いた検出手段、車両間通信や路車間通信などの情報技術による検出手段など種々の手段を用いることができる。

また、上記した実施形態ではジャイロセンサを用いて車両のピッチ方向の傾きに起因する角速度を検出していたが、加速度センサやハイトセンサ（車高センサ）など他のセンサによる検出結果に基づいて角速度を得てもよい。例えば、加速度センサやハイトセンサの検出結果から車両のピッチ方向の傾き角度を求め、この傾き角度の単位時間当たりの変化量を算出することで角速度を求めることができる。

また、上記した実施形態では車両のピッチ方向の傾きに応じた補正量βを算出する方法の一例として角速度と遅れ時間を積算することを例示していたが、補正量βの算出方法はこれに限定されない。例えば、ジャイロセンサや加速度センサ等によって得られる自車両のピッチ方向の傾き角度を用いて、この傾き角度の一定期間内における差分、すなわち、自車両のピッチ方向の傾きが基準値以上の変化を生じた際に、その前後における傾き角度θ１、θ２の差分（θ１−θ２）を求め、この差分に応じて補正量βを算出してもよい。傾き角度θ１はステップＳ１２において使用された前方車両の位置情報を検出した時点での自車両角度である。上記した実施形態であればカメラ１０の画像を検出した時点での角度である。傾き角度θ２はステップＳ１３以降の補正処理開始時点の自車両角度である。θ１はθ２取得時より遅れ時間ｔ前の自車両角度としてもよい。その際には、例えば差分（θ１−θ２）をそのまま補正量βとして用いてもよいし、（θ１−θ２）に所定の係数を乗算し、あるいは所定の係数を加減算する等によって補正量βを求めることができる。また、上記した実施形態では姿勢変化した方向と逆方向に非照射範囲を拡大させ、姿勢変化した方向と同方向の非照射範囲は維持するようにしていたがこれに限定されない。例えば、姿勢変化した方向と同方向では非照射範囲を拡大させた角度と同角度、もしくはそれ以下の角度で非照射範囲を減縮させてもよい。

１０：カメラ
１１：画像処理部
１２：制御部
１２ａ：配光範囲設定部
１２ｂ：配光範囲補正部
１２ｃ：配光制御部
１３：ジャイロセンサ
１４：ＬＤユニット駆動部
１５：ＬＤユニット

Claims (6)

1. 自車両の周辺に存在する前方車両の位置に応じて選択的な光照射を行う車両用灯具を制御するための装置であって、
   前記前方車両の位置に対応した一定範囲を前記車両用灯具による光を照射しない非照射範囲として当該車両用灯具による光照射範囲を設定する配光範囲設定部と、
   前記自車両のピッチ方向の姿勢変化が生じた際にその姿勢変化方向及び姿勢変化に関する物理量に基づく補正量を用いて当該姿勢変化方向と逆方向に前記非照射範囲を拡大するように当該非照射範囲を補正する配光範囲補正部と、
   前記配光範囲補正部によって補正された前記非照射範囲及び前記光照射範囲に基づいて前記車両用灯具の動作を制御するための配光制御信号を生成し出力する配光制御部と、
   を含む、車両用灯具の制御装置。
2. 前記姿勢変化に関する物理量は、前記自車両のピッチ方向の姿勢変化による角速度である、
   請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
3. 前記配光範囲補正部は、予め設定した時間係数を前記角速度に対して乗算した値を用いて前記補正量を決定する、
   請求項２に記載の車両用灯具の制御装置。
4. 前記時間係数は、少なくとも、前記前方車両の位置が検出されてから前記車両用灯具による光照射状態が切り替わるまでに要する時間以上に設定される、
   請求項３に記載の車両用灯具の制御装置。
5. 前記姿勢変化に関する物理量は、前記自車両のピッチ方向の姿勢変化が生じる前後における前記自車両のピッチ方向における傾き角度の差分である、
   請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置と、
   前記制御装置によって光照射状態を制御される車両用灯具と、
   を含む、車両用灯具システム。

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