JP2021075952A - 道路および車両運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】路面描画の視認性を向上させることが可能な道路および車両運転支援システムを提供する。【解決手段】舗装面（３）と、一次光によって励起されて一次光とは異なる二次光を発光する蛍光体材料を含有し、舗装面（３）を覆って形成された蛍光体含有層（４）と、蛍光体含有層（４）上に形成され、一次光および二次光を透過するコーティング層（５）を備える道路。【選択図】図２

Description

本発明は、道路および車両運転支援システムに関する。

現在、各国において車両のステアリング制御や加減速制御の一部をコンピュータ等で行う運転支援技術が開発されている。また、これらの運転支援技術を発展させて、車両の運転における運転支援の比率を高めて、車両を自動的に運転する自動運転技術を目指して開発が進められている。

これらの運転支援技術や自動運転技術を用いた車両（以下、運転支援車両という）の走行では、車両の搭乗者が運転状況を注視するとは限らず、従来の手動運転では可能だった車両外から運転者を目視することでの車両の動作予測が困難になる。したがって、運転支援技術を用いた車両においては、何らかの方法を用いて車両の周囲に対して車両動作を通知することが重要となる。

そこで、車両動作を車外に対して通知する方法として、道路上の車両周囲領域に光を照射して画像を描画する方法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。このような路面への画像描画は、運転支援技術を備えていない車両（以下、手動運転車両という）の運転者や歩行者などに対して、運転支援技術により走行している車両であること、現在および今後に行う動作を伝達することができるため、道路上における交通の安全性を向上させることが可能である。

特開２０１５−１６４８２８号公報

このような特許文献１の従来技術では、路面に対して光を照射して画像を描画しているため、路面で反射された光を視認することで、描かれた画像を認識することになる。しかし現実の路面では、晴天時に直射日光が照射された状態や、雨天時に路面が濡れた状態、夜間に他の車両からの前照灯が照射されている状態など、路面描画のための光照射を視認しにくい状況が生じる。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、路面描画の視認性を向上させることが可能な道路および車両運転支援システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の道路は、舗装面と、一次光によって励起されて前記一次光とは異なる二次光を発光する蛍光体材料を含有し、前記舗装面を覆って形成された蛍光体含有層と、前記蛍光体含有層上に形成され、前記一次光および前記二次光を透過するコーティング層を備えることを特徴とする。

このような本発明の道路では、蛍光体含有層に対して一次光を照射して画像を描画することで、蛍光体含有層で一次光が波長変換されて二次光を発光することで、路面描画の視認性が向上する。

また本発明の一態様では、前記一次光は、緑色または紫色の波長である。

また本発明の一態様では、前記コーティング層は、前記二次光を散乱する凹凸形状が表面または裏面に形成されたカバー材を含む。

また本発明の一態様では、前記蛍光体含有層は、交差点内および前記交差点から所定範囲の前記舗装面に形成されている。

また本発明の一態様では、前記二次光は、アンバー色である。

また、上記課題を解決するために、本発明の車両運転支援システムは、上記何れか一つに記載の道路と、前記道路に対して前記一次光を照射する光照射部を備えることを特徴とする。

また本発明の一態様では、前記光照射部は、前記道路上または前記道路近傍に配置されたインフラ側装置に搭載されている。

また本発明の一態様では、前記光照射部は、前記道路上を走行する車両に搭載されている。

また本発明の一態様では、前記車両は、前記蛍光体含有層が形成された蛍光体塗布領域を検知する状況把握部を備え、前記蛍光体塗布領域を検知した場合に前記光照射部から前記一次光を照射する。

また本発明の一態様では、前記光照射部は、前記道路に画像を投影する路面描画装置である。

本発明では、路面描画の視認性を向上させることが可能な道路および車両運転支援システムを提供することができる。

第１実施形態に係る道路１および車両運転支援システム１００を示す模式図である。 第１実施形態に係る道路１の構造を示す模式断面図である。 車両運転支援システム１００の構成を示すブロック図である。 車両運転支援システム１００における誘導情報提示の一例を示す模式図であり、図４（ａ）はインフラ側装置３０からの照射を示し、図４（ｂ）は第１車両１０または第２車両２０からの照射を示している。 第２実施形態に係る道路１の構造を示す模式断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係る道路１および車両運転支援システム１００を示す模式図である。

図１に示した道路１および車両運転支援システム１００の例では、道路１が交差して歩道２が設けられた交差点を想定している。道路１上には第１車両１０と第２車両２０が対向して走行しており、歩道２の領域上には、インフラ側装置３０が配置されている。図１に示した例では、第１車両１０は図中下方から上方に向かって道路１を直進してから左折しようとしており、第２車両２０は図中上方から下方に向かって直進してから右折しようとしている状況である。

図１にハッチングで示したように、交差点から所定距離Ｌの範囲内には、蛍光体塗布領域Ｒが形成されている。所定距離Ｌの範囲としては、例えば方向指示器で進路変更を表示するために３０ｍが挙げられる。ここでは、蛍光体塗布領域Ｒとしてハッチングを施して示しているが、後述するように蛍光体塗布領域Ｒは非着色である。蛍光体塗布領域Ｒ内の道路１上には、第１車両１０の前方の路面に誘導情報Ｍ１が描画され、第２車両２０の前方の路面に誘導情報Ｍ２が描画されて、路面描画を用いて誘導情報が提示されている。また、蛍光体塗布領域Ｒ内の道路１上には、横断歩道や停止線等の路面情報Ｍ３が描画されており、歩道２上にも誘導情報Ｍ４が描画されている。

図１では、誘導情報Ｍ１は第１車両１０の前方向から左方向に曲がる矢印形状であり、誘導情報Ｍ２は第２車両の前方向から右方向に曲がる矢印形状である。ここでは誘導情報の提示方法として矢印の画像を路面に描画する例を示しているが、画像の形状は限定されず、画像に文字やアイコンを含めるとしてもよい。

道路１は車両が走行する経路であり、舗装道路であれば公道や私道の何れであってもよい。また、図１では片側一車線で対向車線のある十字路の例を示しているが、片側の車線数や交差点の形状は限定されず、交差点内にも限定されない。

歩道２は、車両が走行する道路１に沿って設けられた車両が走行しない空間であり、歩行者が通行する領域である。歩道２が道路１と明確に分離されていない場合には、歩道２として道路１の路側帯を用いることもできる。また、車両運転支援システム１００では必ずしも歩道２を備えている必要はなく、インフラ側装置３０が配置される領域や歩行者が歩行する領域の一例として示しているに過ぎない。

第１車両１０および第２車両２０は、道路１上を走行する車両である。第１車両１０および第２車両２０は、ステアリング制御や加減速制御の一部をコンピュータ等で実施している運転支援車両であることが好ましいが、運転支援技術を備えていない手動運転車両であっても本実施形態の車両運転支援システム１００を稼働させて運転の支援を実施することは可能である。第１車両１０または第２車両２０が運転支援車両である場合には、それぞれの車両は状況把握部、運転支援部、車両動作制御部、情報通信部を備えている。

状況把握部は、車両の走行状態や周囲状況の情報を取得する。状況把握部には、公知の運転支援機能を実現するために必要な車速センサや位置センサ、画像撮像装置、レーザ測距装置、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の各種センサ機器を用いることができる。状況把握部が取得する走行状態としては、走行速度、位置、車体の向き、ステアリング角度、ブレーキ操作、カーナビゲーションシステムによる走行経路、車内での会話認識による方向指示等が挙げられる。また、状況把握部が取得する周囲状況としては、路面状態、周囲温度、カーナビゲーションシステムによる道路地図、道路の勾配、画像認識による周囲の物体検出、前走車両や対向車両、後続車両との車間距離や行動予測、画像認識による歩行者の検出等が挙げられる。

運転支援部は、取得した情報を処理して、車両の運転を支援するための運転制御信号を車両動作制御部に出力する。車両動作制御部は、運転支援部から出力された運転制御信号に基づいて、車両のステアリング制御や加減速制御を実行する。車両動作制御部は公知の運転支援機能を実現するものであり、動力源の出力調整やブレーキ操作、ステアリング角度の変更、運転案内の表示、方向指示器や停止灯の点灯制御等を行うことで、第１車両１０または第２車両２０の運転を支援する。情報通信部は、運転支援部および状況把握部と接続されて、車両の外部に設けられた通信手段と情報通信する。情報通信部は、車両同士の間での車車間通信や、道路に設けられた設備との間での路車間通信を行う。

インフラ側装置３０は、道路１または歩道２に設けられた設備である。後述するように、インフラ側装置３０には、道路１の路面に対して光を照射して画像を描画する機能を備えていてもよい。インフラ側装置３０の具体的な構成は限定されず、専用の照明装置を配置するとしてもよく、既存の街路灯や信号等、電光掲示板等のインフラ設備に光信号を照射する機能を持たせるとしてもよい。

また、インフラ側装置３０には、第１車両１０または第２車両２０との間で情報通信する情報通信部を備えておき、車両との間での路車間通信を可能としてもよい。また、インフラ側装置３０に、運転支援車両と同様に状況把握部と運転支援部を備えていてもよい。

図２は、第１実施形態に係る道路１の構造を示す模式断面図である。図２に示すように、道路１の地面上には舗装面３が形成されており、舗装面３上に蛍光体含有層４とコーティング層５が積層して形成されている。ここでは簡略化のために道路１と舗装面３を模式的に二層構造で示したが、路体、路床、構築路床、下層路盤、上層路盤、基層、表層等を備えた公知の積層構造を用いることができる。

舗装面３は、蛍光体含有領域Ｒ以外の領域では道路１の表層に該当する層であり、表面に露出して第１車両１０および第２車両２０のタイヤと接触する。舗装面３を構成する材料は限定されず、アスファルトやコンクリート、インターロッキング、木材、レンガ等を用いることができる。

蛍光体含有層４は、一次光によって励起されて二次光を発光する蛍光体材料の微粒子を含んだ層である。また、蛍光体含有層４は蛍光体微粒子を分散する分散媒を備えており、分散媒中に均一に蛍光体微粒子が分散されている。蛍光体含有層４に含有される蛍光体微粒子は、蛍光体材料の吸収帯域に対応した色に着色されているが、分散媒における濃度を小さくすることで蛍光体含有層４全体を遠方から視認した場合には、無着色に近づけることができる。分散媒の材料は限定されないが、一次光および二次光を透過する材料で構成する必要があり、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート等を用いることができる。また、蛍光体含有層４には、一次光および二次光を散乱するための光散乱材を含有させるとしてもよい。光散乱材としては、分散媒とは屈折率が異なる微粒子を用いることができ、例えばＳｉＯ_２やＴｉＯ_２等を用いることができる。

蛍光体含有層４に含有される蛍光体材料は限定されず、複数種類の蛍光体材料を含むとしてもよい。誘導情報Ｍ１、Ｍ２として右左折を示す画像を描画する場合には、二次光としてアンバー色を発光する材料を用いることが好ましい。また、横断歩道や停止線等の路面情報Ｍ３を描画する場合には、一次光と二次光の混色が白色となるように、緑色光で励起されて、青色光、赤色光を発光する複数の蛍光体材料を用いるとしてもよい。同様に、紫色光で励起されて緑色光、青色光、赤色光を発光する複数の蛍光体材料を用いるとしてもよい。蛍光体材料の一例としては、黄色光を発光するＹＡＧ系（（Ｙ，Ｇｄ）（Ａｌ，Ｇａ）Ｏ：Ｃｅ）、赤色光を発光するＣＡＳＮ系（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ等）、緑色光を発光するβ−ＳｉＡｌＯＮ系（Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−ｚ等）が挙げられる。

コーティング層５は、蛍光体含有層４の表面を覆って形成された層であり、一次光および二次光を透過する材料で構成されている。コーティング層５の材料は限定されず、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート等を用いることができる。また、コーティング層５の全体を光透過性の材料で構成するものに限定されず、部分的に遮光性の材料が用いられるとしてもよい。コーティング層５は、蛍光体含有層４の表面を覆って道路１上を走行する車両のタイヤと接触するため、蛍光体含有層４の保護や道路１の耐久性向上および摩擦力確保を図ることができる。

図３は、車両運転支援システム１００の構成を示すブロック図である。図３に示すように、車両運転支援システム１００には、第１車両１０と、第２車両２０と、車両動作把握部１１０と、誘導情報作成部１２０と、誘導情報提示部１３０が備わっている。ここで、車両動作把握部１１０、誘導情報作成部１２０、運転支援部および情報把握部は、中央演算装置（ＣＰＵ： Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリ、外部記憶装置等を備えたコンピュータ上で、予め記録されたプログラムによって所定の情報処理を実行させることで実現される。

車両動作把握部１１０は、道路１の領域内における第１車両１０および第２車両２０の動作を把握して、それぞれの状況と今後の動作予定を第１動作情報および第２動作情報として取得する。車両動作把握部１１０は、上述した第１車両１０、第２車両２０およびインフラ側装置３０に備えられている状況把握部、運転支援部および車両動作制御部の情報や、これらの組み合わせによって構成される。

例えば、第１車両１０または第２車両２０に備えられた状況把握部で車両動作把握部１１０を構成する場合には、方向指示器の動作やカーナビゲーションシステムの経路情報、地図情報、車両内での会話等によって自車両の動作について走行状態を把握する。また、画像撮像部で撮像した画像を認識することで、対向車両の方向指示器動作や路面に描画された画像の内容、歩行者や二輪車等の有無と動作を周囲状況として把握する。

また例えばインフラ側装置３０で車両動作把握部１１０を構成する場合には、インフラ側装置３０に備えられている画像撮像部で撮像した画像を認識することで、第１車両１０および第２車両２０の動作を予測する。または、第１車両１０や第２車両２０が運転支援車両である場合には、車両側が備えている状況把握部、運転支援部および車両動作制御部の情報について情報通信部を介して取得することで、第１車両１０および第２車両２０の動作を予測する。

誘導情報作成部１２０は、車両動作把握部１１０が取得した第１動作情報および第２動作情報に基づいて、第１車両１０または第２車両２０が走行する予定の経路を誘導情報Ｍ１、Ｍ２として作成する。

誘導情報提示部１３０は、誘導情報作成部１２０で作成された誘導情報Ｍ１、Ｍ２や路面情報Ｍ３を道路１の蛍光体含有領域Ｒ内に描画する路面描画装置である。また、インフラ側装置３０が誘導情報提示部１３０を備える場合には、横断歩道や停止線等の路面情報Ｍ３や、歩道２上の誘導情報Ｍ４を描画するとしてもよい。

図４は、車両運転支援システム１００における誘導情報提示の一例を示す模式図であり、図４（ａ）はインフラ側装置３０からの照射を示し、図４（ｂ）は第１車両１０または第２車両２０からの照射を示している。図４（ａ）の例ではインフラ側装置３０は光照射部３１を有しており、図４（ｂ）の例では第１車両１０または第２車両２０が光照射部１１，２１を有している。光照射部１１，２１，３１は、誘導情報作成部１２０が作成した誘導情報に基づいて、誘導情報Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４および路面情報Ｍ３を道路１または歩道２の路面に対して投影して描画する。

光照射部１１，２１，３１から一次光が蛍光体塗布領域Ｒに照射されると、一次光はコーティング層５を透過して蛍光体含有層４に到達する。蛍光体含有層４には、蛍光体材料が含まれているため、一次光の少なくとも一部が二次光に波長変換される。二次光および波長変換されなかった一次光は、コーティング層５を介して道路１の外部に照射される。したがって、蛍光体塗布領域Ｒでは、誘導情報Ｍ１、Ｍ２や路面情報Ｍ３の形状が一次光と二次光の混色により得られる色で表示される。このとき一次光および二次光は、蛍光体含有層４に含まれる蛍光体微粒子および光散乱材で散乱されるため、配光特性は等方的になり、道路１および歩道２上の様々な位置における視認性が向上する。

また、二次光は蛍光体含有層４に含まれる蛍光体材料で波長変換されたものであり、光照射部１１，２１，３１や太陽または周囲環境から道路１に照射される光とは異なった色で誘導情報Ｍ１、Ｍ２や路面情報Ｍ３が表示され、道路１の表面が自発光しているかのように見えるため視認性が向上する。

ここで、二次光は蛍光体含有層４で波長変換されて長波長となるため、一次光の波長としては波長の短い緑色光または紫色光を用いることが好ましい。また、第１車両１０または第２車両２０の前照灯や、インフラ側装置３０の照明灯の光源として、青色ＬＥＤと黄色蛍光体の組み合わせによる白色発光装置では、照射される光に青色波長の光が含まれている。したがって、蛍光体含有層４に含まれる蛍光体材料として、青色光が一次光のものを用いると、前照灯や照明灯に含まれる青色光によって二次光を発光してしまうため好ましくない。

上述したように、本実施形態の道路１および車両運転支援システム１００では、舗装面３を覆って蛍光体含有層４とコーティング層５を備え、蛍光体含有層４に対して一次光を照射して画像を描画するため、蛍光体含有層４で一次光が波長変換されて二次光を発光して、路面描画の視認性が向上する。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図５は本実施形態に係る道路１の構造を示す模式断面図である。図５に示すように本実施形態では、道路１の地面上に舗装面３が形成されており、舗装面３上に蛍光体含有層４と接着剤層６およびコーティング層７が積層して形成されている。

接着剤層６は、蛍光体含有層４とコーティング層７の間に介在して、両者を接着する部材であり、公知の接着剤を用いることができる。図５に示すようにコーティング層７には、表面側と裏面側に微細な凹凸形状が形成された板状の部材として形成されている。ここではコーティング層７の表裏面に凹凸形状を形成した例を示したが、表面側または裏面側のどちらか一方に凹凸形状が形成されているとしてもよい。接着剤層６およびコーティング層７は、どちらも一次光および二次光を透過する材料で構成されている。

コーティング層７の形成方法としては、板状の部材を成形する際に予め凹凸形状を形成するとしてもよく、平坦面にサンドブラスト等で凹凸形状を形成するとしてもよい。蛍光体含有層４上に接着材を塗布しておき、得られた板状のコーティング層７を配置して接着剤を硬化させて接着剤層６によって、蛍光体含有層４とコーティング層７を接着する。

コーティング層７に形成される凹凸の形状やサイズは限定されないが、一次光および二次光を散乱することが可能なサイズである必要があり、幅や高さを一次光および二次光の波長よりも大きくすることが好ましい。コーティング層７に形成された凹凸で一次光および二次光が散乱されることで、蛍光体含有層４から外部に取り出される一次光および二次光の配光特性はさらに等方的になり、道路１および歩道２上の様々な位置における視認性が向上する。また、コーティング層７の表面側に凹凸を形成することで、走行する車両のタイヤとの摩擦を確保することができる。

本実施形態の道路１および車両運転支援システム１００でも、舗装面３を覆って蛍光体含有層４、接着剤層６およびコーティング層７を備え、蛍光体含有層４に対して一次光を照射して画像を描画するため、蛍光体含有層４で一次光が波長変換されて二次光を発光して、路面描画の視認性が向上する。また、コーティング層７に凹凸が形成されているため、蛍光体含有層４から外部に取り出される一次光および二次光の配光特性はさらに等方的になり視認性が向上する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。本実施形態では、第１車両１０または第２車両２０が運転支援車両であり、蛍光体塗布領域Ｒを走行中にのみ光照射部１１，２１から一次光の照射による路面描画を行い、他の領域を走行中は一次光を照射しない。

第１車両１０または第２車両２０が運転支援車両であり、第１実施形態と同様に状況把握部を備えており、状況把握部が取得する周囲状況に道路１における蛍光体塗布領域Ｒの位置情報を含める。具体例としては、カーナビゲーションシステムの地図情報に蛍光体塗布領域Ｒの位置情報を含めておき、車両位置と地図情報を照合することで、現在位置もしくは走行経路上の蛍光体塗布領域Ｒを検知する。または、蛍光塗布領域Ｒの近傍に配置されたインフラ側装置３０から、路車間通信によって蛍光体塗布領域Ｒの存在を第１車両１０または第２車両２０に伝達するとしてもよい。

本実施形態では、第１車両１０または第２車両２０が道路１を走行し、蛍光体塗布領域Ｒに差し掛かると、状況把握部が蛍光体塗布領域Ｒの存在を検知し、光照射部１１，２１から路面に一次光を照射する。蛍光体塗布領域Ｒ内には蛍光体含有層４が積層されているため、蛍光体含有層４に含まれる蛍光体材料によって一次光が二次光に波長変換され、一次光と二次光の混色によって誘導情報Ｍ１、Ｍ２が路面描画される。

本実施形態では、蛍光体塗布領域Ｒにおいてのみ光照射部１１，２１から路面に一次光を照射するため、蛍光体含有層４が形成されていない他の領域において一次光を照射せず、消費電力を低減することが可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１…道路
２…歩道
３…舗装面
４…蛍光体含有層
５，７…コーティング層
６…接着剤層
１０…第１車両
２０…第２車両
３０…インフラ側装置
１１，２１，３１…光照射部
１００…車両運転支援システム
１１０…車両動作把握部
１２０…誘導情報作成部
１３０…誘導情報提示部
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４…誘導情報
Ｍ３…路面情報

Claims (10)

1. 舗装面と、
   一次光によって励起されて前記一次光とは異なる二次光を発光する蛍光体材料を含有し、前記舗装面を覆って形成された蛍光体含有層と、
   前記蛍光体含有層上に形成され、前記一次光および前記二次光を透過するコーティング層を備えることを特徴とする道路。
2. 請求項１に記載の道路であって、
   前記一次光は、緑色または紫色の波長であることを特徴とする道路。
3. 請求項１または２に記載の道路であって、
   前記コーティング層は、前記二次光を散乱する凹凸形状が表面または裏面に形成されたカバー材を含むことを特徴とする道路。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載の道路であって、
   前記蛍光体含有層は、交差点内および前記交差点から所定範囲の前記舗装面に形成されていることを特徴とする道路。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載の道路であって、
   前記二次光は、アンバー色であることを特徴とする道路。
6. 請求項１から５の何れか一つに記載の道路と、
   前記道路に対して前記一次光を照射する光照射部を備えることを特徴とする車両運転支援システム。
7. 請求項６に記載の車両運転支援システムであって、
   前記光照射部は、前記道路上または前記道路近傍に配置されたインフラ側装置に搭載されていることを特徴とする車両運転支援システム。
8. 請求項６に記載の車両運転支援システムであって、
   前記光照射部は、前記道路上を走行する車両に搭載されていることを特徴とする車両運転支援システム。
9. 請求項８に記載の車両運転支援システムであって、
   前記車両は、前記蛍光体含有層が形成された蛍光体塗布領域を検知する状況把握部を備え、
   前記蛍光体塗布領域を検知した場合に前記光照射部から前記一次光を照射することを特徴とする車両運転支援システム。
10. 請求項６から９の何れか一つに記載された車両運転支援システムであって、
    前記光照射部は、前記道路に画像を投影する路面描画装置であることを特徴とする車両運転支援システム。
    

Images