JP4497026B2 - 車両用前照灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部に設置された前照灯の光軸を制御する車両用前照灯制御装置の技術分野に属する。

従来の車両用前照灯制御装置では、車両の旋回角度に応じて前照灯の光軸を左右および上下方向に変更することにより、旋回時におけるドライバの感覚に合致した前方照射を実現している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−５０９８８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、旋回中でなければ光軸が変更されないため、自車前方の障害物との位置関係に応じた最適な前方照射を実現できないという問題があった。例えば、自車の前を走行する先行車が、さらに前方にある障害物を急回避したような場合、より遠くを照射した方が好ましい。ところが、従来技術では、自車が直進走行しているときには光軸が変更されないため、ドライバの視線方向（注視点）を照射できない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、自車前方の障害物との位置関係に応じて、ドライバの欲する最適な前方照射を実現できる車両用前照灯制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
前照灯の光軸を制御する光軸方向制御手段を備えた車両用前照灯制御装置において、
自車と自車前方の先行車との車幅方向における位置関係の変化を予測する位置関係変化予測手段を設け、
前記光軸方向制御手段は、前記位置関係変化予測手段による前記位置関係の変化予測に基づいて、位置関係変化後におけるドライバの視線方向を照射するように前記光軸を変化させることを特徴とする。

本発明にあっては、自車と先行車との車幅方向における位置関係が変化する前に、あらかじめ位置関係変化後におけるドライバの視線方向を照射するように光軸を変化させるため、先行車との位置関係に応じてドライバの欲する最適な前方照射を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［全体構成］
図１は、実施例１の車両用前照灯制御装置の構成を示す図である。実施例１の車両用前照灯制御装置は、ヘッドランプ（前照灯）４，５の光軸の左右方向と、光軸の上下方向と、照射範囲とをそれぞれ制御する。

左側ヘッドランプ４は、モータ６により上下方向に駆動され、モータ７により左右方向に駆動される。右側ヘッドランプ５は、モータ８により上下方向に駆動され、モータ９により左右方向に駆動される。左側ヘッドランプ４の配光範囲はモータ１０で変更され、右側ヘッドランプ５の配光範囲はモータ１１で変更される。モータ６〜１１は、それぞれ上下方向モータ制御部１２と、左右方向モータ制御部１３と、レンズ駆動モータ制御部１４により制御される。

車速センサ２は、自車の走行速度を検出し、検出した車速をコントロールユニット（光軸制御手段）１に出力する。操舵角センサ３は、ハンドルの操舵角を検出し、検出した操舵角をコントロールユニット１に出力する。

車間距離センサ（先行車車間距離検出手段）１５は、先行車両との車間距離を検出し、検出した車間距離をコントロールユニット１に出力する。この車間距離センサ１５は、例えば、レーザ光を発して先行車両からの反射光を受光することにより、先行車両との車間距離を検出するレーザレーダ装置やミリ波レーダ装置で構成されている。CCDカメラ１６は、車両前方を撮像し、撮像データをコントロールユニット１に出力する。

コントロールユニット１は、左右方向駆動角度算出部１ａ_１と、上下方向駆動角度算出部１ａ_２と、レンズ駆動量算出部１ａ_３とを備える。左右方向駆動角度算出部１ａ_１は、各センサからの入力データに基づき、ヘッドランプ４，５の光軸の左右方向駆動角度を算出する。上下方向駆動角度算出部１ａ_２は、各センサからの入力データに基づき、ヘッドランプ４，５の光軸の上下方向駆動角度を算出する。

コントロールユニット１は、車間距離センサ１５により検出された車間距離が近いほど、ヘッドランプ４，５の光軸をより低い位置に変更すると共に、より車幅方向車外側へ変更する。また、検出された車間距離が遠いほど、ヘッドランプ４，５の光軸をより高い位置に変更すると共に、より車幅方向車内側へ変更する。

レンズ駆動量算出部１ａ_３は、各センサからの入力データに基づき、ヘッドランプ４，５のレンズの駆動量を算出する。レンズの駆動量は、光軸が下方向に向くほどヘッドランプ４，５の照射範囲が狭くなることに考慮し、照射範囲における照度を一定（照射面積を一定）にするために、光軸が下方向に向くほど、レンズをヘッドランプバルブ４ｄ（図２参照）に近づく方向に移動させて、車両左右方向の照射範囲を広げるように制御する。

上下方向モータ制御部１２は、上下方向駆動角度算出部１ａ_２で算出された光軸の上下方向の駆動角度に基づいて、モータ６，８を駆動制御する。左右方向モータ制御部１３は、左右方向駆動角度算出部１ａ_１で算出された光軸の左右方向の駆動角度に基づいて、モータ７，９を駆動制御する。レンズ駆動モータ制御部１４は、レンズ駆動量算出部１ａ_３で算出されたヘッドランプ４，５のレンズの駆動量に基づいて、モータ１０，１１を駆動制御する。

［ヘッドランプの構成］
次に、ヘッドランプ４，５の構成を説明する。
図２は、左側ヘッドランプ４の構成、およびヘッドランプ４から発せられる光の光軸および配光範囲を変更するためのモータ６，７，１０を示す図である。なお、右側ヘッドランプ５の構成は、左側ヘッドランプ４と同様の構成となっているため、詳細な構成図および説明は省略する。

左側ヘッドランプ４は、レンズ４ｂとリフレクタ４ｃとヘッドランプバルブ４ｄとを備える。ヘッドランプバルブ４ｄから発せられた光はリフレクタ４ｃにて反射されて、レンズ４ｂを介して車両前方に出射される。レンズ４ｂは、レンズ４ｂの内周に形成された雌ネジ部４ｂ_１をリフレクタ４ｃの外周に形成された雄ネジ部４ｃ_１に螺合している。

レンズ４ｂの雌ネジ部４ｂ_１の外周には、ギア４ｂ_２が形成されている。ギア４ｂ_２は、軸１０ａを介してモータ１０により回転駆動されるギア１０ｂと噛み合っている。モータ１０によりギア１０ｂが回転駆動されるとレンズ４ｂが回転し、リフレクタ４ｃに対してレンズ４ｂは、光軸方向（図２の紙面の左右方向）に移動する。これにより、レンズ４ｂを介して出射される光の焦点距離が変化し、配光範囲が変更される。例えば、上述したように、光軸を下方向に駆動する時には、レンズ４ｂをヘッドランプバルブ４ｄに近づく方向に移動させて焦点距離を短くして照射範囲を広げる。

リフレクタ４ｃは、ブラケット４ａに各々軸支されている上下一対の軸７ａによって車両の左右方向（図２の紙面の表裏方向）に回動可能に支えられている。軸７ａは、モータ７により回転される。すなわち、モータ７によって軸７ａが回転することにより、左側ヘッドランプ４の光軸が車両の左右方向に駆動される。

レンズ４ｂ、リフレクタ４ｃ、モータ７およびモータ１０は、ブラケット４ａに取り付けられている。ブラケット４ａは、支点４ｅによって、車両の上下方向（図２の紙面の上下方向）に回動可能に支えられている。ブラケット４ａには貫通孔４ａ_１が設けられており、貫通孔４ａ_１には、外周にネジ部６ｂ_１が形成されたギア６ｂが螺合されている。ギア６ｂは軸６ａを介して、不図示の車体に固定されたモータ６によって回転駆動される。すなわち、モータ６によって軸６ａを介してギア６ｂが回転駆動すると、ブラケット４ａとともに、レンズ４ｂ、リフレクタ４ｃおよびヘッドランプバルブ４ｄが支点４ｅを支点として、車両の上下方向に回動する。これにより、ヘッドランプの光軸が車両の上下方向に駆動される。

次に、作用を説明する。
［照射エリア変更制御処理］
図３は、実施例１のコントロールユニット１で実行される照射エリア変更制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定周期毎に繰り返し実行される。

ステップS1では、車間距離センサ１５やCCDカメラ１６等により、自車前方を走行している先行車の存在を検知しているか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。

ステップS2では、車間距離センサ１５により検出された先行車との車間距離と、車間距離の変化量から求まる相対速度と、車速センサ２により検出された自車速とから、自車の先行車への接近度合いを算出し、算出した接近度合いが高いか否かを判定する（接近度合い検出手段に相当）。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。ここで、接近度合いは、例えば、車間距離／相対速度から求まる衝突までの時間とする。接近度の閾値TTCsは、例えば、1〜3秒の間などに設定し、自車速や車間距離、走行レーンの広さなどに応じて可変しても良い。変更の方法は、自車速を例にすると、自車速が高いほど早めに接近度合いの判定が行われるようにする。

ステップS3では、CCDカメラ１６等により先行車の車線変更を予測し（位置関係変化予測手段に相当）、車線変更が予測された場合には、ステップS5へ移行し、車線変更が予測されない場合には、ステップS4へ移行する。なお、先行車の車線変更予測方法については後述する。

ステップS4では、ヘッドランプ４，５の光軸を先行車との距離に応じて変更し、リターンへ移行する。ここで、ヘッドランプ４，５の光軸は、先行車との車間距離に応じて、先行車の車室内を照らさない程度、すなわち、先行車のドライバの目を眩しくさせない程度の高さに設定する。また、光軸の高さには、ハイビームの光軸よりも低い上限値を設ける。

ステップS5では、ヘッドランプ４，５の光軸を設定量高く設定して照射エリアを設定量高め、リターンへ移行する。設定量の算出方法については後述する。

ステップS6では、ヘッドランプ４，５の光軸をそれぞれ車幅方向車外側へ変更し、リターンへ移行する。

ステップS7では、CCDカメラ１６、操舵角センサ２、ブレーキペダル踏み込み量等により、自車が先行車両を回避中であるか否かを判定する（先行車回避動作検出手段に相当）。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS8へ移行する。

ステップS8では、ステップS7で回避中と判定されてから所定時間（設定時間）が経過したか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行する。NOの場合にはステップS2へ移行する。実施例１では、所定時間を５秒に設定している。

［先行車の車線変更予測方法］
自車前方の画像は、CCDカメラ等によって認識することができる。図４のように自車前方の画像がCCDカメラ画像により得られ、画像処理によって先行車を面として捉え、地面側（道路側）の辺の中心を車両位置Ｐとする。また、走行レーンの白線からレーン中央位置を算出し、車両位置Ｐとの距離を先行車の横変位Ｅとする。そして、横変位Ｅの時間的変化から、右向きを正として先行車の横速度ｖを算出する。なお、走行レーンの中央位置を算出する方法は、図５に示すように、画像に対して水平な直線と白線との交点をピックアップすることで求める方法がある。

以上のようにして求めた、先行車の横変位Ｅと横速度ｖとの関係を図６に示す。図６の斜線部分のような状況、すなわち横速度ｖ、横変位Ｅ共に大きくなれば、先行車が自車から離脱する傾向が強いと言える。この横速度ｖと横変位Ｅとによって求まる領域を、「先行車が車線変更する傾向あり」領域とする。

図６のＷはレーン幅を示し、先行車の横変位ＥがＷである場合には、車線変更が完全に終了している状況であるため、横速度ｖにかかわらず適応領域とする。また、横軸中央付近のＷ／５の領域が適応領域外であるのは、極少量の横変位には離脱傾向が無いと判断しているからである。また、領域の境界線を直線としているが、これに限定されるものではなく、領域を設計できるものとする。

［照射エリア変更制御作用］
先行車との接近度合いが高い場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS6へと進み、ステップS6では、照射エリアを自車近接位置のより広い範囲とするため、接近度合いの高い先行車を回避しようとした場合の回避先となる周囲状況（隣接する走行レーン）、すなわちドライバの注視点が照射され、視認性を向上させることができる。

通常走行時のヘッドランプ４，５の照射イメージを図７に示す。また、接近度合いが高い場合に、照射エリアを横方向に広げたイメージを図８に示す。また、図９に示すように、接近度合いに応じて照射エリア（ヘッドランプ４，５の横方向駆動角度）を大きくしても良い。また、自車と先行車の横方向の相対位置に応じて左右の照射エリアを変えても良い。先行車が自車に対し右にずれた場合は、より右側を照射するようにする。

先行車との接近度合いが低い場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4へと進み、ステップS4では、先行車との車間距離に応じてヘッドランプ４，５の光軸が変更される。これにより、自車前方の先行車に対する視認性を向上させることができる。また、先行車の車室内を照らしてしまうことで、先行車のドライバが運転しづらくなるのを回避できる。図１０(a)，(b)に、先行車との車間距離に応じた照射エリア変更のイメージを示す。

先行車が車線変更した場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS5へと進み、ステップS5では、光軸を設定量高くするため、車線変更した先行車のさらに先（先々行車）に対する視認性を向上させることができる。

ここで、光軸を高くする設定量の算出方法は、例えば、ステップS4で変更する距離の最大値を目標値とする方法、CCDカメラ１６や路車間通信、車車間通信等により検出した、車線変更した先行車の先にある先行車（先々行車）の距離に応じた高さとする方法がある。また、図１１に示すように、最初の所定時間（時刻t1〜t2）は比較的光軸を高い位置に向け、先々行車を発見したとき（時点t2）、先々行車との車間距離に応じた高さに変更するようにしても良い。

先行車との接近度合いが高いとき、自車が先行車回避動作を行った場合には、先行車回避動作が終了するまで、ステップS2→ステップS6→ステップS7へと進む流れが繰り返される。よって、先行車回避動作中、周囲の視認性を向上させることができる。

先行車回避動作が終了した場合には、ステップS8で所定時間が経過するまで、ステップS2→ステップS6→ステップS7→ステップS8へと進む流れが繰り返される。よって、先行車を回避し終わり、通常の安定した運転に戻るまで、周囲の視認性を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用前照灯制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) ヘッドランプ４，５の光軸を制御するコントロールユニット１を備えた車両用前照灯制御装置において、自車前方の先行車との距離を検出する車間距離センサ１５を備え、コントロールユニット１は、先行車との距離が近いほど、光軸を低くし、先行車との距離が遠いほど、光軸を高くする。これにより、自車前方の先行車との位置関係に応じた最適な前方照射を実現できる。

(2) 先行車との接近度合いを検出する接近度合い検出手段（ステップS2）を備え、コントロールユニット１は、接近度合いが高いほど、左右ヘッドランプ４，５の光軸を車幅方向車外側へ向ける。これにより、接近度合いの高い先行車を回避しようとする場合、回避先となる周囲状況の視認性を向上させることができる。

(3) 自車前方の先行車の車線変更を予測する位置関係変化予測手段（ステップS3）を備え、コントロールユニット１は、先行車の車線変更が予測されたとき、光軸を設定量高くする。これにより、自車前方から先行車が離脱したとき、ドライバの欲する自車前方位置の視認性を向上させることができる。

(4) コントロールユニット１は、先行車離脱後、新たに先行車となる車両（先々行車）との車間距離に応じて設定量を算出する。よって、光軸を必要以上に上方へ向けることで新たな先行車となる車両の車室内を照射し、先行車のドライバが運転しづらくなるのを回避できる。

(5) 自車の先行車回避動作を検出する先行車回避動作検出手段（ステップS7）を備え、コントロールユニット１は、先行車回避動作終了が終了してから設定時間が経過するまで、先行車回避動作時の光軸を維持する。これにより、自車が先行車を回避し終わり、通常の安定した運転に戻るまで、自車周囲の視認性を向上させることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、ドライバのスイッチ操作等により光軸変更制御有り無しを切り替えても良い。また、光軸を高くしたとき、先行車の車室内を照らす可能性がある旨をドライバに表示しても良い。

実施例１では、自車前方の障害物との車間距離に応じて光軸を変更する例を示したが、車間距離による光軸制御に加え、特開２００４−５０９８８号公報のように、ドライバの操舵角に応じた光軸制御を行っても良い。

実施例１の車両用前照灯制御装置の構成を示す図である。 実施例１の左側ヘッドランプ４の構成、およびヘッドランプ４から発せられる光の光軸および配光範囲を変更するためのモータ６，７，１０を示す図である。 実施例１のコントロールユニット１で実行される照射エリア変更制御処理の流れを示すフローチャートである。 先行車の車線変更予測方法を示す説明図である。 走行レーンの中央を算出する方法を示す説明図である。 先行車の横変位Ｅと横速度ｖとの関係を示す図である。 通常走行時のヘッドランプ４，５の照射イメージを示す図である。 実施例１における先行車との接近度合いが高い場合の照射エリア変更作用を示す図である。 実施例１の接近度合いに応じた左右方向駆動角度設定マップである。 実施例１における先行車との車間距離に応じた照射エリア変更作用を示す図である。 実施例１における障害物回避動作終了時点からの経過時間に応じた上下方向駆動角度設定マップである。

符号の説明

１ コントロールユニット
２ 車速センサ
３ 操舵角センサ
４，５ ヘッドランプ
６〜１１ モータ
１２ 上下方向モータ制御部
１３ 左右方向モータ制御部
１４ レンズ駆動モータ制御部
１５ 車間距離センサ
１６ CCDカメラ

Claims (5)

1. 前照灯の光軸を制御する光軸方向制御手段を備えた車両用前照灯制御装置において、
   自車と自車前方の先行車との車幅方向における位置関係の変化を予測する位置関係変化予測手段を設け、
   前記光軸方向制御手段は、前記位置関係変化予測手段による前記位置関係の変化予測に基づいて、位置関係変化後におけるドライバの視線方向を照射するように前記光軸を変化させることを特徴とする車両用前照灯制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用前照灯制御装置において、
   前記先行車との接近度合いを検出する接近度合い検出手段を備え、
   前記位置関係変化予測手段は、前記接近度合い検出手段により検出された接近度合いが閾値よりも高いとき、自車の先行車回避動作を予測し、
   前記光軸制御手段は、自車の先行車回避動作が予測されたとき、左右前照灯の光軸を車幅方向車外側へ向けることを特徴とする車両用前照灯制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用前照灯制御装置において、
   前記位置関係変化予測手段は、前記先行車の車線変更を予測し、
   前記光軸制御手段は、前記先行車の車線変更が予測されたとき、前記光軸を設定量高くすることを特徴とする車両用前照灯制御装置。
4. 請求項３に記載の車両用前照灯制御装置において、
   前記光軸制御手段は、前記先行車の車線変更後、新たに先行車となる車両との車間距離に応じて前記設定量を算出することを特徴とする車両用前照灯制御装置。
5. 請求項２に記載の車両用前照灯制御装置において、
   自車の先行車回避動作を検出する先行車回避動作検出手段を備え、
   前記光軸制御手段は、前記先行車回避動作終了が終了してから設定時間が経過するまで、先行車回避動作時の光軸を維持することを特徴とする車両用前照灯制御装置。

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