JP5947682B2 - 車両用前照灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯装置に関する。

夜間走行時の安全性を向上させるため、前方車両（先行車、対向車を含む）以外の部分をハイビームで照射して前方視界を広範囲に確保するハイビーム可変ヘッドランプシステムが考案されている。

これは、車載カメラからの情報を画像処理することにより前方車両の位置を検出し、照射範囲の一部を遮光して他の部分をハイビームで照射する中間ハイビームと呼ばれる配光パターンを用い、遮光部を前方車両に追従させ、前方車両にまぶしさ（グレア）を与えることなく、自車の前方視界を広範囲に確保し、歩行者等を発見しやすくするというものである。

たとえば、引用文献１には、ヘッドランプ内に設けたシェード機構により照射範囲の一部を遮光することや、カーブでは前方車両の有無にかかわらず、自動的にロービームにすること等が開示されている。

特開２０１１−２５５８２６号公報

ところが、カーブで、先行車や対向車がいないにも関わらず、ロービームにしてしまうと、前方の視界が狭くなり、運転者に恐怖感を与えてしまう。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、先行車両の運転者や同乗者にまぶしさを与えることを避けつつ、自車両の運転者の視界を、可能な限り広範囲に確保することができる車両用前照灯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、車両の前方を照射する前照灯（６、７）と、少なくともハイビームとロービームとを含む複数の配光パターン間で前記前照灯の配光パターンを切り替える配光パターン切替手段（１３）と、当該車両の前方に存在する前方車両を検出する検出手段（２）と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記配光パターン切替手段を制御する制御手段（５３）と、を備えた車両用前照灯装置（１）において、走行中の自車両の旋回半径を取得する旋回半径取得手段（５２）を更に備え、前記制御手段は、前記旋回半径取得手段によって取得された自車両の旋回半径が所定値より小さい場合、前記前照灯の配光パターンのハイ側への切り替えを禁止するものであって、前記複数の配光パターンは、ハイビーム、ロービーム及びハイビームとロービームとの中間である中間ハイビームを含み、前記所定値は、中間ハイビームへの切替禁止の判定に用いる第１の所定値と、前記第１の所定値とは異なる値であってハイビームへの切替禁止の判定に用いる第２の所定値とを含むことを特徴とする。

この構成によれば、自車両の旋回半径が所定値以上の場合は、検出手段により前方車両を検出し、またその検出結果に基づいて配光パターン切替手段を制御手段により制御することによって、前照灯の配光パターンを適切に設定することができる。一方、自車両の旋回半径が所定値より小さい場合は、前照灯の配光パターンのハイ側への切り替えを禁止することによって、前方車両の運転者や同乗者にまぶしさを感じさせることがなく、可能な限り視界を広範囲に確保することができる。特に、複数の配光パターンは、ハイビーム、ロービーム及びハイビームとロービームとの中間である中間ハイビームを含み、所定値は、中間ハイビームへの切替禁止の判定に用いる第１の所定値と、第１の所定値とは異なる値であってハイビームへの切替禁止の判定に用いる第２の所定値とを含んでいる。

車両用前照灯装置の構成を示す図である。 ヘッドランプの断面図である。 中間ハイビームの配光パターンを上方からの視点で示す図である。 中間ハイビームの配光パターンを運転席からの視点で示す図である。 車両用前照灯の処理を示すフローチャートである。 スイブル角の符号を示す図である。

以下、本発明の車両用前照灯装置の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る車両用前照灯装置１は、図１に示すように、車載カメラ２と、舵角センサ３と、車輪速センサ４と、ＥＣＵ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit、電子制御装置）５と、ヘッドランプ６、７とを備えている。

車載カメラ２は、フロントウインドウ内側に設けられ、車両前方を撮像し、データをＥＣＵ５に送る。舵角センサ３は、ＥＳＣ（横滑り防止装置）用に設けられた既設のセンサであり、ステアリング機構に設けられ、操舵角を信号としてＥＣＵ５に送る。車輪速センサ４は、ＡＢＳ用に設けられた既設のセンサであり、車輪の回転信号をＥＣＵ５に送る。

ＥＣＵ５は、ヘッドランプ６、７を制御するための制御装置である。内部に画像処理部５１、旋回半径取得部５２、制御部５３を有している。画像処理部５１では車載カメラ２のデータを画像処理して、先行車両や対向車両の位置を座標として算出し、ヘッドランプ６、７のスイブル（swivel：回動、旋回）角度を算出する。

旋回半径取得部５２は、舵角センサ３の信号と、車輪速センサ４の信号とから車両の旋回半径を算出する。制御部５３は、これらの結果を基に、ヘッドランプ６、７に対し配光パターンの変更や、スイブル動作を指示する。
ヘッドランプ６、７は、車両の左右に一対設けられて前方を照射するランプである。図２に示すように、光源１１、レンズ１２、シェード機構１３、アクチュエータ１４を有している。光源１１はハロゲンランプである。シェード機構１３は、不図示の複数のシェード板を有し、ＥＣＵ５の制御部５３からの指示により、光路の一部に挿抜されて、遮光することにより、中間ハイビームパターンやロービームパターンを形成する。光路から完全に退避することによりハイビームパターンとする。ヘッドランプ６、７は、それぞれ、これら３つの配光パターンを有している。

中間ハイビームとは、図３、４に示すように、前方車両の乗員にまぶしさを与えないよう、前方車両の部分を凹状に遮光した配光パターンである。左側のヘッドランプにより形成されるものは、略Ｌ字型の配光パターンをもった照射範囲２１であり、右側のヘッドランプにより形成されるものは、略Ｌ字型を左右反転した配光パターンをもった照射範囲２２である。

左右のヘッドランプが同時に中間ハイビームとなると、図３、４のような配光パターンが合成される。理想としては、図４のように、前方車両の左右両端位置と照射範囲の垂直方向のカットラインの位置が一致するような位置に照射範囲があることが望ましい。このため、随時前方車両の位置を確認し、ヘッドランプをスイブルさせている。

中間ハイビームでは、遮光部以外はハイビームと同じ明るさであるから、不用意に前方車両を照射すると、対向車であれば光が直接眼に入りまぶしさを感じる。また、先行車では、ミラー類から反射した光が先行車の運転者の眼に入ったり、先行車の車室内が明るく照らし出され、外の状況が確認しずらくなる。したがって、このようなことを避けるため、ヘッドランプの配光をハイビームやロービームから中間ハイビームに遷移させる場合には、スイブル角度が計算されていることが必要である。

なお、実際の配光パターンは左右対称なものではなく、車両の左側を多く照らすものであるが、本発明の説明には関係しないので、各図では簡単のため対称なものとして説明する。

また、ヘッドランプ６、７は、手動スイッチにてハイビーム、ロービーム、ＡＤＢモードに切り替え可能である。なお、ここでは、ハイビーム可変ヘッドランプシステムを、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）と称する。

ハイビーム、ロービームは、従来と同様であり、左右同時にハイビーム、ロービームに切り替えるものである。ＡＤＢモードは、自動切り替えモードであり、ＡＤＢモードとすることにより、ＥＣＵ５の制御部５３は、自動的にハイビームとしたり、左右のヘッドランプを独立に中間ハイビームやロービームに制御する。

図２に示す、シェード機構１３がシェード板を挿抜する位置では、レンズ１２により上下左右が反転されるため、図２のように光路の下側を覆うと、照射範囲の上側を遮光することになる。光路の下側の所定部を覆うことにより図３、４のような配光パターンが実現できる。

アクチュエータ１４は、ＥＣＵ５の制御部５３からの指示により、ヘッドランプ全体を回転軸を中心としてスイブル動作させる。車載カメラ２からのデータを基に、中間ハイビームによる照射範囲が前方車両を照らして運転者や同乗者にまぶしさを感じることがないよう、スイブル動作させる。このとき、ヘッドランプの光軸の方向は、ＥＣＵ５の制御部５３からヘッドランプ６、７のアクチュエータ１４への指示情報を用いる。

次に、本実施形態における車両用前照灯の制御及び動作について説明する。図５のフローチャートは、ヘッドランプをＡＤＢモードに設定して点灯した場合のＥＣＵ５の処理を表している。初期化や、モード判定等については割愛する。図５のスタートはこれらの処理が終了した状態である。

まず、ＥＣＵ５の旋回半径取得部５２で、舵角センサ３の信号と、車輪速センサ４の信号とから車両の旋回半径を算出する（ステップ−１。以下Ｓ−１と略記する。他のステップも同様）。
（前方車両がある場合）
つづいて、車載カメラ２からの情報を基に、前方車両の有無を判定する（Ｓ−２）。前方車両がある場合（Ｓ−２：Ｙ）、車載カメラ２の情報をＥＣＵ５の画像処理部５１で画像処理し、たとえば先行車のテールランプや、対向車のヘッドランプの明かりを基に、前方車両の左右両端の座標を算出する。また、この座標から、ヘッドランプを前方車両に追従させるためのスイブル角度を算出する（Ｓ−４）。

なお、本実施形態で前方車両の位置に追従させてヘッドランプをスイブルさせるのは、そのヘッドランプの配光パターンが中間ハイビームのときだけである。しかしながら、Ｓ−４では、ヘッドランプの配光にかかわらず、スイブル角度の計算を行っている。これは、後のステップのＳ−８でロービームから中間ハイビームに遷移させる条件となるからであり、また、Ｓ−９で、中間ハイビームとする場合が、ハイビームから中間ハイビームに遷移させる場合であったとき、スイブル角度が必要となるからである。

つづくＳ−５において、Ｓ−１で計算した旋回半径を所定値Ｒ１と比較する。ここではＲ１を１５０［ｍ］とした。前方車両がある場合の配光制御では、旋回半径が１５０［ｍ］以上のカーブは直線と同じ扱いとなる。

旋回半径が所定値Ｒ１未満であった場合には（Ｓ−５：Ｙ）、現在のヘッドランプ６、７のそれぞれ配光パターンを取得する。ＥＣＵ５内に記憶された、前回のヘッドランプ６、７に対する信号を参照すればよい。これにより、現在の配光パターンが、ハイビーム、中間ハイビーム、ロービームのいずれであるかがわかる。旋回半径が所定値Ｒ１以上であった場合（Ｓ−５：Ｎ）については後でまとめて説明する。

つぎのＳ−７で、この取得した配光パターンがロービームか、否かを判定する。なお、この判定は左右のヘッドランプを個別に判定する。配光パターンがロービームであった場合（Ｓ−７：Ｙ）には、Ｓ−１に戻る。

配光パターンがロービーム以外の場合（Ｓ−７：Ｎ）、すなわちハイビームか、中間ハイビームの場合と、上で説明しなかった、旋回半径が所定値Ｒ１以上であった場合（Ｓ−５：Ｎ）について説明する。これらの場合、車両外側へ向かうスイブル角度と所定値とを、左右のヘッドランプを個別に比較、判定する。なお、Ｓ−７でハイビームの場合とは、前方車両がないためＳ−１１でハイビームとされた状態から、前方車両が現れてＳ−２がＹに変わった初回の場合である。

ＥＣＵ５内では、画像処理した座標との関係上、スイブル角度は図６に示すような符号を割り当てて処理している。すなわち車両正面を指す角度をゼロとして、左側を指すよう傾いた角度を正とし、右側を指すように傾いた角度を負とする。なお、図６では、左側ヘッドランプを６、右側ヘッドランプを７として示した。

フローチャートのＳ−８の枠内に記した「車両外側へ向かうスイブル角度」とは、左側ヘッドランプ６のスイブル角度が正となる側を指す向きであり、右側ヘッドランプ７のスイブル角度が負となる側を指す向きである。

したがって、左側ヘッドランプ６のスイブル角が、正側の所定値以下の場合（Ｓ−８：Ｙ）、左側ヘッドランプ６の配光を中間ハイビームとする（Ｓ−９）。また、右側ヘッドランプ７のスイブル角が、所定値以上（絶対値としてみると小さくなる）の場合（Ｓ−８：Ｙ）、右側ヘッドランプ７の配光を中間ハイビームとする（Ｓ−９）。

また、左側ヘッドランプ６のスイブル角が、正側の所定値より大きい場合（Ｓ−８：Ｎ）、左側ヘッドランプ６の配光をロービームとする（Ｓ−１０）。また、右側ヘッドランプ７のスイブル角が、所定値より小さい（絶対値としてみると大きくなる）場合（Ｓ−８：Ｎ）、右側ヘッドランプ７の配光をロービームとする（Ｓ−１０）。ロービームでは前方車両に追従させるスイブルを行わないため、光軸を所定の位置に復帰させる。

その後、Ｓ−９、Ｓ−１０とも、Ｓ−１に戻る。なお、図６で車両内側へ向かうスイブル角の場合、すなわち、右側ヘッドランプの正側の角度や、左側ヘッドランプの負側の角度の場合は、配光パターンを変更することはない。

本フローを実際の状況に即して説明すると、前方車両がなく、配光がハイビームであっても、前方車両が現れると、中間ハイビームやロービームに遷移するよう制御する。このとき、Ｓ−１から、Ｓ−９、Ｓ−１０までは、きわめて短時間に行われるため、前方車両の運転者や同乗者は、まぶしさを感じることはない。

また、所定旋回半径より旋回半径が小さいカーブでは、現在の配光パターンがロービームであれば、ロービームが維持されるため、前方車両の運転者や同乗者にまぶしさを感じさせることがない。

さらに、所定旋回半径より旋回半径が小さいカーブで、現在の配光パターンがハイビームや中間ハイビームであれば、算出しておいたスイブル角度に応じて、中間ハイビームかロービームに遷移するよう制御するので、前方視界を可能な限り確保しつつ、前方車両の運転者や同乗者にまぶしさを感じさせることがない。
（前方車両がない場合）
Ｓ−２で、前方車両がない場合（Ｓ−２：Ｎ）、Ｓ−１で計算した旋回半径を所定値Ｒ２と比較する（Ｓ−３）。ここではＲ２を１００［ｍ］とした。前方車両がある場合の配光制御では、旋回半径が１００［ｍ］以上のカーブは直線と同じ扱いとなる。

旋回半径が所定値Ｒ２未満であった場合には（Ｓ−３：Ｙ）、配光パターンの変更は行わず、維持したまま、Ｓ−１に戻る。旋回半径が所定値Ｒ２以上であった場合には（Ｓ−３：Ｎ）、左右のヘッドランプをハイビームにし（Ｓ−１１）、Ｓ−１に戻る。

実際の状況に即して説明すると、前方車両がいない状態（Ｓ−２：Ｎ）で、直線路を走行している場合（Ｓ−３：Ｎ）、ヘッドランプはハイビームに制御される（Ｓ−１１）。この状態からカーブにさしかかり、旋回半径が所定値Ｒ２未満となっても（Ｓ−３：Ｙ）、配光パターンは維持されるため、ハイビームのままであり、前方の視界が狭くなることがなく、安全な運転に資する。

また、本実施形態の特徴的な処理である、前方車両がいる状態（Ｓ−２：Ｙ）からカーブの途中で、前方車両がいない状態（Ｓ−２：Ｙ）になった場合について説明する。先行車両に追従して直線路を走行している場合（Ｓ−５：Ｎ）、左右のヘッドランプは中間ハイビームとなる場合が多い（Ｓ−８：Ｙ、Ｓ−９）。

ここで、カーブにさしかかり、カーブの途中に分岐があり、先行車が左折したとすると、右ヘッドランプは中間ハイビームのままで、左ヘッドランプはロービームに制御される蓋然性が高い（Ｓ−８：Ｎ、Ｓ−１０）。すると前方車両がいなくなったため、つぎのループでは、Ｓ−２がＮとなるので、旋回半径をＲ２と比較する（Ｓ−３）。

このとき、旋回半径がＲ２未満であったら、前方車両がなくても、配光パターンは変更されず、維持される。たとえば、右ヘッドランプが中間ハイビームで、左ヘッドランプはロービームのままである。

カーブの途中で配光がハイビームに遷移すると、急に視界が広くなり、運転者は違和感を感じる。また、カーブでは、直線路に比べ、近距離でないと前方車両は検出できないため、先行車や対向車の検出にともない、配光の遷移が頻繁に行われることになり、わずらわしく感じられる。よって、旋回半径がＲ２未満であれば、前方車両がなくとも、配光を維持することとした。

前方車両がない場合であっても、所定旋回半径より旋回半径が小さいカーブでは、現在の配光パターンが維持されるため、自車両の運転者は、違和感やわずらわしさを感じることがない。

また、所定値Ｒ２は、所定値Ｒ１より小さな値とした。本実施形態では、前述のように所定値Ｒ２が１００［ｍ］であり、所定値Ｒ１が１５０［ｍ］である。前方車両がいない場合では、まぶしさを感じさせる相手がいないため、前方車両がいる場合に比べ、配光を上げる条件を緩和している。

前述のように、旋回半径がＲ２より小さいカーブの途中で前方車両がいなくなっても、配光は維持されたままカーブの出口に向かう。カーブの出口や直線路にさしかかると、旋回半径は大きくなるが、このような場合であれば、車載カメラ２により、遠方まで認識して、前方車両をなしと判定している。この場合、配光の遷移が頻繁に行われる可能性も下がり、前方車両がある場合の所定値Ｒ１より、旋回半径が小さな状態で遷移を許可する（Ｓ−３：Ｎ）ようにしても問題はない。このため、所定値Ｒ２を所定値Ｒ１より小さな値とし、前方車両がいない場合、カーブの出口では早期に配光を上げられるようにし、ハイビームにして視界を広げることを優先した。

以上から、前方車両の有無にかかわらず、カーブでは、配光パターンのハイ側への変更となる制御とはならず、少なくとも同じか、または、ロー側への制御となる。なお、ハイ側への変更とは、照射領域の広い配光に遷移させることを指し、中間ハイビームやロービームからハイビームとすることや、ロービームから中間ハイビームとすることをいう。また、ロー側への変更とは、照射領域の狭い配光に遷移させることを指し、中間ハイビームやハイビームからロービームとすることや、ハイビームから中間ハイビームとすることをいう。

以上、説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、車両の前方を照射する前照灯（６、７）と、少なくともハイビームとロービームとを含む複数の配光パターン間で前記前照灯の配光パターンを変更する配光変更手段（シェード機構１３）と、当該車両の前方に存在する前方車両を検出する検出手段（車載カメラ２）と、前記検出手段により前方車両の検出結果に基づいて前記配光変更手段を制御して前記配光パターンを変更する制御手段（制御部５３）と、を備えた車両用前照灯装置において、走行中の自車両の旋回半径を取得する旋回半径取得手段（旋回半径取得部５２）を備え、前記制御手段は、前記旋回半径取得手段によって取得された自車両の旋回半径が所定値より小さい場合、前記配光パターンのハイ側への変更を禁止する。

また、本実施形態によれば、旋回半径取得手段は、舵角センサ３の信号と車輪速センサ４の信号とに基づいて前記旋回半径を算出する。この構成によれば、旋回半径を正確に算出することができる。

また、本実施形態によれば、前記所定値は、中間ハイビームへの遷移禁止の判定に用いる第１の所定値（Ｒ１）と、第１の所定値（Ｒ１）とは異なる値であってハイビームへの遷移禁止の判定に用いる第２の所定値（Ｒ２）とを含んでいる。また、第２の所定値（Ｒ２）は、第１の所定値（Ｒ１）より小さい値である。

また、本実施形態によれば、検出手段によって前方車両の存在が検出された場合、前記制御手段は、前記配光変更手段を介して車両左右いずれかの前記前照灯の配光パターンを、ロービーム、またはハイビームとロービームとの中間である中間ハイビームのいずれかに設定する。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることはいうまでもない。

実施形態では、先行車について述べたが、車載カメラ２で、対向車のヘッドランプの光を検出すれば対向車についても同様に左右端を検出でき、実施形態の制御を適用できる。

車載カメラ２は、他の用途に設けられたもの、たとえば、衝突回避装置のために設けられたカメラと兼用してもよい。

ヘッドランプの光源はハロゲンランプとしたが、ＬＥＤランプやＨＩＤランプ（ＨＩＤは登録商標）やその他の光源であってもよい。

基準位置は、ＥＣＵ５からヘッドランプ６、７のアクチュエータ１４への指示情報を用いるとしたが、アクチュエータ１４への指示情報を補助的に用い、車載カメラ２の情報を画像処理して取得するものとしてもよい。

実施形態では、日本や英国のような、車両が左側通行の場合を前提として説明したが、車両が右側通行な場合も同様である。

Ｓ−８で、スイブル角度と比較する所定値は右側ヘッドランプと左側ヘッドランプで異なる値であってもよい。たとえば、右側は車両外側へ向かうスイブル角度が１５［°］以下で中間ハイビームにし、左側は車両外側へ向かうスイブル角度が５［°］以下で中間ハイビームにする等である。

旋回半径と比較する所定値Ｒ１は１５０［ｍ］、Ｒ２は１００［ｍ］としたが、車種等に応じ、別の長さであってもよい。

中間ハイビームのパターンを、略Ｌ字型、略Ｌ字型を左右反転させたものとしたが、これに限らず遮光部を有しているものであればよい。

旋回半径を舵角センサと車輪速センサの信号より算出するとしたが、カーナビゲーションシステム等からの情報を用いてもよい。また、道路の白線等を画像処理して旋回半径を求めてもよい。

１ 車両用前照灯装置
２ 車載カメラ
６、７ ヘッドランプ
１３ シェード機構
５２ 旋回半径取得部
５３ 制御部

Claims (3)

1. 車両の前方を照射する前照灯（６、７）と、
   少なくともハイビームとロービームとを含む複数の配光パターン間で前記前照灯の配光パターンを切り替える配光パターン切替手段（１３）と、
   当該車両の前方に存在する前方車両を検出する検出手段（２）と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて前記配光パターン切替手段を制御する制御手段（５３）と、
   を備えた車両用前照灯装置（１）において、
   走行中の自車両の旋回半径を取得する旋回半径取得手段（５２）を更に備え、
   前記制御手段は、前記旋回半径取得手段によって取得された自車両の旋回半径が所定値より小さい場合、前記前照灯の配光パターンのハイ側への切り替えを禁止するものであって、
   前記複数の配光パターンは、ハイビーム、ロービーム及びハイビームとロービームとの中間である中間ハイビームを含み、
   前記所定値は、中間ハイビームへの切替禁止の判定に用いる第１の所定値と、前記第１の所定値とは異なる値であってハイビームへの切替禁止の判定に用いる第２の所定値とを含むことを特徴とする車両用前照灯装置。
2. 前記旋回半径取得手段は、舵角センサ（３）により検出される自車両の操舵角と車輪速センサ（４）により検出される自車両の車輪の回転速度に基づいて前記旋回半径を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
3. 前記第２の所定値は、前記第１の所定値より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用前照灯装置。