JP6281434B2

JP6281434B2 - オートライトシステム

Info

Publication number: JP6281434B2
Application number: JP2014149437A
Authority: JP
Inventors: 石原　元; 元石原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: JP2016022866A

Description

本発明は、車両のヘッドライトを自動で点消灯するオートライトシステムに関する。

従来より、受光手段によって太陽からの光の日射量を検出し、当該日射量の検出値に基づいて車両のヘッドライトの点灯または消灯を制御する運転支援装置が、例えば特許文献１で提案されている。このような運転支援装置は、昼間、車両がトンネルに進入する際やトンネルから出る際に日射量に基づいてヘッドライトを自動点消灯するように動作する。

特許第４８７６９９０号公報

しかしながら、車両がトンネルに進入する時間帯、天候すなわち太陽が雲に隠れているか否か、太陽の高度によってヘッドライトの点消灯タイミングにずれが生じる。このため、ヘッドライトの消灯フィーリングについてユーザに違和感を生じさせてしまうという問題があった。

特に、東西に延びるトンネルがあり、夕方西に向かって車両が走行している場合、朝方に比べてトンネル出口付近が明るくなる。このため、受光手段で検出される前方光出力及び周囲光出力が共に早めに高くなり、トンネルを出る前にヘッドライトが消灯してしまう可能性がある。

本発明は上記点に鑑み、車両がトンネルから出る際のヘッドライトの消灯フィーリングを向上することができるオートライトシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両（６０）の上方から照射される光を第１受光エリア（１１ａ）で受光すると共に、受光した光の第１強度を第１強度信号として出力する第１受光部（１１）を備えている。車両（６０）の前方から照射される第２受光エリア（１２ａ）で受光すると共に、受光した光の第２強度を第２強度信号として出力する第２受光部（１２）を備えている。

また、車両（６０）のヘッドライト（４０）を点灯させるか否かを判定するための点灯閾値を有し、第１強度信号及び第２強度信号を入力して第１強度及び第２強度に基づく演算処理を行うことにより光強度を取得し、光強度が点灯閾値を超えるタイミングでヘッドライト（４０）を点灯または消灯する制御部（１５、２０）を備えている。

さらに、車両（６０）がトンネル（６２）に進入する前に車両（６０）の上方から照射される光を第３受光エリア（１３ａ）で受光すると共に、受光した光の第３強度を第３強度信号として出力する第３受光部（１３）を備えている。車両（６０）がトンネル（６２）に進入する前に車両（６０）の前方から照射される光を第４受光エリア（１４ａ）で受光すると共に、受光した光の第４強度を第４強度信号として出力する第４受光部（１４）を備えている。

また、第３強度信号及び第４強度信号を入力すると共に、第３強度及び第４強度に基づいて太陽（６３）の高度を推定する推定部（１６）を備えている。

そして、制御部（１５、２０）は、外部装置から車両（６０）の車速データを取得すると共に推定部（１６）から太陽（６３）の高度の推定値を入力し、車速データ及び推定値に基づいて、光強度が点灯閾値を超えるタイミングよりも遅いタイミングでヘッドライト（４０）を消灯するようになっていることを特徴とする。

これによると、車両（６０）が速く走行している場合や太陽（６３）の高度が高い場合等では、通常の消灯タイミングでヘッドライト（４０）を消灯することができる。一方、車両（６０）がゆっくり走行している場合や太陽（６３）の高度が低い場合のようにトンネル（６２）の出口付近で車両（６０）が太陽光を浴びる可能性があるときには、通常の消灯タイミングよりも遅いタイミングでヘッドライト（４０）を消灯することができる。したがって、車両（６０）がトンネル（６２）から出る際のヘッドライト（４０）の消灯フィーリングを向上することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るオートライトシステムの構成図である。各受光部が車両の上方と前方の光を検出する様子を示した模式図である。半導体チップの平面図である。遮蔽板の平面図である。太陽高度による補正がない場合のセンサ出力と消灯タイミングを示した図である。太陽高度による補正を行った場合のセンサ出力と消灯タイミングを示した図である。本発明の第２実施形態に係る半導体チップの平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るオートライトシステムは、日中に車両がトンネルに進入したときに自動車のテールライトやヘッドライトを自動点消灯させるものである。

図１に示されるように、オートライトシステムは、光センサ１０、制御ＥＣＵ２０、スイッチ３０、ヘッドライト４０、及び車載バッテリ５０を備えて構成されている。

光センサ１０は、第１受光部１１、第２受光部１２、第３受光部１３、第４受光部１４、補正回路部１５、及び推定部１６を有している。

第１受光部１１は、車両の上方から照射される光の第１強度を第１強度信号として出力する受光素子である。第２受光部１２は、車両の前方から照射される光の第２強度を第２強度信号として出力する受光素子である。

第３受光部１３は、車両がトンネルに進入する前に車両の上方から照射される光の第３強度を第３強度信号として出力する受光素子である。第４受光部１４は、車両がトンネルに進入する前に車両の前方から照射される光の第４強度を第４強度信号として出力する受光素子である。

図２に示されるように、第１受光部１１及び第３受光部１３は、車両６０の走行面６１に対して例えば９０度の方向（Ｃ）が受光感度のピークになっている。また、第２受光部１２及び第４受光部１４は、車両６０の走行面６１に対して例えば４５度の方向（Ｆ）が受光感度のピークになっている。なお、受光感度のピークの角度は一例であり、他の角度に受光感度のピークを設定しても良い。

これら各受光部１１〜１４は、受光した光の強度を検出するフォトダイオードとして構成されている。具体的には、図３に示されるように、各受光部１１〜１４は１つの半導体チップ７０に形成されている。半導体チップ７０は例えばｎ型シリコン基板７１で構成されている。このｎ型シリコン基板７１の表層部に複数のｐ型領域が形成されている。各ｐ型領域が各受光部１１〜１４の各受光エリア１１ａ〜１４ａに対応している。また、ｎ型シリコン基板７１の裏面には図示しないカソード電極が形成されていると共に、各ｐ型領域には図示しないアノード電極が設けられている。このような構成により、各受光部１１〜１４は、光の強度を電圧値の強度信号として出力する。

図４に示されるように、半導体チップ７０の上方には遮蔽板８０が配置されている。遮蔽板８０は、第１受光部１１に太陽の光を導く上方光用貫通孔８１、第２受光部１２に太陽の光を導く前方光用貫通孔８２、第３受光部１３に太陽の光を導く上方光用貫通孔８３、及び第４受光部１４に太陽の光を導く前方光用貫通孔８４を有している。このように、遮蔽板８０に設けられた各貫通孔８１〜８４を介して各受光エリア１１ａ〜１４ａに光が導かれるようになっている。

本実施形態では、図３に示されるように、車両６０の上方の光を検出する第１受光部１１の第１受光エリア１１ａと第３受光部１３の第３受光エリア１３ａは例えば円形にレイアウトされている。また、第１受光エリア１１ａ及び第３受光エリア１３ａはサイズも同じになっている。

一方、第２受光部１２の第２受光エリア１２ａと第４受光部１４の第４受光エリア１４ａとは異なる平面レイアウトになっている。本実施形態では、第２受光エリア１２ａは扇形になっているのに対し、第４受光エリア１４ａはＵ字型になっている。

また、第４受光部１４の受光感度が第３受光部１３よりも高くなっている。本実施形態では、第４受光部１４に太陽の光を導く前方光用貫通孔８４のサイズが第３受光部１３に太陽の光を導く上方光用貫通孔８３のサイズよりも大きいことにより、第４受光部１４の受光感度が第３受光部１３の受光感度よりも高くなっている。

これは、車両６０の進行方向に対して太陽がどの方向に位置しているかわからないため、どの方向に太陽が位置していても第４受光部１４で太陽の光を受光できるようにするためである。また、光は遮蔽板８０を介して斜めに第４受光部１４の第４受光エリア１４ａに入射すると光が入射角度のｓｉｎ成分に減ってしまうので、この減少分を補うためである。

なお、第１受光部１１及び第２受光部１２は、車両６０の進行方向の状況に応じてヘッドライト４０を点消灯するために用いられるので、太陽の位置を考慮する必要がない。このため、第２受光部１２の受光感度は第４受光部１４ほど高くなくても良い。

図１の補正回路部１５は、第１受光部１１から第１強度信号を入力すると共に、第２受光部１２から第２強度信号を入力し、第１強度及び第２強度に基づく演算処理を行う回路部である。本実施形態では、補正回路部１５は、演算処理として第１強度と第２強度との合算値を演算する処理を行う。なお、合算値を取得する処理ではなく、平均値を演算する平均化処理や、第１強度及び第２強度のうちいずれか高い方の強度を採用する処理や、第１強度と第２強度にそれぞれ重み付け演算を行う処理を採用しても良い。

また、補正回路部１５は、演算処理によって車両のヘッドライトを点灯または消灯させるか否かを判定させるためのセンサ信号を生成すると共に、当該センサ信号を制御ＥＣＵ２０に出力する。

推定部１６は、第３受光部１３から第３強度信号を入力すると共に第４受光部１４から第４強度信号を入力し、第３強度及び第４強度に基づいて太陽の高度を推定する回路部である。例えば、第３強度をＩ_Cとし、第４強度をＩ_Fとし、太陽の角度をθとすると、推定部１６はθ＝ｔａｎ^-1（Ｉ_C／Ｉ_F）を演算することにより太陽の高度を推定する。また、推定部１６は、推定した太陽の高度のデータを高度信号として制御ＥＣＵ２０に出力する。

制御ＥＣＵ２０は、車両６０に搭載されていると共に、車両６０のヘッドライト４０の点灯または消灯を制御する制御装置（Electrical Control Unit）である。制御ＥＣＵ２０は、制御回路部２１及び駆動回路部２２を有している。

制御回路部２１は、車両６０のヘッドライト４０を点灯させるか否かを判定する判定機能を有している。このため、制御回路部２１は当該判定を行うための点灯閾値を有している。そして、制御回路部２１は、光センサ１０から入力したセンサ信号のセンサ出力（光強度）が点灯閾値を超えるか否かを判定し、判定結果に応じて駆動回路部２２を動作させる。

また、制御回路部２１は、車両６０がトンネルの出口に近づいたとき、太陽の高度と車両６０の速度に応じて、ヘッドライト４０の消灯タイミングを遅らせる機能を有している。具体的には、制御回路部２１は、外部装置から車両６０の車速データを取得すると共に推定部１６から太陽の高度の推定値を入力する。外部装置は、車速センサそのものや、車速センサから車速データを取得した他のＥＣＵである。

そして、制御回路部２１は、取得した車速データ及び推定値に基づいて、センサ出力（光強度）が点灯閾値を超えるタイミングよりも遅いタイミングでヘッドライトを消灯すると判定した場合、当該遅いタイミングで駆動回路部２２を動作させる。車両６０がトンネルに進入した後は光センサ１０で太陽光を受光することができないので、制御回路部２１はトンネルに入る前に取得された太陽の高度のデータをトンネル中で保持し、これを消灯タイミングの判定に使用する。

駆動回路部２２は、制御回路部２１の指令に応じてスイッチ３０をオンまたはオフする駆動機能を有している。すなわち、駆動回路部２２はスイッチ３０をオンすることでヘッドライト４０を点灯させ、スイッチ３０をオフすることでヘッドライト４０を消灯する。

スイッチ３０は、車載バッテリ５０とヘッドライト４０との間に接続されており、制御ＥＣＵ２０の駆動回路部２２によってオンまたはオフが制御される。スイッチ３０は例えばリレーである。ヘッドライト４０は車載バッテリ５０から電源供給されることで点灯可能になっている。以上が、オートライトシステムの全体構成である。

次に、日中に車両６０がトンネルを通過する際のオートライトシステムの作動について説明する。まず、トンネルの出口で消灯タイミングを遅らせない通常の消灯動作について説明する。

上述のように、補正回路部１５は、第１受光部１１から第１強度（Ｃ）を取得すると共に第２受光部１２から第２強度（Ｆ）をそれぞれ取得し、これらの光の検出方向によって明るさが異なる各強度を合算する処理を行う。補正回路部１５は合算処理で取得したセンサ信号を、随時、制御回路部２１に出力する。

一方、推定部１６は、第３受光部１３から第３強度（Ｃ）を取得すると共に第４受光部１４から第４強度（Ｆ）をそれぞれ取得し、これらの光の強度に基づいて太陽の高度を推定する。推定部１６は取得した太陽高度の推定値を示す高度信号を、随時、制御回路部２１に出力する。

そして、図５に示されるように、地点Ｌ１０から前方にトンネル６２が現れるため、第２強度（Ｆ）が小さくなるのでセンサ信号のセンサ出力が小さくなる。続いて、地点Ｌ１１では車両６０がトンネル６２に進入するため、車両６０の上方からの光がほとんど無くなり、車両６０の前方もトンネル６２が続いているので、センサ出力が最小になる。これにより、地点Ｌ１１を経過するとセンサ出力が点灯閾値を超える（下回る）。したがって、制御回路部２１は、駆動回路部２２に指令を出してヘッドライト４０を点灯させる。

また、車両６０が地点Ｌ１１を経過してトンネル６２に進入すると、推定部１６は太陽高度を推定することができなくなるので、制御回路部２１は地点Ｌ１１を経過する前に推定部１６から取得した太陽高度の推定値を保持しておく。

さらに、制御回路部２１は、ヘッドライト４０を点灯させた後、トンネル６２内において、車速データ及び推定値に基づいて消灯タイミングを遅らせるための演算を行う。例えば、トンネル６２の高さが例えば３．２ｍ、太陽６３の高度が９０°の場合、トンネル６２の出口から内部への太陽光の入り込みはほぼ０ｍである。そして、車速が６０ｋｍ／ｈの場合、車両６０は１秒で約１６．７ｍ進むので、センサ出力はトンネル６２の出口近傍で点灯閾値を超える（上回る）可能性が高い。この場合、制御回路部２１は、ヘッドライト４０の消灯タイミングを遅らせる必要が無いと判定する。

続いて、車両６０がトンネル６２の出口に近づくと、車両６０の前方が明るくなり始めるので、第２強度（Ｆ）が大きくなる。その結果、地点Ｌ１２でセンサ出力が点灯閾値を超える（上回る）。ここで、制御回路部２１は、ヘッドライト４０の消灯タイミングを遅らせる必要がないと判定しているので、センサ出力が点灯閾値を超えるタイミング（地点Ｌ１３）で駆動回路部２２に指令を出してヘッドライト４０を消灯させる。このように、トンネル６２の出口付近で車両６０が太陽光を浴びる可能性があるときは、通常の消灯タイミングでヘッドライト４０を消灯することができる。

次に、ヘッドライト４０の消灯タイミングを遅らせる場合について説明する。図６に示されるように、地点Ｌ２０及び地点Ｌ２１では、オートライトシステムは上述の地点Ｌ１０及び地点Ｌ１１と同じ動作を行う。

そして、太陽６３の高度が例えば３０°の場合、上記と同様にトンネル６２の高さが例えば３．２ｍとすると、トンネル６２の出口から内部への太陽光の入り込みは約５．５ｍ（＝３．２／ｔａｎ３０°）となる。また、上述のように車速が６０ｋｍ／ｈの場合、車両６０は１秒で約１６．７ｍ進むので、センサ出力が早いタイミングで点灯閾値を超える（上回る）可能性が高い。したがって、制御回路部２１は、消灯タイミングを例えば０．３秒遅らせると判定する。

なお、実際には、制御回路部２１は、太陽高度の推定値、車速、及び消灯タイミングを遅らせる時間の関係を示したマップを有しており、当該マップに従って消灯タイミングの遅延の有無の判定及び遅延のタイミングの決定を行う。

したがって、地点Ｌ２２でセンサ出力が点灯閾値を超える（上回る）が、このタイミングでは制御回路部２１はヘッドライト４０を消灯させない。そして、制御回路部２１は当該タイミングから０．３秒遅れたタイミング（地点Ｌ２３）で駆動回路部２２に指令を出してヘッドライト４０を消灯させる。このように、太陽６３の高度が低い場合には、通常の消灯タイミングよりも遅いタイミングでヘッドライト４０を消灯することができる。

以上説明したように、本実施形態では、太陽６３の高度及び車両６０の車速に基づいて、トンネル６２の出口付近におけるヘッドライト４０の消灯タイミングを遅らせることが特徴となっている。これにより、ドライバに与える消灯フィーリングに違和感を生じさせないようにすることができ、ひいては車両６０がトンネル６２から出る際のヘッドライト４０の自動消灯フィーリングを向上することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、補正回路部１５及び制御ＥＣＵ２０が特許請求の範囲の「制御部」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図７に示されるように、車両６０の前方の光を受光する第４受光エリア１４ａの幅が、車両６０の上方の光を受光する第３受光エリア１３ａの幅よりも大きくなっている。このようにして、第４受光部１４の受光感度を第３受光部１３の受光感度よりも高くすることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、推定部１６は、第４受光部１４の受光感度が第３受光部１３の受光感度よりも高くなるように、第３強度及び第４強度のいずれか一方または両方に重み付け処理を行う。重み付け処理とは、第３強度もしくは第４強度の利得を変更する処理である。以上のように、推定部１６が重み付け処理を行うことにより、第４受光部１４の受光感度を第３受光部１３の受光感度よりも高くすることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたオートライトシステムの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、補正回路部１５や推定部１６は光センサ１０に設けられているが、制御ＥＣＵ２０に設けられていても良い。また、第３受光部１３及び第４受光部１４は、第１受光部１１及び第２受光部１２が形成された半導体チップ７０とは異なるチップに形成されていても良い。

１１〜１４受光部
１１ａ〜１４ａ受光エリア
１５補正回路部（制御部）
１６推定部
２０制御ＥＣＵ（制御部）
６０車両
６２トンネル
６３太陽

Claims

車両（６０）の上方から照射される光を第１受光エリア（１１ａ）で受光すると共に、受光した光の第１強度を第１強度信号として出力する第１受光部（１１）と、
前記車両（６０）の前方から照射される第２受光エリア（１２ａ）で受光すると共に、受光した光の第２強度を第２強度信号として出力する第２受光部（１２）と、
前記車両（６０）のヘッドライト（４０）を点灯させるか否かを判定するための点灯閾値を有し、前記第１強度信号及び前記第２強度信号を入力して前記第１強度及び前記第２強度に基づく演算処理を行うことにより光強度を取得し、前記光強度が前記点灯閾値を超えるタイミングで前記ヘッドライト（４０）を点灯または消灯する制御部（１５、２０）と、
を備え、さらに、
前記車両（６０）がトンネル（６２）に進入する前に前記車両（６０）の上方から照射される光を第３受光エリア（１３ａ）で受光すると共に、受光した光の第３強度を第３強度信号として出力する第３受光部（１３）と、
前記車両（６０）が前記トンネル（６２）に進入する前に前記車両（６０）の前方から照射される光を第４受光エリア（１４ａ）で受光すると共に、受光した光の第４強度を第４強度信号として出力する第４受光部（１４）と、
前記第３強度信号及び前記第４強度信号を入力すると共に、前記第３強度及び前記第４強度に基づいて太陽（６３）の高度を推定する推定部（１６）と、
を備えており、
前記制御部（１５、２０）は、外部装置から前記車両（６０）の車速データを取得すると共に前記推定部（１６）から前記太陽（６３）の高度の推定値を入力し、前記車速データ及び前記推定値に基づいて、前記光強度が前記点灯閾値を超えるタイミングよりも遅いタイミングで前記ヘッドライト（４０）を消灯するようになっていることを特徴とするオートライトシステム。
前記第４受光エリア（１４ａ）は、前記第２受光エリア（１２ａ）とは異なる平面レイアウトになっていることを特徴とする請求項１に記載のオートライトシステム。
前記第４受光部（１４）は、前記第３受光部（１３）よりも受光感度が高いことを特徴とする請求項１または２に記載のオートライトシステム。
前記第３受光部（１３）及び前記第４受光部（１４）の上方に配置されていると共に、前記第３受光部（１３）に前記太陽（６３）の光を導く上方光用貫通孔（８３）と、前記第４受光部（１４）に前記太陽（６３）の光を導く前方光用貫通孔（８４）と、を有する遮蔽板（８０）を備え、
前記前方光用貫通孔（８４）のサイズが前記上方光用貫通孔（８３）のサイズよりも大きいことにより、前記第４受光部（１４）の受光感度が前記第３受光部（１３）の受光感度よりも高いことを特徴とする請求項３に記載のオートライトシステム。
前記第４受光エリア（１４ａ）の幅が前記第３受光エリア（１３ａ）の幅よりも大きいことにより、前記第４受光部（１４）の受光感度が前記第３受光部（１３）の受光感度よりも高いことを特徴とする請求項３に記載のオートライトシステム。
前記推定部（１６）は、前記第４受光部（１４）の受光感度が前記第３受光部（１３）の受光感度よりも高くなるように、前記第３強度及び前記第４強度のいずれか一方または両方に重み付け処理を行うことを特徴とする請求項３に記載のオートライトシステム。