JP6527679B2

JP6527679B2 - 車両用前照灯装置

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Publication number: JP6527679B2
Application number: JP2014200693A
Authority: JP
Inventors: 勇長澤
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016068793A

Description

本発明は、車両に設けられる車両用前照灯装置に関し、特に悪天候時における反射光による眩惑を抑制したものに関する。

自動車等の車両に設けられる前照灯装置は、例えばハイビーム（走行用ビーム）、ロービーム（すれ違い用ビーム）のように照射範囲等の配光特性が異なった複数の灯火装置を有し、車両の走行状態に応じて各灯火装置の光源の点灯、消灯を切り換える構成が一般的であった。
近年、車両の走行状態等に応じて、照射範囲を自動的に変更するアダプティブ・フロントライティング・システム（ＡＦＳ）が提案されている。
例えば、特許文献１には、車両の走行速度に応じて照度及び照射角を変更することによって、対向車や歩行者等へのグレアを抑制することが記載されている。

特開２０１４−００８９１３号公報

従来の前照灯装置においては、自車両の走行車線及び周辺部に設定された照射範囲内を、可能な限り均一な照度（明るさ）で照射するよう構成することが一般的であった。
しかし、例えば降雨時や降雪時などの悪天候時においては、照射範囲を広くするとドライバが本来注視すべき視野の周囲からの反射光によって眩惑が生じ、視認性が悪化してドライバに負担を与える場合があった。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、悪天候時における反射光による眩惑を抑制した車両用前照灯装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、光源から自車両前方へ照射される光の照射範囲を変更可能な可変配光機構と、所定の悪天候状態を判別可能な天候判別手段と、前記天候判別手段が前記悪天候状態を判別した場合に、前記可変配光機構の前記照射範囲を通常時に対して狭くする配光制御手段と、自車両前方の車線形状を検出する車線形状検出手段と、ドライバの視線方向を検出する視線検出手段とを備え、前記配光制御手段は、前記天候判別手段が前記悪天候状態を判別した場合に、自車両が制動により停止可能な距離である停止可能距離の近傍の自車両走行車線の路面及びその近傍を前記照射範囲とするよう制御するとともに、車速増加に応じて前記照射範囲が前方へ変位しかつ狭くなるように推移させ、前記ドライバの視線方向が前記停止可能距離よりも遠方に存在する場合には前記ドライバの視線方向及びその近傍を前記照射範囲とすることを特徴とする車両用前照灯装置である。
請求項２に係る発明は、前記配光制御手段は、前記天候判別手段が前記悪天候状態を判別した場合に、前記照射範囲を通常時に対して車幅方向及び前後方向にそれぞれ狭く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である。
これらの発明によれば、悪天候時に通常時に対して照射範囲を狭くすることによって、ドライバが注視する領域の周囲からの反射光によって眩惑が生じることを防止し、ドライバの負担を軽減することができる。

また、悪天候時に照射範囲を狭くした場合であっても、車両の進路上にあり通過することが想定される路面を適切に照射して運転しやすさを確保することができる。
また、自車両前方にカーブ路が存在する場合であっても、適切に路面を照射することができる。

さらに、高速走行時にはドライバの視線をより前方側の狭い範囲に誘導することによって、ドライバがどこに視点を据えるかわからなくなる事態を防止してドライバの緊張を抑制し、疲労を軽減することができる。
一方、市街地等の低速走行時には、高速走行時に対して相対的に照射範囲を自車両寄りかつ広く設定することによって、周辺視野を確保して飛び出し等に備えることができる。

請求項３に係る発明は、前記天候判別手段は、降雨時、降雪時、積雪時の少なくとも１つを検出した際に悪天候状態を判別することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯装置である。
これによれば、雨水や氷雪の反射による視界悪化を適切に抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、悪天候時における反射光による眩惑を抑制した車両用前照灯装置を提供することができる。

本発明を適用した車両用前照灯装置の実施例の構成を模式的に示すブロック図である。実施例の車両用前照灯装置の制御を示すフローチャートである。実施例の車両用前照灯装置における低速走行時の照射範囲の一例を模式的に示す図である。実施例の車両用前照灯装置における高速走行時の照射範囲の一例を模式的に示す図である。

本発明は、悪天候時における反射光による眩惑を抑制した車両用前照灯装置を提供する課題を、降雨時、降雪時等の悪天候時には通常時に対して照射範囲を狭くし、ドライバ視野周辺からの反射光を抑制することによって解決した。

以下、本発明を適用した車両用前照灯装置（以下前照灯装置と称する）の実施例について説明する。
実施例の前照灯装置は、例えば、乗用車等の自動車に設けられ、夜間やトンネル内などの暗所走行時に、自車両前方を照射してドライバの視界を確保するものである。
図１は、実施例１の前照灯装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図１に示すように、前照灯装置１は、ハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、照射範囲可変機構１２、ロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、照射範囲可変機構２２、前照灯制御ユニット１００等を有して構成されている。
なお、ハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、照射範囲可変機構１２、ロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、照射範囲可変機構２２は、車体前端部において車幅方向に離間して、例えば一対が設けられる。

ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０は、例えば高輝度放電バルブ等の光源及びこれに電力を供給する電源装置等を有する。
ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０は、それぞれ独立して点灯、消灯を切り替え可能となっている。
ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系２１は、ハイビーム光源１０、ロービーム光源２０がそれぞれ発する光を、所定の配光パターンで車両前方に照射するものである。
ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系２１として、例えば配光パターンの広さ及び形状を任意に変更可能なシェード可変機構を有する投影光学系（プロジェクタ）を有する構成とすることができる。

シェード可変機構は、光路の一部を可動式のシェードで遮ることによって、シェードの影（像）を自車両前方に投影し、配光特性を変化させるものである。
また、このようなシェード可変機構として、環状に配置された複数の絞り羽を有し、内径が連続的に変化する虹彩絞りを設けることによって、照射角度を可変とし、照射範囲の広さを連続的に変化させることも可能である。

ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系２１は、それぞれ光軸を車体に対して上下方向及び車幅方向に揺動させることが可能なよう、例えば２軸ジンバル機構を介して車体に取り付けられている。
照射範囲可変機構１２，２２は、ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系２１のジンバル機構に設けられ、ハイビーム光学系１１、ロービーム光学系１２の光軸を、前照灯制御ユニット１００からの指示に応じて変化させるアクチュエータ等を有する。

前照灯制御ユニット１００は、上述した各光源、光学系、照射範囲可変機構を統括的に制御するものである。
前照灯制御ユニット１００は、例えばＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
前照灯制御ユニット１００は、本発明にいう配光制御手段として機能する。
前照灯制御ユニット１００における制御については、後に詳しく説明する。

前照灯制御ユニット１００には、環境認識装置２１０、挙動制御ユニット２２０、ナビゲーション装置２３０、視線検出装置２４０、雨滴センサ２５０、通信装置２６０等が、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮシステムを介して、あるいは直接接続されている。

環境認識装置２１０は、自車両前方を撮像した画像等に基づいて、自車両が走行している車線の形状や、自車両前方に存在する各種物体の自車両に対する相対位置を認識するものである。
環境認識装置２１０は、カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２からなるステレオカメラを備えている。
カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２は、例えばＣＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子、及び、その入射側に設けられたレンズ等の光学系によって、自車両前方を所定の画角で撮像するものである。
カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２は、所定のフレームレートで逐次画像を取得し、環境認識装置２１０に伝達する。
カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２は、例えばフロントガラス上端部の車室内側等に、車幅方向に離間して設置されている。
環境認識装置２１０は、カメラＬＨ２１１、カメラＲＨ２１２が撮像した画像を用いて公知のステレオ画像処理を行うことによって、各カメラの視差を利用し、被写体の自車両に対する相対位置を検出可能となっている。

挙動制御ユニット２２０は、車両の液圧式サービスブレーキのホイルシリンダに供給される液圧を制御することによって、制動時のホイールロックを防止するアンチロックブレーキ制御、アンダーステアやオーバーステア等の挙動を抑制する車両挙動制御等を行うものである。

挙動制御ユニット２２０には、車輪速センサ２２１、加速度センサ２２２、ヨーレートセンサ２２３、舵角センサ２２４が接続され、各センサの出力が入力される。
また、挙動制御ユニット２２０は、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）２２５に対して制御指令を出力する。

車輪速センサ２２１は、各車輪（左右の前輪及び後輪）のハブ部にそれぞれ設けられ、車輪の回転速度に比例して周波数が変化する車速パルス信号を出力する。
挙動制御ユニット２２０は、車速パルス信号の間隔に基づいて、車輪の回転速度（スリップ率が微小な場合には車両の走行速度と実質的に等しい）を算出可能となっている。
加速度センサ２２２は、車体に作用する前後方向及び車幅方向の加速度をそれぞれ検出するものである。
ヨーレートセンサ２２３は、車体のヨー方向（鉛直軸回り）の回転速度を検出するものである。
舵角センサ２２４は、車両の操舵系の舵角（ステア角）を検出するものである。
ＨＣＵ２２５は、ブレーキフルードを加圧するポンプ、及び、得られたフルード液圧を各車輪のホイルシリンダへそれぞれ供給するソレノイドバルブ等を有し、各車輪のホイルシリンダに対してそれぞれ所定の液圧を供給し、制動力を車輪ごとに制御するものである。

挙動制御ユニット２２０は、各センサからの出力に基づいて、制動時のホイールロックを検出した場合には当該車輪のホイルシリンダ液圧を周期的に減圧して制動力を低下させ、車輪を回転状態に復帰させるアンチロックブレーキ制御を行なう。
また、挙動制御ユニット２２０は、車両のオーバーステア、アンダーステア挙動を検出した場合には、左右輪の制動力差を用いて挙動を抑制する方向のモーメントを発生させる挙動制御を行なう。

また、挙動制御ユニット２２０は、自車両が走行中の路面の摩擦係数（μ）を推定する路面摩擦係数推定機能を有する。
例えば、挙動制御ユニット２２０は、車速及び舵角に基づいて、予め設定された車両モデルから推定されるヨーレートと、実際のヨーレートとの差に基づいて、路面の推定μを算出することが可能である。
さらに、この推定μと車速から、自車両がブレーキによる減速で安全に停止可能な最短距離である停止可能距離を算出可能となっている。

ナビゲーション装置２３０は、道路形状等に関する情報を含む地図データが蓄積されたＨＤＤ等の記憶手段、ＧＰＳ等の自車両位置測定手段等を有する。

視線検出装置２４０は、例えばインストルメントパネルに設けられ、ドライバを撮影する撮像手段、及び、撮像手段が得た画像を画像処理して瞳孔の輪郭を抽出し、ドライバの視線方向を検出する画像処理手段等を有する。

雨滴センサ２５０は、降雨状態を検出するセンサであって、オートワイパの制御等にも用いられるものである。
雨滴センサ２５０は、例えば、フロントガラスへの雨滴の衝突による衝撃や、水の付着による静電変化の容量を検出することによって、降雨状態を検出するものである。
通信装置２６０は、例えば、インターネット等の通信網に接続し、気象情報等の各種情報を取得するものである。

次に、実施例の前照灯装置における前照灯制御ユニット１００の制御について説明する。
図２は、実施例の前照灯制御ユニットの制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：車線形状検出＞
前照灯制御ユニット１００は、環境認識装置２１０、ナビゲーション装置２３０等の出力に基づいて、自車両前方の自車両走行車線形状（曲率や勾配等）を検出する。
その後、ステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：車速検出＞
前照灯制御ユニット１００は、挙動制御ユニット２２０から自車両の走行速度（車速）に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：天候検出＞
前照灯制御ユニット１００は、雨滴センサ２５０及び通信装置２６０を用いて、例えば降雨、降雪、積雪等の悪天候状態であるか否かを検出する。
雨滴センサ２５０は、フロントガラスの振動を検出することによって、雨滴のフロントガラスへの衝突が認められる場合には降雨状態を判別する。
また、通信装置２６０は、例えばインターネット等のネットワークを介して、外部のサーバ等より自車両走行位置付近における気象情報を取得する。
その後、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：ドライバ視線検出＞
前照灯制御ユニット１００は、視線検出装置２４０からドライバの視線方向に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：照射目標位置設定＞
前照灯制御ユニット１００は、ステップＳ０１で取得した車線形状及びステップＳ０２で取得した車速に基づいて、自車両の走行車線上であって、自車両が所定時間後に通過することが想定される領域に、ドライバが注視することが想定される領域である照射目標位置を設定する。
照射目標位置は、車両の走行速度の増加に応じて、自車両に対して遠方となるように設定される。
一例として、照射目標位置は、自車両が制動により停止可能な距離である停止可能距離の近傍に設定される。
また、ステップＳ０４で取得したドライバの視線方向が、上述した手法によって求めた照射目標位置よりも遠方（前方）に存在する場合は、ドライバの視線方向上に照射目標位置を設定する。
その後、ステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０６：悪天候状態判断＞
前照灯制御ユニット１００は、雨滴センサ２５０及び通信装置２６０の出力に基づいて、自車両の周囲が例えば降雨状態、降雪状態、積雪状態等の悪天候状態であるか否かを判別する。
悪天候状態であると判定された場合は、ステップＳ０８に進み、その他の場合はステップＳ０７に進む。

＜ステップＳ０７：照射目標位置通常範囲照射＞
前照灯制御ユニット１００は、照射目標位置を含みかつ自車両の走行車線上及び隣接する領域に照射範囲を設定し、ハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、照射範囲可変機構１２、ロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、照射範囲可変機構２２を制御して照射を行わせる。
このとき、照射目標位置が比較的自車両に近く、ロービームでの照射が可能である場合には主にロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、照射範囲可変機構２２を用い、照射目標位置が比較的自車両から遠く、ロービームでの照射が不可能又は困難である場合には主にハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、照射範囲可変機構１２を用いて照射を行う。
その後、一連の処理をリターンし、ステップＳ０１以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０８：照射目標位置狭範囲照射＞
前照灯制御ユニット１００は、照射目標位置を含みかつ自車両の走行車線上及び隣接する領域に照射範囲を設定し、ハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、照射範囲可変機構１２、ロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、照射範囲可変機構２２を制御して照射を行わせる。
このとき、照射範囲は、ステップＳ０７において設定される通常時の照射範囲に対して車幅方向及び前後方向にそれぞれ狭く設定される。照射範囲の幅は、実質的に自車両走行車線幅及び路肩部分をカバーする程度に設定される。
このときもステップＳ０７と同様に、照射目標位置が比較的自車両に近く、ロービームでの照射が可能である場合には主にロービーム光源２０、ロービーム光学系２１、照射範囲可変機構２２を用い、照射目標位置が比較的自車両から遠く、ロービームでの照射が不可能又は困難である場合には主にハイビーム光源１０、ハイビーム光学系１１、照射範囲可変機構１２を用いて照射を行う。
その後、一連の処理をリターンし、ステップＳ０１以降の処理を繰り返す。

以下、実施例１の前照灯装置における配光パターンの一例について説明する。
図３は、実施例１の前照灯装置における低速走行時の照射範囲の一例を模式的に示す図である。
図４は、実施例１の前照灯装置における高速走行時の照射範囲の一例を模式的に示す図である。
図３、図４は、ドライバの視点から見た状態を模式的に示している。
図３、図４においては、自車両前方に自車両走行車線３１０、対向車線３２０、センターライン３３０を有する片側一車線対面通行の道路を走行中の状態を示し、路面上には悪天候時照射範囲３４０、通常時照射範囲３５０が形成される。

図３、図４にそれぞれ示すように、通常時照射範囲３５０は、自車両の走行車線幅を含みかつ道路の両側部も比較的広範囲にわたって照射するように設定されている。
これに対し、悪天候時照射範囲３４０は、実質的に自車両走行車線３１０の幅をカバーする程度に、通常時照射範囲３５０に対して幅狭に設定されている。
また、図３、図４を比較すると明らかであるように、車両が高速になると、通常時照射範囲３５０、悪天候時照射範囲３４０ともに自車両に対して前方側へ変位するとともに、ドライバ視点から見た照射範囲（照射角）は小さくなるように設定されている。

以上説明した実施例１によれば、悪天候時に通常時に対して照射範囲を狭くすることによって、ドライバが注視する領域の周囲からの反射光によって眩惑が生じることを防止し、ドライバの負担を軽減することができる。
また、目標照射位置を自車両走行車線上に設定することによって、悪天候時に照射範囲を狭くした場合であっても、車両の進路上にある路面を適切に照射して運転しやすさを確保することができる。
さらに、車速増加に応じて目標走行位置を前方に推移させることによって、高速走行時にはドライバの視線をより狭い範囲に誘導することにより、ドライバがどこに視点を据えればよいか分からなくなる事態を防止してドライバの緊張を抑制し、疲労を軽減することができる。
一方、市街地等の低速走行時には周辺視野を確保して飛び出し等に備えることができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）前照灯装置の構成は、上述した各実施例に限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、光源、光学系の種類や個数、照度及び照射範囲の変更手法は、適宜変更することが可能である。
例えば、実施例では光源として高輝度放電バルブを用い、可変シェードを用いて照射範囲の変更を行っているが、例えば比較的小範囲をスポット的に照射する複数のＬＥＤをアレイ状に配列した光源を用いて、個々のＬＥＤの点灯、消灯を切り替えることによって照射範囲を変更するようにしてもよい。
（２）前照灯制御ユニットが各種情報を取得するために接続されるセンサ類や各種装置、ユニットの構成は、適宜変更することが可能である。
（３）悪天候を検出する手法は実施例に限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、環境認識装置のカメラが撮像した画像に基づいて降雨、降雪、積雪等を検出してもよい。また、ドライバによるワイパスイッチの操作に基づいて悪天候を検出してもよい。
（４）環境認識装置が障害物、停止車両、歩行者、自転車等のリスク対象物を検出した場合には、リスク対象物の位置を含むよう照射範囲を設定する構成としてもよい。この場合、環境認識装置は、実施例のようなステレオカメラを用いたものに限らず、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のレーダや、これらのレーダと単眼又はステレオカメラを併用するものを用いることもできる。

１前照灯装置１０ハイビーム光源
１１ハイビーム光学系１２照射範囲可変機構
２０ロービーム光源２１ロービーム光学系
２２照射範囲可変機構１００前照灯制御ユニット
２１０環境認識装置２１１カメラＬＨ
２１２カメラＲＨ２２０挙動制御ユニット
２２１車輪速センサ２２２加速度センサ
２２３ヨーレートセンサ２２４舵角センサ
２２５ハイドロリックコントロールユニット
２３０ナビゲーション装置２４０視線検出装置
２５０雨滴センサ２６０通信装置
３１０自車両走行車線３２０対向車線
３３０センターライン３４０悪天候時照射範囲
３５０通常時照射範囲

Claims

光源から自車両前方へ照射される光の照射範囲を変更可能な可変配光機構と、
所定の悪天候状態を判別可能な天候判別手段と、
前記天候判別手段が前記悪天候状態を判別した場合に、前記可変配光機構の前記照射範囲を通常時に対して狭くする配光制御手段と、
自車両前方の車線形状を検出する車線形状検出手段と、
ドライバの視線方向を検出する視線検出手段と
を備え、
前記配光制御手段は、前記天候判別手段が前記悪天候状態を判別した場合に、自車両が制動により停止可能な距離である停止可能距離の近傍の自車両走行車線の路面及びその近傍を前記照射範囲とするよう制御するとともに、車速増加に応じて前記照射範囲が前方へ変位しかつ狭くなるように推移させ、前記ドライバの視線方向が前記停止可能距離よりも遠方に存在する場合には前記ドライバの視線方向及びその近傍を前記照射範囲とすること
を特徴とする車両用前照灯装置。
前記配光制御手段は、前記天候判別手段が前記悪天候状態を判別した場合に、前記照射範囲を通常時に対して車幅方向及び前後方向にそれぞれ狭くすること
を特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
前記天候判別手段は、降雨時、降雪時、積雪時の少なくとも１つを検出した際に悪天候状態を判別すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯装置。