JP6770790B2 - 車両用描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、路面上にマーカを描画する車両用描画装置に関する。

運転者に自車両の運行に関連する情報を描画する車両用表示システムが知られている。例えば、特許文献１は、路面の予測到達地点にレーザ光による画像を描画するユニットを備えたハイビームランプを開示している。

特開２０１４−１５３８６８号公報

運転の安全性を高めるために、車両の進路変更や右左折時に、進行方向に関連する情報を自車両や他車両の運転者、または歩行者等に積極的に提供することが望ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の進行方向に関連する情報を路面上に描画する車両用描画装置を提供することにある。

本発明のある態様は、ターンシグナルランプのオン時に車両の進行方向の路面上にマーカの描画を開始し、ターンシグナルランプのオフ時にマーカの描画を終了する車両用描画装置である。

この態様によると、車線変更や右左折時に、他車両の運転者や歩行者に対して車両の進行方向を明確に伝達することができるので、安全性が向上する。また、ターンシグナルランプを消し忘れている場合、路面上にマーカが描画され続けるので、運転者が消し忘れに気づきやすくなる。

ターンシグナルランプの点滅と同期してマーカを点滅させてもよい。ターンシグナルランプと同期してマーカが点滅することで、マーカをより目立たせることができる。

マーカは、ターンシグナルランプの標示する進行方向に対応する矢印、図形または曲線であってもよい。これによると、車両の進行方向を直感的に理解させることができる。

車両のステアリングホイールの操舵角に合わせてマーカの形状を変形させてもよい。これによると、ステアリングホイールを切り戻ししていることを明示することができる。

ターンシグナルランプが、複数の発光体が一列または複数列に配置されたシーケンシャルターンシグナルランプである場合、列の延長線上にマーカを描画し、複数の発光体が列の一端から他端に向けて順次点灯されるとき、他端に位置する発光体が点灯された後にマーカを描画してもよい。これによると、シーケンシャルターンシグナルランプとマーカとの一体性が生じ、意匠性が向上する。

車両に対し所定の位置に存在する物体の有無を検出する検出手段をさらに備え、検出手段によって物体が検出されたときに、マーカのうち少なくとも一部の表示態様を変化させてもよい。これによると、他車両や歩行者等の存在を自車両の運転者に明確に伝達することができる。

本発明によれば、車両の進行方向に関連する情報を路面上に描画する車両用描画装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。 ランプユニット２０の構成を模式的に示した上面図である。 図１に示すＡ方向からランプユニット２０を見た場合の側面図である。 図４（ａ）〜図４（ｅ）は、ランプユニット２０において回転リフレクタの回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。 図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。 図６（ａ）は、車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。 図１で説明した車両用前照灯の正面図である。 車両用表示システムの概略構成を示すブロック図である。 描画装置により描画されるマーカの一例を示す図である。 描画装置により描画されるマーカの別の例を示す図である。 操舵角に合わせて矢印のマーカを変形させる例を示す図である。 描画装置により描画されるマーカのさらに別の例を示す図である。 描画装置により描画されるマーカのさらに別の例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。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、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。車両用前照灯１０は、自動車の前端部の右側に搭載される右側前照灯であり、左側に搭載される前照灯と左右対称である以外は同じ構造である。そのため、以下では、右側の車両用前照灯１０について詳述し、左側の車両用前照灯については説明を省略する。

図１に示すように、車両用前照灯１０は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１２を備えている。ランプボディ１２は、その前面開口が透明な前面カバー１４によって覆われて灯室１６が形成されている。灯室１６は、２つのランプユニット１８、２０が車幅方向に並んで配置された状態で収容される空間として機能する。

これらランプユニットのうち外側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す上側に配置されたランプユニット２０は、レンズを備えたランプユニットであり、可変ハイビームを照射するように構成されている。一方、これらランプユニットのうち内側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す下側に配置されたランプユニット１８は、ロービームを照射するように構成されている。

ロービーム用のランプユニット１８は、リフレクタ２２とリフレクタ２２に支持された光源バルブ（白熱バルブ）２４と、不図示のシェードとを有し、リフレクタ２２は図示しない既知の手段、例えば、エイミングスクリューとナットを使用した手段によりランプボディ１２に対して傾動自在に支持されている。

ランプユニット２０は、図１に示すように、回転リフレクタ２６と、半導体レーザ発光器２８と、回転リフレクタ２６の前方に配置された投影レンズとしての凸レンズ３０と、を備える。なお、半導体レーザ発光器２８の代わりに、ＥＬ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を光源として用いてもよい。特に後述する配光パターンの一部を遮光するための制御には、点消灯が短時間に精度よく行える光源が好ましい。凸レンズ３０の形状は、要求される配光パターンや照度分布などの配光特性に応じて適宜選択すればよいが、非球面レンズや自由曲面レンズが用いられる。本実施形態では、凸レンズ３０として非球面レンズを用いている。

回転リフレクタ２６は、不図示のモータなどの駆動源により回転軸Ｒを中心に一方向に回転する。また、回転リフレクタ２６は、レーザ発光器２８から出射した光を回転しながら反射し、所望の配光パターンを形成するように構成された反射面を備えている。

図２は、本実施形態に係るランプユニット２０の構成を模式的に示した上面図である。図３は、図１に示すＡ方向からランプユニット２０を見た場合の側面図である。

回転リフレクタ２６は、反射面として機能する、形状の同じ３枚のブレード２６ａが筒状の回転部２６ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ２６の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸Ａｘとレーザ発光器２８とを含む平面内に設けられている。換言すると、回転軸Ｒは、回転によって左右方向に走査するレーザ発光器２８の光（照射ビーム）の走査平面に略平行に設けられている。これにより、ランプユニットの薄型化が図られる。ここで、走査平面とは、例えば、走査光であるレーザ発光器２８の光の軌跡を連続的につなげることで形成される扇形の平面ととらえることができる。また、本実施形態に係るランプユニット２０においては、備えているレーザ発光器２８は比較的小さく、レーザ発光器２８が配置されている位置も回転リフレクタ２６と凸レンズ３０との間であって光軸Ａｘよりずれている。そのため、従来のプロジェクタ方式のランプユニットのように、光源とリフレクタとレンズとが光軸上に一列に配列されている場合と比較して、車両用前照灯１０の奥行き方向（車両前後方向）を短くできる。

また、回転リフレクタ２６のブレード２６ａの形状は、反射によるレーザ発光器２８の２次光源が凸レンズ３０の焦点付近に形成されるように構成されている。また、ブレード２６ａは、回転軸を中心とする周方向に向かうにつれて光軸Ａｘと反射面とがなす角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、図２に示すようにレーザ発光器２８の光を用いた走査が可能となる。この点についてさらに詳述する。

図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタ２６の回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。図４（ｆ）〜図４（ｊ）は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の状態に対応して光源からの光を反射する方向が変化する点を説明するための図である。

図４（ａ）は、レーザ発光器２８が２つのブレード２６ａ１、２６ａ２の境界領域を照射するように配置されている状態を示している。この状態では、図４（ｆ）に示すように、レーザ発光器２８の光は、ブレード２６ａ１の反射面Ｓで光軸Ａｘに対して斜めの方向に反射される。その結果、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の一方の端部領域が照射される。その後、回転リフレクタ２６が回転し、図４（ｂ）に示す状態になると、ブレード２６ａ１が捩れているため、レーザ発光器２８の光を反射するブレード２６ａ１の反射面Ｓ（反射角）が変化する。その結果、図４（ｇ）に示すように、レーザ発光器２８の光は、図４（ｆ）に示す反射方向よりも光軸Ａｘに近い方向に反射される。

続いて、回転リフレクタ２６が図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように回転すると、レーザ発光器２８の光の反射方向は、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の他方の端部に向かって変化することになる。本実施形態に係る回転リフレクタ２６は、１２０度回転することで、レーザ発光器２８の光によって前方を一方向（水平方向）に１回走査できるように構成されている。換言すると、１枚のブレード２６ａがレーザ発光器２８の前を通過することで、車両前方の所望の領域がレーザ発光器２８の光によって１回走査されることになる。なお、図４（ｆ）〜図４（ｊ）に示すように、２次光源（光源虚像）３１は、凸レンズ３０の焦点近傍で左右に移動している。ブレード２６ａの数や形状、回転リフレクタ２６の回転速度は、必要とされる配光パターンの特性や走査される像のちらつきを考慮して実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜設定される。また、種々の配光制御に応じて回転速度を変えられる駆動部としてモータが好ましい。これにより、走査するタイミングを簡便に変えることができる。このようなモータとしては、モータ自身から回転タイミング情報を得られるものが好ましい。具体的には、ＤＣブラシレスモータが挙げられる。ＤＣブラシレスモータを用いた場合、モータ自身から回転タイミング情報を得られるため、エンコーダなどの機器を省略することができる。

このように、本実施形態に係る回転リフレクタ２６は、ブレード２６ａの形状や回転速度を工夫することで、レーザ発光器２８の光を用いて車両前方を左右方向に走査することができる。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。図の縦軸および横軸の単位は度（°）であり、照射範囲および照射位置を示している。図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、回転リフレクタ２６の回転によって投影イメージは水平方向に移動する。

図６（ａ）は、車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。

図６（ａ）に示すように、車両用前照灯１０は、レーザ発光器２８の光を回転リフレクタ２６で反射させ、反射した光で前方を走査することで実質的に矩形のハイビーム用配光パターンを形成することができる。このように、回転リフレクタ２６の一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタ２６を選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。つまり、配光パターンにおける最大光度を高めることができる。なお、本実施形態に係る回転リフレクタ２６は、凸レンズ３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能である。

また、本実施形態に係るランプユニットを備えた車両用前照灯１０は、レーザ発光器２８の点消灯のタイミングや発光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図６（ｃ）、図６（ｅ）に示すように任意の領域が遮光されたハイビーム用配光パターンを形成することができる。また、回転リフレクタ２６の回転に同期させてレーザ発光器２８の発光光度を変化（点消灯）させてハイビーム用配光パターンを形成する場合、光度変化の位相をずらすことで配光パターン自体をスイブルするような制御も可能である。

上記のような回転リフレクタを備えるランプユニット２０では、配光パターンを形成する他に、レーザ発光器２８の点灯タイミングを適切に制御することによって、車両用前照灯１０の前方に所望の形状のマーカを描画することが可能である。以下では、ランプユニット２０のこの機能を用いた車両用表示システムについて説明する。

図７は、図１で説明した車両用前照灯１０の正面図である。図１と同様に、以下では右側の車両用前照灯１０について詳述し、左側の車両用前照灯については説明を省略する。

本実施形態では、車両用前照灯１０の灯室１６内に、上述したランプユニット１８、２０の他に、ターンシグナルランプ４０と、シーケンシャルターンシグナルランプ４２と、が設けられている。

図８は、車両用表示システム１００の概略構成を示すブロック図である。

ターンシグナルランプ４０は、例えばＬＥＤなどの発光体と、発光体の前方に設けられる橙色のレンズと、で構成される。運転者が車線変更や右左折をしようとするとき、車室内に設けられたターンシグナルランプスイッチ４４をオンにすると、スイッチの回転方向に応じた左側または右側のいずれかの車両用前照灯のターンシグナルランプ４０が点滅（例えば、０．５〜１秒に１回）する。

シーケンシャルターンシグナルランプ４２は、灯室１６内で車幅方向に一列または複数列に並べられたＬＥＤなどの複数の発光体と、それらの前方に設けられる橙色のレンズと、で構成される。運転者が車線変更や右左折をしようとするとき、車室内に設けられたターンシグナルランプスイッチ４４をオンにすると、スイッチの回転方向に応じた左側または右側のいずれかの車両用前照灯のシーケンシャルターンシグナルランプ４２の各発光体が、車両の中心側から外側に向けて一つずつ順番に点灯していき、全ての発光体が点灯した後に一旦消灯し、再び車両の中心側の発光体から順番に点灯していく動作を繰り返すように構成されている。

操舵角センサ４６は、車両のステアリングホイールに取り付けられ、ステアリングホイールの基準位置からの操舵角を検出する。

物体検出部４８は、車両の前面または側面などに取り付けられ、車両の前方または側方の所定の位置に存在する歩行者、路側帯、障害物、他車両などの物体を検出する。物体検出部４８は、例えば赤外線センサ、超音波センサ、ミリ波レーダ等の検出器で構成されてもよいし、車載カメラにより撮像された画像から物体を検出する画像検出装置で構成されてもよい。

描画装置５０は、制御部５２と上記の回転リフレクタを備えるランプユニット２０とで構成される。制御部５２はマイクロコンピュータで構成され、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の一部であってもよいし別体であってもよい。詳細は後述するが、制御部５２は、ターンシグナルランプスイッチ４４による車両の進行方向の指示、操舵角センサ４６からの操舵角、および／または物体検出部４８により検出される物体の有無に応じて、ランプユニット２０内のレーザ発光器２８の点消灯タイミングを制御して、路面上にマーカを描画させる。

（実施例１）
図９は、描画装置５０により描画されるマーカの一例を示す図である。制御部５２は、ターンシグナルランプスイッチ４４がオンにされるのと同時に、車両６０の進行方向の路面上にマーカの描画を開始する。左折（または左側への車線変更）指示時には、左向きの三角形のマーカ６２Ｌを描画し、右折（または右側への車線変更）指示時には、右向きの三角形のマーカ６２Ｒを描画する。このとき、ターンシグナルランプ４０の点滅と同期させて、マーカ６２Ｌまたは６２Ｒを点滅させてもよい。ステアリングホイールが基準位置に復帰してターンシグナルランプスイッチ４４がオフにされると、制御部５２はマーカ６２Ｌまたは６２Ｒの描画を終了する。これにより、車線変更や右左折時に、他車両の運転者や歩行者に対して車両の進行方向を明確に伝達することができるので、安全性が向上する。

（実施例２）
図１０は、描画装置５０により描画されるマーカの別の例を示す図である。制御部５２は、ターンシグナルランプスイッチ４４がオンにされるのと同時に、車両６０の進行方向の路面上にマーカの描画を開始する。左折（または左側への車線変更）指示時には、左向きの矢印のマーカ６４Ｌを描画し、右折（または右側への車線変更）指示時には、右向きの矢印のマーカ６４Ｒを描画する。このとき、ターンシグナルランプ４０の点滅と同期させて、マーカ６４Ｌまたは６４Ｒを点滅させてもよい。ステアリングホイールが基準位置に復帰してターンシグナルランプスイッチ４４がオフにされると、制御部５２はマーカ６４Ｌまたは６４Ｒの描画を終了する。これにより、車線変更や右左折時に、他車両の運転者や歩行者に対して車両の進行方向を明確に伝達することができるので、安全性が向上する。

制御部５２は、矢印のマーカ６４Ｌまたは６４Ｒの全体を一度に描画するのではなく、車両の運転者から見て近い側から遠い側に向けて徐々にマーカを描画していき、マーカの全体を描画したらマーカを一旦消して、再び近い側から描画していくような演出を施してもよい。

制御部５２は、車両のステアリングホイールの操舵角の変化に合わせて、矢印のマーカ６４Ｌ、６４Ｒを変形させてもよい。例えば、制御部５２は、ターンシグナルランプスイッチ４４がオンにされた直後は、図１１（Ａ）に示すような、先端が９０度に曲がった形状の矢印を表示する。その後、矢印の向きに応じて車両が車線変更または右左折した後、運転者がステアリングホイールを基準位置に向けて戻し始めたら、制御部５２は、操舵角センサ４６から受け取る操舵角の変化に合わせて、矢印の角度を図１１（Ｂ）、（Ｃ）のように徐々に小さくなるように描画する。これにより、ステアリングホイールを切り戻ししていることを他車両の運転者や歩行者に明示することができる。

（実施例３）
図１２は、描画装置５０により描画されるマーカのさらに別の例を示す図である。制御部５２は、ターンシグナルランプスイッチ４４がオンにされたとき、図７に示したシーケンシャルターンシグナルランプ４２の列の延長線上に並ぶように、マーカ７０を描画する。そして、シーケンシャルターンシグナルランプ４２の角発光体が車両の中央側から外側に向けて順次点灯されていき、最も外側の発光体が点灯された直後にマーカ７０を車両に近い側から遠い側に向けて順次描画していく。こうすることで、シーケンシャルターンシグナルランプの順次点灯が車体の外側まで連続して行われるような演出にして、意匠性を高めることができる。

（実施例４）
図１３は、描画装置５０により描画されるマーカのさらに別の例を示す図である。制御部５２は、ターンシグナルランプスイッチ４４がオンにされるのと同時に、車両６０の進行方向の路面上にマーカの描画を開始する。左折（または左側への車線変更）指示時には、車両６０の前方から左向きに曲がる曲線のマーカ８０を描画する。右折（または右側への車線変更）指示時には、車両の前方から右向きに曲がる曲線のマーカ（図示せず）を描画する。マーカは１本であってもよいし、図１３に示すように車幅と同程度の間隔で平行に延びる２本の曲線であってもよいし、３本以上の曲線であってもよい。マーカ８０は、連続線であっても点線であってもよい。制御部５２は、ターンシグナルランプ４０の点滅と同期させて、曲線のマーカ８０を点滅させてもよい。ステアリングホイールが基準位置に復帰してターンシグナルランプスイッチ４４がオフにされると、制御部５２は曲線のマーカ８０の描画を終了する。これにより、車線変更や右左折時に、他車両の運転者や歩行者に対して車両の進行方向を明確に伝達することができるので、安全性が向上する。

上述した物体検出部４８によって、車両６０の側方を走行する他車両８２、車両６０の前方を通過する歩行者８４や他車両８６等の物体が検出された場合、制御部５２は、曲線のマーカ８０の少なくとも一部の表示態様を変化させてもよい。例えば、マーカ８０がターンシグナルランプと同期して点滅されていない場合には、制御部５２は、マーカ８０の一部のみが点滅するように描画してもよい。色が異なるレーザ発光器２８が二台以上設けられている場合には、制御部５２は、マーカ８０の一部または全部を別の色で描画してもよい。このように、物体検出部４８によって物体が検出された場合にはマーカの描画態様を変えることで、他車両や歩行者等の存在を自車両の運転者に明確に伝達することができ、安全性が向上する。

以上説明したように、本実施形態によれば、車線変更時や右左折時に、車両前方の路面上に進行方向を示すマーカ等の描画を行うようにした。これにより、他車両の運転者や歩行者に対して車両の進行方向を明確に伝達することができるので、安全性が向上する。また、ターンシグナルランプを消し忘れている場、路面上にマーカが描画され続けるので、運転者が消し忘れに気づきやすくなる。

以上、本発明を実施形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

描画装置５０によって車両の進行方向の路面上に描画されるマーカは、上記のものに限られず、ターンシグナルランプの標示する進行方向、つまり左方向または右方向に対応することが明らかな任意の文字や図形であってよい。

上述の実施形態では、回転リフレクタを備えるランプユニットを描画手段として用いることについて述べた。しかしながら、そのようなランプユニットとは別体の周知のレーザ描画装置を用いてマーカを描画してもよい。この場合、レーザ描画装置は、車両用前照灯の灯室内に配置されてもよいし、フロントグリル等の車両前部の任意の位置に配置されてもよい。

１０ 車両用前照灯、 ２０ ランプユニット、 ２８ レーザ発光器、 ４０ ターンシグナルランプ、 ４２ シーケンシャルターンシグナルランプ、 ４４ ターンシグナルランプスイッチ、 ４６ 操舵角センサ、 ４８ 物体検出部、 ５０ 描画装置、 ５２ 制御部、 ６０ 車両、 ６２Ｌ、６２Ｒ、６４Ｌ、６４Ｒ、７０、８０ マーカ、 １００ 車両用表示システム。

Claims (4)

1. ターンシグナルランプのオン時に車両の進行方向の路面上にマーカの描画を開始し、前記ターンシグナルランプのオフ時に前記マーカの描画を終了し、
   前記ターンシグナルランプが、複数の発光体が一列または複数列に配置されたシーケンシャルターンシグナルランプである場合、前記列の延長線上に前記マーカを描画し、
   前記複数の発光体が前記列の一端から他端に向けて順次点灯されるとき、他端に位置する発光体が点灯された後に前記マーカを描画することを特徴とする車両用描画装置。
2. 車両に対し所定の位置に存在する物体の有無を検出する検出手段をさらに備え、
   前記検出手段によって物体が検出されたときに、前記マーカのうち少なくとも一部の表示態様を変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用描画装置。
3. 前記マーカは、前記ターンシグナルランプの標示する進行方向に対応する矢印、図形または曲線であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用描画装置。
4. 車両のステアリングホイールの操舵角に合わせて前記マーカの形状を変形させることを特徴とする請求項３に記載の車両用描画装置。