JP6983011B2 - 前照灯制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用前照灯を制御する前照灯制御装置に関するものである。
従来、車両用前照灯においては、車両の後方に荷重がかかることによる車体の傾きによって光軸が上下すると、周囲に眩光を与えたり、照射範囲が狭くなりすぎたりするため、前照灯の光軸方向を路面に対して一定に保持する技術が知られている(例えば、下記特許文献1)。この技術では、車両の前方若しくは後方に取り付けられた車高センサによって、基準値からの車高の変位量を検出している。そして、その変位量に基づいて、種々の荷重条件での傾き角の算出結果に基づいて、近似的な一次式を設定している。そして、近似的に設定された一次式を用いて、車高センサの検出量から車体の傾き角を検出している。そして、検出された傾き角に基づいて、光軸の調整を自動的に行っている。
また、従来、車両用前照灯が、前方車両に対して眩光を与えないようにする制御が行われている。例えば、前方車両の存在する位置を検出し、その位置に対して、車両用前照灯を照射しない配光可変型ヘッドランプ(ADB)と言われる制御が行われている。
特開2005−96739号公報
車高センサの検出量と車体の傾き角を近似的に表した一次式では、様々な荷重条件に対応することは困難であると考えられる。例えば、車高センサが検出した車体の沈み込み量が同じであっても、その沈み込みの要因となる荷重が車室内の乗員による荷重(車両前方での荷重)なのか、荷室内の荷物による荷重(車両後方での荷重)なのかによって、車体の傾きが異なってしまう。そのため、一次式から算出された傾き角には、誤差が含まれてしまい、結果光軸調整後の上下方向の照射範囲が、所望の状態にならないことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、車両用の前照灯の上下方向の照射を適正なものとすることができる前照灯制御装置を提供することにある。
本発明における前照灯制御装置(10)は、自車両(M)の前方を照射する前照灯(30)の照射を制御する前照灯制御装置(10)であって、前記自車両の前方を走行する前方車両(MA)の高さ情報を取得する高さ取得部(11)と、前記自車両の上下方向の沈み込み量を検出する沈み込み量検出部(12)と、前記沈み込み量検出部で検出された前記沈み込み量に基づいて、前記自車両の前後方向の傾きの誤差である傾き誤差を算出する誤差算出部(13)と、前記高さ取得部により取得された前記前方車両の高さ情報及び前記誤差算出部で算出された前記傾き誤差に基づいて、前記前照灯の上下方向の光の照射範囲を制御する範囲制御部(15)とを備える。
自車両の前方を前照灯によって照射する際に、前方車両に眩光を与えないために、前方車両の高さまでは光の照射を制限しつつ、前方車両の上方については光を照射することが望ましい。また、車両においては、人や荷物等による荷重により沈み込みが生じるとともに、その沈み込みにより車両に前後方向の傾きが生じる。この場合、車両における前後方向の傾きに基づいて、光軸を一定に保つように調整されることが望ましい。ここで、車両の沈み込み量と車体の傾き角とは一義的な関係になく、誤差を含むと考えられる。そのため、前方車両の上方を照射する際に、例えば、光軸調整後の光軸が、傾き誤差に起因して下がりすぎ、前方車両自体を照射してしまうおそれがある。
そこで、本構成では、前方車両の高さ情報及び自車両の沈み込み量の傾き誤差により、自車両の前照灯の上下方向の光の照射範囲を制御する。そのため、自車両の沈み込み量から把握される傾きに誤差が含まれていても、それを加味して前方車両の高さ範囲における光の照射を制御することができ、上下方向の光の照射を適正なものとすることができる。
前照灯制御装置の構成を示す模式ブロック図 前照灯制御装置の処理手順を示すフローチャート 自車両の沈み込み量とピッチ角との対応関係を示すグラフ 自車両の沈み込み量と傾き誤差との対応関係を示すグラフ 自車両と前方車両の高さ関係を示す模式図 自車両から見た前方車両と照射状態を示す模式図
以下、前照灯の照射を制御する前照灯制御装置を具現化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まずは、図1を参照して、本実施形態にかかる前照灯制御装置10に接続される構成要素及び前照灯制御装置10の概略構成について説明する。
前照灯制御装置10には、自車両Mの前方を走行する前方車両MA(図5参照)を検出するための装置として、撮像部21と、レーダ装置22が接続されている。撮像部21は、車載カメラであり、CCDカメラやCMOSイメージセンサ、近赤外線カメラ等で構成されている。撮像部21は、例えば自車両Mのフロントガラスの上端付近で且つ車幅方向の中央付近に取り付けられており、自車両Mの前方へ向けて所定角度範囲で広がる領域を俯瞰視点から撮影する。そして、撮影された画像を表す画像データを生成して前照灯制御装置10に逐次出力する。
レーダ装置22は、例えばミリ波やレーザや超音波等のレーダ波を照射し、照射したレーダ波が物体に反射されて生成された反射波を受信する。レーダ装置22は、自車両Mの数カ所に搭載されており、自車両Mの前方、側方及び後方に位置する物体を検知する。そして、レーダ装置22は、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間から、自車両Mから物体までの距離を算出する。また、反射波の受信方向や位相差等により、物体の自車両Mに対する方位(角度)を定め、計算した距離と角度とにより物体の位置(自車両Mに対する相対位置)を特定する。さらに、レーダ装置22は、ドップラー効果による反射波の周波数変化から、自車両Mに対する物体の相対速度を算出する。そして、算出された物体情報(物体の自車両Mに対する相対位置及び相対速度)が前照灯制御装置10に逐次出力される。
車高センサ23は、自車両Mの前後方向における1カ所に設けられている。具体的には、自車両Mの後部の右側又は左側の車軸に車高センサ23が取り付けられている。車高センサ23は、後輪側の車軸と車体との相対変位量を検出し、検出した値が前照灯制御装置10に逐次出力される。
車両用前照灯30(以下、前照灯30とする)は、ハイビームランプである上段発光部31及び下段発光部32と、ロービームランプ33と、各発光部31,32及びロービームランプ33を固定するランプユニット34とを備えている。上段発光部31と下段発光部32は、上下2列に並列に並んだ複数のLEDの集合体(LEDアレイ)で構成されている。そして、上側のLEDの集合体(LEDアレイ)が上段発光部31であって、下側のLEDの集合体(LEDアレイ)が下段発光部32である。なお、上段発光部31と下段発光部32の横方向に並ぶLEDの数は同じで、横方向に並ぶ各LEDの照射する領域は上下で揃っている。ロービームランプ33は、自車両Mの前方下方を照らすランプである。そして、ランプユニット34には、アクチュエータ35としてステップモータ等が接続されており、アクチュエータ35が駆動すると、ランプユニット34全体を上下方向に揺動させ、前照灯30の光軸方向を変更させる。
前照灯制御装置10は、CPU、ROM、RAM、I/O等を備えたコンピュータであり、CPUがROMにインストールされているプログラムを実行することで各機能を実現する。前照灯制御装置10は、高さ取得部11、沈み込み量検出部12、調整角算出部13、誤差算出部14、範囲制御部15、領域判定部16の各機能を備えている。なお、各機能は、その少なくとも一部が共通のコンピュータによって構成されていてもよいし、それぞれが、互いに通信可能な個別のコンピュータによって構成されていてもよい。以下において、前照灯制御装置10に設けられた各機能について説明する。
高さ取得部11は、撮像部21及びレーダ装置22で検出した前方車両MAの高さ情報を取得する。具体的には、予め登録されている車両の高さ寸法と撮像部21からの距離と撮像部21での上下角度とにより算出される前照灯30の位置を基準とする上下方向の上下角度θhと前照灯30からの距離とを前方車両MAの高さ情報として取得する。なお、距離の算出には、撮像部21及びレーダ装置22を用いる。また、車両の高さ寸法は、例えば、乗用車とバス・トラック等と区別すべく複数定められていてもよい。沈み込み量検出部12は、車高センサ23で計測した後輪側の車軸と車体との相対変位量(検知結果)から、自車両Mの上下方向の沈み込み量を検出する。
調整角算出部13は、沈み込み量検出部12で検出された沈み込み量に基づいて、自車両Mの前後方向の傾き(ピッチ角θp)を算出し、その傾きに基づいて、光軸の調整角θtを算出する。そして、算出した調整角θtを基に、アクチュエータ35を駆動させる量を算出し、アクチュエータ35を駆動させる。誤差算出部14は、沈み込み量検出部12で検出された沈み込み量に基づいて、自車両Mの前後方向の傾きの傾き誤差θmを算出する。誤差算出部14は、傾き誤差θmを自車両Mの位置での水平面に対する角度として算出する。
範囲制御部15は、高さ取得部11により取得された前方車両MAの高さ情報(上下角度θh)及び誤差算出部14で算出された傾き誤差θmに基づいて、自車両Mの前照灯30の上下方向の光の照射を制限する制限範囲θsを設定する。範囲制御部15は、高さ取得部11で算出された前方車両MAの上下角度θhに傾き誤差θmを加えた値に基づいて、制限範囲θsを角度として設定する。
領域判定部16は、上段発光部31と下段発光部32とのそれぞれで定められた照射領域HU,HL(図6参照)と制限範囲θsとを比較し、照射領域HU,HLが制限領域の少なくとも一部と重なる場合には、重なる方の発光部31,32を消灯させる。
次に、図2を用いて、前照灯30を点灯する際の前照灯制御装置10の処理フローについて説明する。なお、図2の処理フローは、前照灯制御装置10において所定の周期で実行される。
まず、ステップS11で、車高センサ23で検出した相対変位量から沈み込み量を検出する。そして、ステップS12で、検出した沈み込み量に基づいて、光軸の調整角θtを算出する。すなわち、図3の一次式により、沈み込み量に対応するピッチ角θp〔°〕を算出する。そして、ピッチ角θpに対して光軸の調整角θt(≒−θp)を算出する。ここで、光軸の調整角θtは、ピッチ角θpに−1をかけた値(正負を変えた値)となる。
図3は、後輪側の車軸位置(リア位置)での沈み込み量に対するピッチ角(前後方向の傾き)を算出するためのものである。図3では、種々の荷重条件下、リア位置での沈み込み量とそのときのピッチ角を測定した結果(図中の白丸)とが示されるとともに、その測定結果に基づいて近似した1次式の近似式で、沈み込み量とピッチ角の関係が示されている。なお、図3には測定した結果の一部を示すが、実際には、さらに多くの測定結果によって近似式が求められている。例えば、リア位置での沈み込み量は、基準値(荷重がかかっていない状態)での値を0とする。リア側に荷重がかかり、リア側が沈み込んだ状態になるとグラフの0より左側の値となり、沈み込み量が小さい場合と大きい場合を比べると、沈み込み量が大きい方が左の値となる。フロント側に荷重がかかり、フロント側が沈み込んだ状態(リア側が浮いた状態)になるとグラフの0より右側の値となり、浮き上がり量が小さい場合と大きい場合を比べると、浮き上がり量が大きい方が右の値となる。ピッチ角は、運転席に乗員が一人乗った状態での車両の前後方向の傾きを0としており、車両の前方が浮くと正に大きくなる。なお、図中の白丸に示すように、同じ沈み込み量であっても異なるピッチ角が算出されることがあり、これが傾き誤差の要因となる。傾き誤差が近似式よりも下側になるように(誤差によって光軸が所定の基準よりも上向きにならないように)、近似式は算出されている。
そして、ステップS13で、ステップS12で算出された光軸の調整角θtに基づいて、光軸を調整する。具体的には、算出された調整角θtを基に、アクチュエータ35を駆動させる量を算出し、アクチュエータ35を駆動させる。アクチュエータ35の駆動により、ランプユニット34の角度が調整され、ランプユニット34に固定された各発光部31,32及びロービームランプ33の光軸が調整される。
次に、ステップS14で、自車両Mの前方を走行する前方車両がいるかを判定する。前方車両とは、自車両Mと同じ方向に走行する先行車と、自車両Mと反対方向に走行する対向車とを含む。自車両Mの前方を走行する前方車両がいない場合には、ステップS14を否定し、ステップS15で、通常点灯を行い、処理を終了する。ここで、通常点灯とは、作動車速を満たさない低速走行時や、トンネル走行時、日中や交差点などの所定の走行状況では、ロービームランプ33のみを点灯し、それ以外の走行状況では、上段発光部31と下段発光部32とロービームランプ33とを点灯する。一方、自車両Mの前方を走行する前方車両MAを撮像部21にて検出した場合には、ステップS14を肯定する。
ステップS14が肯定されると、ステップS16で、撮像部21及びレーダ装置22で検出した前方車両MAの位置と高さ情報を検出する。具体的には、前方車両MAが自車両Mに対して幅方向のどの位置にいるのか、すなわち自車両の進行方向に対して、直交する横方向のどの位置にいるかを検出する。また、図5に示すように、撮像部21の位置で検出した前方車両MAまでの距離と前方車両MAの高さ情報を示す角度と予め登録されていた車両の高さ寸法を、前照灯30位置での測定結果に位置換算して、前照灯30の位置からの距離と前照灯30を基準とする上下方向の上下角度θhに換算する。
ステップS17で、ステップS16で検出した前方車両MAの位置に基づいて、前方車両MAが、上段発光部31と下段発光部32の照射範囲のうち幅方向のどの位置にいるかを検出する。例えば、図6に示すように、各発光部31,32の照射範囲が幅方向に8つに分かれている場合に、幅方向のどの領域に前方車両MAがいるかを検出する。図6の例においては、先行車である前方車両MAが幅領域Vにあり、対向車である前方車両が幅領域IIとIIIとにある。これらの幅領域について、上下方向の光の照射範囲を制御する一方、他の幅領域については、各発光部31,32ともに点灯させる。このように複数の車両がいる場合には、それぞれの車両毎(幅領域毎)に、照射範囲を制御する。以下の説明では、先行車である前方車両MAのいる幅領域Vに対する処理を説明する。
ステップS18で、ステップS11で検出された沈み込み量に基づいて、図4を用いて、傾き誤差θmを算出する。図4に示す沈み込み量と傾き誤差θmとの関係に基づいて、沈み込み量に対応する傾き誤差θm〔°〕を算出する。図3で示されたように、同じ沈み込み量であっても異なるピッチ角が算出されることがある。図3の近似式と、種々の荷重条件での測定結果との誤差の最大量を、図4に示すように、マッピングしている。傾き誤差θmは、ピッチ角の算出誤差として角度で表されている。
そして、ステップS19で、ステップS17で検出した前方車両MAがいる幅領域について、図5に示すように、前照灯30の上下方向の光を制限する制限範囲θs[°]を算出する。このとき、上下角度θhの上に傾き誤差θmを足した領域を制限範囲θsとして角度で定義する。つまり、上下角度θhの上に傾き誤差θmの分だけマージンをとった範囲が制限範囲θsとなる。
次に、ステップS20で、設定された制限範囲θsが、下段発光部32の照射領域HLと重なるかどうかを判定する。一部でも重なる場合には、ステップS21で、前方車両MAがいる幅領域での下段発光部32を消灯させる。また、重ならない場合には、ステップS22で、前方車両MAがいる幅領域での下段発光部32を点灯させる。例えば、図5及び図6においては、幅領域Vでの制限範囲θsが下段発光部32の照射領域HLと部分的に重なるため、下段発光部32は消灯される。
ステップS23で、設定された制限範囲θsが、上段発光部31の照射領域HUと重なるかどうかを判定する。一部でも重なる場合には、ステップS24で、前方車両MAがいる幅領域での上段発光部31を消灯させ、処理を終了する。また、重ならない場合には、ステップS25で、前方車両MAがいる幅領域での上段発光部31を点灯させ、処理を終了する。例えば、図5及び図6においては、幅領域Vでの制限範囲θsが上段発光部31の照射領域HUと重ならないため、上段発光部31は点灯され、処理を終了する。なお、幅領域IIとIIIについても、対向車両である前方車両について、ステップS19からステップS25の処理を同様に行う。
上記構成により、本実施形態は、以下の作用及び効果を奏する。
本実施形態では、前方車両MAの高さ情報及び自車両Mの沈み込み量の傾き誤差θmにより、自車両Mの前照灯30の上下方向の光の照射範囲を制御する。そのため、自車両Mの沈み込み量から把握される傾きに誤差が含まれていても、それを加味して前方車両MAの高さ範囲における光の照射を制御することができ、上下方向の光の照射を適正なものとすることができる。
車両の荷重条件等による沈み込み量と傾き角は予め計測されており、その計測結果に基づいて、沈み込み量と傾き誤差の関係も計測可能である。本実施形態では、沈み込み量に基づいた傾き誤差を1対1の関係で図4に示すように予め定めておくことで、沈み込み量と傾き誤差θmを対応付けている。そのため、例えば、車両毎に沈み込み量に対する傾き誤差が相違していても、上下方向の光の照射をより適正なものとすることができる。
本実施形態では、傾き誤差θm及び前方車両MAの高さ情報を上下角度θhとして算出している。そして、上下角度θhに傾き誤差θmを加えた値に基づいて、制限範囲θsを光軸との角度により定義している。この際に、角度を用いて角度を算出しているため、演算を簡略化することができる。また、制限範囲θsを角度として設定することで、前方車両MAと自車両Mとの距離に関係なく簡単に照射を制限する範囲を設定できる。
本実施形態では、複数のLEDアレイを上下方向に並列に並べることで、発光部が上下方向に複数設けられている。そして、各発光部31,32の照射領域HU,HLが、制限範囲θsの少なくとも一部に重なる場合には消灯する。例えば、下段発光部32の照射領域HLの一部が制限範囲θsに重なる場合には、下段発光部32は消灯し、上段発光部31の照射領域HUの一部が制限範囲θsに重なる場合には、上段発光部31を消灯する。照射領域HU,HLと制限範囲θsが重なったら消灯するという簡単な構成で、上下方向の光を制限することができる。
ロービームは「すれ違い用前照灯」とされ、車両の前方下方を照らす一方で、ハイビームは「走行用前照灯」とされ、走行時に遠方の視界を確保するために、ロービームよりも上方の前方を照らす。ハイビームは、遠方までの視界が確保でき、安全性の面で好ましい一方で、前方車両に対する眩光を生じさせる。そこで、本実施形態をハイビームに適用することで、前方車両MAの高さ範囲における光の照射を制御しつつ、ハイビームを適切に用いることができる。
沈み込み量に基づいて、前照灯30の光軸の調整角θtを算出する。この際に、傾き誤差θmを含んでいるため、調整された光軸が所定の方向より上方もしくは下方を向いてしまうことがある。その場合には、前照灯30の照射範囲が意図しない範囲となり、前方車両に眩光を与えてしまうおそれがある。本実施形態では、たとえ傾き誤差θmを含んだ傾き角(ピッチ角θp)で光軸を調整したとしても、前方車両MAの高さ範囲における光の照射を制限することができる。
本実施形態においては、自車両Mの車高を検出するための車高センサ23は、車両の後方向の1カ所だけに設けられている。そして、1カ所の車高センサ23によって沈み込み量を検出する場合、検出した沈み込み量と傾き角(ピッチ角θp)との傾き誤差θmは大きくなりやすい。そのため、本実施形態のような照射範囲の制限を用いるのに好適である。
上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。
・上記実施形態では、2段のLEDアレイによりハイビームを構成していたが、3段以上のLEDアレイ等により構成してもよい。この場合には、LEDアレイ毎の照射範囲ごとに制限範囲と重なるか判定をし、アレイ毎の点灯と消灯を制御すればよい。
・上記実施形態では、各発光部31,32は、LEDアレイにより構成したが、HIDや単体のLED等が上下方向に並ぶ構成でもよい。この場合には、幅領域にかかわらず、上下方向に並んだ発光部の照射領域全体を点灯もしくは消灯の制御をすればよい。
・上記実施形態では、幅領域にはLEDアレイを用い、上下方向にLEDアレイを重ねることで2次元的な照射領域を構成していたが、DMDヘッドライトを用いて2次元的な照射領域を構成してもよい。この場合には、制限領域を細かく設定することができる。
・上記実施形態では、前方車両MAの高さ情報を上下角度θhで算出していたが、角度以外の方法で算出してもよい。例えば、高さ情報を長さで算出した場合には、距離毎に照射するかどうかの所定値を定めておき、高さ情報に傾き誤差と距離により算出した上下寸法を足し合わせた値と所定値を比較することで、上下方向の照射領域を制御してもよい。
・上記実施形態では、制限領域内ではハイビームを消灯していたが、減光するようにしてもよい。
・上記実施形態では、グラフ(近似式)により沈み込み量とピッチ角及び傾き誤差との関係を定めていたが、対応表などによって定めてもよい。つまり、沈み込み量に対して、一つのピッチ角もしくは傾き誤差が決まるようになっていればよい。
・上記実施形態では、車両毎に沈み込み量と傾き誤差との関係を予め定めていたが、所定の沈み込み量に所定の傾き誤差とするようにしてもよい。
・上記実施形態では、前方車両MAの高さ情報を前方車両の車高として検出したが、前方車両のリアガラス及びミラーに光が照射しなければ、眩光が生じないため、リアガラス位置及びミラー位置の上下方向の範囲を前方車両の高さ情報として検出してもよい。
10…前照灯制御装置、11…高さ取得部、12…込み量検出部、13…調整角算出部、14…誤差算出部、15…範囲制御部、30…前照灯、M…自車両、MA…前方車両。

Claims (6)

  1. 自車両(M)の前方を照射する前照灯(30)の照射を制御する前照灯制御装置(10)であって、
    前記自車両の前方を走行する前方車両(MA)の高さ情報を取得する高さ取得部(11)と、
    前記自車両の上下方向の沈み込み量を検出する沈み込み量検出部(12)と、
    前記沈み込み量検出部で検出された前記沈み込み量に基づいて、前記自車両の前後方向の傾きの誤差である傾き誤差を算出する誤差算出部(13)と、
    前記高さ取得部により取得された前記前方車両の高さ情報及び前記誤差算出部で算出された前記傾き誤差に基づいて、前記前照灯の上下方向の光の照射範囲を制御する範囲制御部(15)と
    を備え
    前記誤差算出部は、前記傾き誤差を水平面に対する角度として算出し、
    前記高さ取得部は、前記前方車両の高さ情報として、前記自車両の前照灯位置を基準とする上下方向の上下角度を取得し、
    前記範囲制御部は、
    前記前照灯による上下方向の全照射範囲のうち、前記前方車両の高さ情報及び前記傾き誤差に基づき設定される制限範囲を除く範囲を前記照射範囲とし、
    前記上下角度に前記傾き誤差を加えた値に基づいて、前記制限範囲を角度として設定する前照灯制御装置。
  2. 前記傾き誤差と前記沈み込み量との関係が予め定められており、
    前記誤差算出部は、前記関係を用い、前記沈み込み量に応じた前記傾き誤差を算出する請求項1に記載の前照灯制御装置。
  3. 前記前照灯は、上下方向に設けられた複数の発光部(31,32)を有しており、
    前記発光部ごとに定められた照射領域が、前記範囲制御部により制限される前記制限範囲に少なくとも一部で重なると判定する場合に、当該発光部を消灯する領域判定部(16)を備えている請求項1又は請求項2に記載の前照灯制御装置。
  4. 前記前照灯は、ハイビームランプ(31,32)とロービームランプ(33)とを有しており、
    前記範囲制御部は、前記ハイビームランプの上下方向の光の照射範囲を制御する請求項1から請求項3のいずれか一方に記載の前照灯制御装置。
  5. 前記沈み込み量検出部によって検出された前記沈み込み量に基づいて前記前照灯の光軸の調整角を算出する調整角算出部を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の前照灯制御装置。
  6. 前記沈み込み量検出部は、前記自車両の前後方向における1カ所に設けられた車高センサ(23)の検知結果に基づいて前記沈み込み量を検出する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の前照灯制御装置。
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