JP7137414B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

夜間やトンネル内での安全な走行に車両用灯具が重要な役割を果たす。運転者による視認性を優先させて、車両前方を広範囲に明るく照射すると、自車前方に存在する先行車や対向車（以下、前方車という）の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、前方車や歩行者の有無を検出し、前方車あるいは歩行者に対応する領域を減光あるいは消灯するなどして、前方車の運転者や歩行者に与えるグレアを低減するものである。

特開２０１５－０６４９６４号公報 特開２０１２－２２７１０２号公報 特開２００８－０９４１２７号公報

ＡＤＢ制御を行うと、前方車や歩行者に与えるグレアを低減できるが、自車の運転者の遮光部分の視認性が低下する。あるいはカメラを用いた自動運転を行う場合には、遮光部分に存在する物標を検出し難くなる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、白色ビームの配光制御にともなう視認性の低下を抑制可能な車両用灯具の提供にある。

本発明のある態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、強度分布が可変である白色ビームを生成可能な配光可変ランプと、強度分布が可変である赤外プローブ光を照射する赤外照明と、白色ビームの強度分布と赤外プローブ光の強度分布を連動して変化させる配光コントローラと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、白色ビームの配光制御にともなう視認性の低下を抑制できる。

実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。 図２（ａ）～（ｃ）は、白色ビームと赤外プローブ光の配光の制御の一例を説明する図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、白色ビームと赤外プローブ光の配光の制御の別の一例を説明する図である。 図４（ａ）～（ｃ）は、物標までの距離ｘと、赤外プローブ光Ｌの物標を含む部分の強度ｙの関係の例を示す図である。 赤外プローブ光Ｌの照射パターンの制御の応用を説明する図である。

（実施の形態の概要）
本明細書には、車両用灯具の一実施の形態が開示される。車両用灯具は、強度分布が可変である白色ビームを生成可能な配光可変ランプと、強度分布が可変である赤外プローブ光を照射する赤外照明と、白色ビームの強度分布と赤外プローブ光の強度分布を連動して変化させる配光コントローラと、を備える。

これにより、白色ビームが照射されない領域に、補助的に赤外プローブ光を照射することで、視認性を改善できる。なお、赤外プローブ光を照射しても運転者の目には見えないため、ここでいう視認性とは、カメラによる物標の検出のしやすさでありえる。

なお本明細書における「配光可変ランプ」とは、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）システムを搭載するランプのほか、ハイビームとロービームのみが切り替え可能なランプも含む。

また白色ビームによって十分な視認性が確保される領域については、赤外プローブ光の強度を弱めたり、照射範囲を狭めたりすることで、消費電力を低減できるとともに、先行車や対向車の運転者、あるいは歩行者に、強い赤外プローブ光が照射されるのを防止できる。

（実施の形態）
以上が車両用灯具の概要である。以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。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、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、この用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。

図１は、実施の形態に係る車両用灯具のブロック図である。車両用灯具１００は、配光可変ランプ１１０、赤外照明１２０、カメラ１３０、配光コントローラ１４０を備える。これらはすべて同じ筐体に内蔵されていてもよいし、いくつかの部材は、筐体の外部、言い換えれば車両側に設けられてもよい。

配光可変ランプ１１０は、ロービーム、ハイビーム、それらの組み合わせであるヘッドランプであり、白色光源を含む。配光可変ランプ１１０は、配光コントローラ１４０から配光パターンＰＴＮ＿Ｗを指示するデータを受け、配光パターンＰＴＮ＿Ｗに応じた強度分布を有する白色ビームＬ１を出射し、車両前方に配光パターンＰＴＮ＿Ｗに応じた照度分布を形成する。配光可変ランプ１１０の構成は特に限定されず、たとえば、ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体光源と、半導体光源を駆動して点灯させる点灯回路と、を含みうる。配光可変ランプ１１０は、配光パターンＰＴＮ＿Ｗに応じた照度分布の形成のために、たとえばＤＭＤ（Digital Mirror Device）や液晶デバイスなどの、マトリクス型のパターン形成デバイスを含んでもよい。

赤外照明１２０は、車両前方に赤外プローブ光Ｌ２を照射する赤外光源を含む。赤外プローブ光Ｌ２は、近赤外であってもよいし、より長波長の光であってもよい。赤外プローブ光Ｌ２は、物体２によって反射される。カメラ１３０は赤外プローブ光Ｌ２の波長域に感度を有しており、物体２による赤外プローブ光Ｌ２の反射光Ｌ４を撮像する。

本実施の形態では、カメラ１３０は、可視域にも感度を有しており、反射光Ｌ４とともに、物体２による白色ビームＬ１の反射光Ｌ３を撮像する。なお、カメラ１３０は、可視域のみに感度を有するカメラと、赤外域のみに感度を有するカメラとを含んでもよい。

カメラ１３０の画像は、配光コントローラ１４０あるいは図示しないプロセッサに供給される。たとえば配光コントローラ１４０は、カメラ画像ＩＭＧにもとづいて、白色ビームＬ１の強度分布すなわち配光パターンＰＴＮ＿Ｗを動的、適応的に制御する。たとえば、車両用灯具１００は、ＡＤＢシステムを搭載しており、カメラ画像ＩＭＧにもとづいて、車両前方の物標（先行車、対向車、歩行者など）を検出し、物標の部分が遮光され、あるいは強度がスポット的に高められた配光パターンＰＴＮ＿Ｗを生成する。

配光パターンＰＴＮ＿Ｗは、配光可変ランプ１１０が自車前方の仮想鉛直スクリーン９００上に形成する白色光の照射パターン９０２の２次元の照度分布を規定する。配光コントローラ１４０はデジタルプロセッサで構成することができ、たとえばＣＰＵを含むマイコンとソフトウェアプログラムの組み合わせで構成してもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specified IC）などで構成してもよい。

配光コントローラ１４０は、赤外プローブ光Ｌ２の強度分布（すなわち配光パターンＰＴＮ＿ＩＲ）を白色ビームＬ１の強度分布（すなわち配光パターンＰＴＮ＿Ｗ）に連動して変化させる。

以上が車両用灯具１００の基本構成である。続いてその動作を説明する。たとえば配光コントローラ１４０は、白色ビームＬ１の強度が低い部分について、赤外プローブ光Ｌ２の強度を高める。反対に白色ビームＬ１の強度が高い部分については、赤外プローブ光Ｌ２の強度を低下させてもよい。

図２（ａ）～（ｃ）は、白色ビームＬ１と赤外プローブ光Ｌ２の配光の制御の一例を説明する図である。図２（ａ）、（ｂ）にはそれぞれ、白色ビームＬ１と赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンが示される。図２（ａ）には、ロービームの白色ビームＬ１の照射パターンが示され、図２（ｂ）、（ｃ）には、ハイビームの白色ビームＬ１の照射パターンが示される。

図２（ａ）に示すように、ロービーム点灯時は、対向車や先行車に対するグレアを抑制するために、カットラインよりも上側の照射強度が弱く、遠方の視認性が低いと言える。そこでロービーム点灯時は、赤外プローブ光Ｌ２の照射強度を強めることで、カメラにより遠方の物標を検知しやすくできる。なお、赤外プローブ光Ｌ２は、対向車や先行車にグレアを与えない。強度を高めることに加えて、あるいはそれに代えて、ロービーム点灯時は、赤外プローブ光Ｌ２の照射範囲を拡大してもよい。

図２（ｂ）に示すように、ハイビーム点灯時は、白色ビームＬ１が遠方まで届いている。したがってロービーム点灯時は、ハイビーム点灯時に比べて、赤外プローブ光Ｌ２の照射強度を弱めることで消費電量を低減できる。またハイビーム点灯時には、ロービーム点灯時に比べて、車両前方における赤外プローブ光Ｌ２の照射範囲を狭めてもよい。

図２（ｃ）には、同じくハイビーム点灯時の照射パターンが示される。赤外プローブ光Ｌ２は、図２（ｂ）と同じ車両前方の領域ＲＧＮ＿Ｆに加えて、車両側方の領域ＲＧＮ＿Ｓにも照射される。これにより路肩の歩行者や、対向車線側から横断しようとする歩行者の検出が可能となる。

図３（ａ）、（ｂ）は、白色ビームＬ１と赤外プローブ光Ｌ２の配光の制御の別の一例を説明する図である。この例では、車両用灯具１００はＡＤＢシステムを搭載しており、配光コントローラ１４０は、（i）所定の物標（たとえば対向車や先行車）を検出すると、白色ビームＬ１の物標の部分が遮光されるように配光可変ランプ１１０を制御する。

図３（ａ）は、物標である対向車４との距離が遠い場合を、図３（ｂ）は、対向車４がとの距離が近い場合を示す。白色ビームＬ１の遮光部分の大きさは、対向車４が占める部分の大きさに応じており、対向車４との距離が遠い図３（ａ）の方が、図３（ｂ）よりも小さくなる。赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンは、少なくとも遮光部分を含むように制御される。なお、赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンは、遮光部分以外の領域を含んでもよいが、ここでは省略している。

対向車４の検出に関して言えば、対向車４までの距離が長いときには、より強い赤外プローブ光を照射しなければ、カメラで検出できる程度の反射光を得ることができない。反対に、対向車４までの距離が短いときには、弱い赤外プローブ光の照射でも、カメラで検出できる程度の反射光を得ることができる。また、対向車４までの距離が短いときに、強い赤外プローブ光を照射すると、その運転者に赤外光を照射することになるため好ましくない。反対に対向車４までの距離が長い場合には、強い赤外プローブ光を照射しても、その運転者に与える影響は小さいと言える。そこで、配光コントローラ１４０は、赤外プローブ光Ｌ２の物標（対向車４）の部分（図中、ハッチングを付す）の強度を、物標（対向車４）までの距離に応じて制御する。なお物標（対向車４）までの距離は、カメラ画像に写る物標の大きさから推定してもよいし、ＬｉＤＡＲなどの測距センサの測定値を用いてもよい。

図４（ａ）～（ｃ）は、物標までの距離ｘと、赤外プローブ光Ｌ２の物標を含む部分の強度ｙの関係の例を示す図である。図４（ａ）ではｙはｘの１次関数として定義される。図４（ｂ）では、２次あるいはより高次の関数で定義される。図４（ｃ）では、直線近似で定義される。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（第１変形例）
図５は、第１変形例にかかる赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンの制御を説明する図である。この例では、左側通行であり、センターライン１０を境界として、左側が自車線６、右側が対向車線８である。自車線６側の路肩には、歩行者１２が存在しうる。この歩行者に強い赤外光を照射することは好ましくない。

一方、対向車線側の路肩にも歩行者１４が存在しうる。対向車線側の歩行者１４が図中左向きに横断するときに、衝突する事故が多いという統計結果が知られている。この歩行者１２をより早期かつ確実に検出するために、対向車線側については、強く赤外プローブ光Ｌ２を照射した方がよい。

これらの検討結果を考慮すると、自車線６側については、赤外プローブ光Ｌ２の強度を相対的に弱め、対向車線８側については、赤外プローブ光Ｌ２の強度を相対的に強めてもよい。すなわち、赤外プローブ光Ｌ２の強度は、それが照射される位置に応じて変化してもよい。

たとえば自車線側の照射範囲と、対向車線側の照射範囲とで、強度の可変範囲を異ならしめてもよく、自車線側は、赤外プローブ光の最大強度を低く定め、対向車線側は、赤外プローブ光の最大強度を高く定めてもよい。

（第２変形例）
配光コントローラ１４０は、赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンに、自車の車速あるいは、自車と前方車との相対的な速度を反映させてもよい。

（第３変形例）
配光コントローラ１４０は、赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンに、操舵角を反映させてもよい。ＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）を採用する車両用灯具では、操舵角に応じて、白色ビームＬ１の光軸が、操舵角に応じて変化する。赤外プローブ光Ｌ２についても、照射方向（光軸）、強度、照射範囲の少なくともひとつを、操舵角に応じて変化させてもよい。

たとえば、赤外照明１２０の照射方向を、操舵角と連動して変化させてもよい。これにより、進行方向の物標を検知しやすくなる。

また操舵角が小さい場合には、車両前方の強度を高め、車両側方の強度を低下させてもよい。反対に操舵角が大きい場合には、車両前方の強度を弱め、車両側方の強度を高めてもよい。

（第４変形例）
配光コントローラ１４０は、赤外プローブ光Ｌ２の照射パターンに、走行シーンを反映させてもよい。たとえば走行シーンとしては、高速道路、交差点における右折あるいは左折、降雪時、降雨時などが例示される。

高速道路を走行するときには、遠方の物標を検知する必要がある。ハイビーム・ロービームの切り替えがマニュアルの車両では、高速道路を走行する際に必ずしもハイビームで走行するとは限らない。そこで、高速道路を走行する際には、ハイビームであるとロービームであるとを問わずに、赤外プローブ光Ｌ２の強度を高めてもよい。

また交差点を右折あるいは左折する際には、車両側方の歩行者をいち早く検知する必要がある。そこで、車両前方の赤外プローブ光Ｌ２の強度を弱め、車両側方の赤外プローブ光Ｌ２の強度を強めてもよい。さらに交差点の右折、左折時には、赤外プローブ光Ｌ２の側方の照射範囲を広げてもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００ 車両用灯具
１１０ 配光可変ランプ
１２０ 赤外照明
１３０ カメラ
１４０ 配光コントローラ
Ｌ１ 白色ビーム
Ｌ２ 赤外プローブ光
Ｌ３，Ｌ４ 反射光

Claims (5)

1. 強度分布が可変である白色ビームを生成可能な配光可変ランプと、
   強度分布が可変である赤外プローブ光を照射する赤外照明と、
   前記赤外プローブ光の強度分布を前記白色ビームの強度分布に連動して変化させる配光コントローラと、
   を備え、
   前記配光コントローラは、
   （i）所定の物標を検出すると、前記白色ビームの物標の部分が遮光されるように前記配光可変ランプを制御し、
   （ii）前記赤外プローブ光の前記物標の部分の強度を、前記物標までの距離に応じて制御することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記配光コントローラは、前記白色ビームの強度が低い部分について、前記赤外プローブ光の強度を高めることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記赤外プローブ光の強度は、前記白色ビームがハイビームであるときよりもロービームであるときの方が高いことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 前記赤外プローブ光の照射範囲は、前記白色ビームがハイビームであるときよりもロービームであるときの方が広いことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記赤外プローブ光の強度分布は、車速、物標との相対速度、物標との距離、照射する位置、の少なくともひとつに応じて変化することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。

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