JP7219085B2

JP7219085B2 - ランプユニット、車両用灯具システム

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Publication number: JP7219085B2
Application number: JP2018244927A
Authority: JP
Inventors: 卓也北園; 靖喜多; 航中島; 剛司藁谷
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP2020104679A

Description

本発明は、多様な照射パターンによる光照射を行う車両用灯具の改良技術に関する。

夜間に車両を走行させる際には、基本的に前照灯によりロービームとハイビームを照射することにより車両の前方の視認性を確保する。しかしながら、いわゆるカットオフラインより上側に光を照射すると、対向車や先行車（以下、これらを「前方車両」という。）、あるいは歩行者が存在する場合に、それらにグレアを与えるおそれがあるので、すれ違い時にはハイビームが非照射に切り替えられる。また、近年では、前方車両や歩行者の位置を検出し、これらにグレアを与えないようにハイビームの配光パターンを可変に制御する技術が種々提案されている（例えば、特開２０１０－２３２０８１号公報参照）。

従前、上記のような配光パターンの制御は、光源とその光を部分的に遮る遮蔽板を組み合わせることで実現されていたが、この場合、設置可能な遮蔽板の数には限りがあり、照射パターンを多様に制御することは難しかった。これに対し、例えば、ＬＥＤなどの発光素子をマトリクス状にした光源を用いて、各発光素子を個別に点消灯させてそれらの光により形成される像をレンズによって車両前方へ投影する方式や、矩形状の画素がマトリクス状に配置されたドットマトリクス方式の液晶素子を用いて光源からの光を選択的に透過（又は反射）させることによって像を形成し、その像をレンズによって車両前方へ投影する方式なども知られている。これらの方式によれば、配光パターンを多様に制御することができる。

ところで、例えば自車両の左側の道路脇において歩行者が自車両へ近づくように移動する場合を考えると、その頭部の見かけの位置は徐々に斜め上方向へ変化し、かつ見かけの大きさも徐々に大きくなる。このような歩行者に対して、上記した各方式では、頭部に対しては減光または非照射とし、体に対しては照射とするように配光パターンが制御される。このとき、上記した各方式においては、水平方向および垂直方向に沿って配列される複数のセグメント（配光領域）のそれぞれにおける光強度（照度）を制御することによって配光パターンに対応する像が形成される。

しかし、各セグメントの境界は水平方向および垂直方向に沿って存在するので、各セグメントにより形成される像の輪郭において斜め線は階段状に表現される。このとき、各セグメントの解像度が比較的に低い場合には、歩行者の見かけの位置や大きさの変化に対する追従性が低下する。それにより、歩行者の頭部へのグレアを確実に回避するために減光または非照射とすべきセグメントの数が増えてしまうため、歩行者の視認性が低下する可能性がある。

他方、各セグメントの解像度を高くした場合には上記不都合が解消し得る。しかし、この場合には、例えば発光素子を用いる方式であればより多くの発光素子とそれらを駆動する回路が必要となるため、構成の複雑化並びにコスト増を招く。液晶素子を用いる方式においても同様であり、より多くの画素とそれらを駆動する回路が必要となるため、構成の複雑化並びにコスト増を招く。

特開２０１０－２３２０８１号公報

本発明に係る具体的態様は、構成の複雑化並びにコスト増を招くことなく、歩行者への追従性の高い配光パターンを実現し得る技術を提供することを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、（ａ）自車両の前方へ光照射を行うための車両用灯具システムであって、（ｂ）選択的な光照射を実行可能なランプユニットと、（ｃ）前記ランプユニットの動作を制御する制御装置と、を含み、（ｄ）前記制御
装置は、前記自車両の前方に歩行者が存在する場合に、前記自車両の車幅方向の中央を基準にした左前方又は右前方の少なくとも一方に対して、当該中央から離れるほど鉛直方向の高さが高くなるように傾斜した明暗境界線を含む配光パターンであって当該明暗境界線の上側領域が相対的に暗く下側領域が相対的に明るい配光パターンを前記ランプユニットに形成させるものであり、（ｅ）前記ランプユニットは、前記配光パターンにおける前記明暗境界線として、前記自車両の左前方において当該自車両側から見て左上がりに傾斜する第１明暗境界線と、前記自車両の右前方において当該自車両側から見て右上がりに形成される第２明暗境界線とを形成可能に構成されているとともに、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のそれぞれの傾斜角度を切り替え可能に構成されており、（ｆ）前記制御装置は、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のうち前記自車両の通行帯として設定されている側に配置されるものの前記傾斜角度が相対的に大きくなるように前記ランプユニットを制御して前記配光パターンを形成させる、車両用灯具システムである。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具システムの制御方法は、（ａ）選択的な光照射を実行可能なランプユニットと当該ランプユニットの動作を制御する制御装置とを含み、自車両の前方へ光照射を行う車両用灯具システムにおける制御方法であって、（ｂ）前記制御装置が、前記自車両の前方に歩行者が存在する場合に、前記自車両の車幅方向の中央を基準にした左前方又は右前方の少なくとも一方に対して、当該中央から離れるほど鉛直方向の高さが高くなるように傾斜した明暗境界線を含む配光パターンであって当該明暗境界線の上側領域が相対的に暗く下側領域が相対的に明るい配光パターンを前記ランプユニットに形成させるものであって、（ｃ）前記ランプユニットは、前記配光パターンにおける前記明暗境界線として、前記自車両の左前方において当該自車両側から見て左上がりに傾斜する第１明暗境界線と、前記自車両の右前方において当該自車両側から見て右上がりに形成される第２明暗境界線とを形成可能に構成されているとともに、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のそれぞれの傾斜角度を切り替え可能に構成されており、（ｄ）前記制御装置は、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のうち前記自車両の通行帯として設定されている側に配置されるものの前記傾斜角度が相対的に大きくなるように前記ランプユニットを制御して前記配光パターンを形成させる、車両用灯具システムの制御方法である。

上記構成によれば、構成の複雑化並びにコスト増を招くことなく、歩行者への追従性の高い配光パターンを実現し得る。

図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。図２は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。図３は、液晶素子において、配光パターンを可変に制御するためにそれぞれ個別に光透過率を制御して光照射範囲と減光範囲（ないし非照射範囲）を形成することができる複数の画素領域を説明するための図である。図４は、図３に示すａ部の拡大図である。図５は、図４に示す各画素領域に対応する液晶素子の画素電極の構造例を示す平面図である。図６は、車両用灯具システムにおいて想定される道路状況の一例を説明するための図である。図７は、歩行者が存在する場合の配光パターンの一例を説明するための図である。図８は、車両用灯具システムの動作を説明するためのフローチャートである。

図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。図１に示す車両用灯具システムは、自車両の前方へ光照射を行うための車両用灯具システムであり、選択的な光照射を実行可能なランプユニット１と、ランプユニットの動作を制御する制御装置２を含んで構成されている。ランプユニット１は、光源１１、リフレクタ（反射集光部材）１２、液晶素子１３、一対の偏光板１４ａ、１４ｂ、投影レンズ１５を含んで構成されている。制御装置２は、撮像ユニット２１、配光制御部２２、液晶駆動部２３、地図データベース（ＤＢ）２４、ＧＰＳセンサ２５を含んで構成されている。この車両用灯具システムは、撮像ユニット２１によって撮影される画像に基づいて自車両の周囲に存在する前方車両や歩行者等の位置を検出し、前方車両等の位置に応じて設定される一定範囲を減光範囲（又は非照射範囲）に設定し、それ以外の範囲を光照射範囲に設定して選択的な光照射を行うためのものである。

光源１１は、例えば青色光を放出する発光素子（ＬＥＤ）に黄色蛍光体を組み合わせて構成された白色光ＬＥＤを含んで構成されている。光源１１は、例えば、マトリクス状あるいはライン状に配列された複数の白色光ＬＥＤを備える。なお、光源１１としてはＬＥＤのほかに、レーザー、さらには電球や放電灯など車両用ランプユニットに一般的に使用されている光源が使用可能である。光源１１の点消灯状態は配光制御部２２によって制御される。

リフレクタ１２は、光源１１から出射する光を反射および集光し、偏光板１４ａを介して液晶素子（液晶パネル）１３に入射させる。なお、光源１１からリフレクタ１２を介して液晶素子１３へ至る光路上に他の光学系（例えば、レンズや反射鏡、さらにはそれらを組み合わせたもの）が存在してもよい。

液晶素子１３は、それぞれ個別に制御可能な複数の画素領域（光変調領域）を有しており、液晶駆動部２３によって与えられる液晶層への印加電圧の大きさに応じて各画素領域での液晶配向状態が可変に設定される。この液晶素子１３に、偏光板１４ａを介して光源１１からの光が照射され、透過光が偏光板１４ｂを通過することにより、上記した光照射範囲と減光範囲に対応した明暗を有する像が形成される。例えば、液晶素子１３は、垂直配向型の液晶層を備えるものであり、一対の偏光板１４ａ、１４ｂの間に配置されており、液晶層への電圧が無印加（あるいは閾値以下の電圧）である場合に透過率が極めて低い状態（遮光状態）となり、液晶層へ電圧が印加された場合に透過率が相対的に高い状態（透過状態）となるものである。

一対の偏光板１４ａ、１４ｂは、例えば互いの偏光軸を略直交させており、液晶素子１３を挟んで対向配置されている。本実施形態では、液晶層に電圧無印加としているときに光が遮光される（透過率が極めて低くなる）動作モードであるノーマリーブラックモードを想定する。各偏光板１４ａ、１４ｂとしては、例えば一般的な有機材料（ヨウ素系、染料系）からなる吸収型偏光板を用いることができる。また、耐熱性を重視したい場合には、ワイヤーグリッド型偏光板を用いることも好ましい。ワイヤーグリッド型偏光板とはアルミニウム等の金属による極細線を配列してなる偏光板である。また、吸収型偏光板とワイヤーグリッド型偏光板を重ねて用いてもよい。

投影レンズ１５は、液晶素子１３を透過する光によって形成される像（光照射範囲と減光範囲に対応した明暗を有する像）を広げて自車両の前方へ投影することにより配光パターンを形成するものであり、適宜設計されたレンズが用いられる。本実施形態では、反転投影型のプロジェクターレンズが用いられる。

撮像ユニット２１は、カメラおよび画像処理部を含んで構成されており、自車両の前方を撮影し、その画像に基づいて所定の画像認識処理を行うことによって前方車両や歩行者の位置、距離、大きさ等を検出する。この撮像ユニット２１は、自車両の所定位置（例えば、フロントガラス内側上部）に配置されている。なお、他の用途（例えば、自動ブレーキシステム等）のためのカメラが自車両に備わっている場合にはそのカメラを共用してもよい。

配光制御部２２は、撮像ユニット２１によって検出された前方車両等の位置に対応した光照射範囲および減光範囲を含む配光パターンを設定してその配光パターンに対応した像を形成するための制御信号を生成して液晶駆動部２３へ供給する。この配光制御部２３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって実現される。

液晶駆動部２３は、配光制御部２２から供給される制御信号に基づいて液晶素子１３へ駆動電圧を供給することにより、液晶素子１３の各画素領域における液晶層の配向状態を個別に制御するものである。

地図ＤＢ２４は、道路の属性に関する情報や各種施設に関する情報などを含む地図データを格納するものである。道路の属性に関する情報には、例えば道路種別（高速道、国道、県道、市道など）や、車線数、制限速度などの情報が含まれている。なお、車両に地図ＤＢを有する他のシステム（例えば、カーナビゲーションシステムなど）が備わっている場合には、そのシステムを地図ＤＢ２４として用いてもよい。また、スマートフォン等の無線通信機器を介して地図ＤＢを随時取得できる場合には、その無線通信機器を地図ＤＢ２４として代用してもよい。

ＧＰＳセンサ２５は、全地球測位システム(Global Positioning System)を利用して自車両の現在位置を検出する。なお、ＧＰＳセンサを有する他のシステム（例えば、カーナビゲーションシステムなど）が自車両に備わっている場合には、そのシステムをＧＰＳセンサ２５として代用してもよい。また、ＧＰＳセンサを備えたスマートフォン等の無線通信機器をＧＰＳセンサ２５として代用してもよい。

図２は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。液晶素子１３は、対向配置された上基板（第１基板）３１および下基板（第２基板）３２、上基板３１に設けられた共通電極（対向電極）３３、下基板３２に設けられた複数の画素電極３４、絶縁膜３５、複数の配線部３６、上基板１１と下基板１２の間に配置された液晶層３７を含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図示を省略しているが、上基板３１、下基板３２には、それぞれ液晶層３７の配向状態を規制するための配向膜が適宜設けられる。

上基板３１および下基板３２は、それぞれ、平面視において矩形状の基板であり、互いに対向して配置されている。各基板としては、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板を用いることができる。上基板３１と下基板３２の間には、例えば樹脂膜などからなる複数の柱状スペーサー（柱状体）、あるいは複数の球状スペーサーが分散配置されており、それらスペーサーによって基板間隙が所望の大きさ（例えば数μｍ程度）に保たれている。

共通電極３３は、上基板３１の一面側に設けられている。この共通電極３３は、下基板３２の各画素電極３４と対向するようにして一体に設けられている。共通電極３３は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

複数の画素電極３４は、下基板３２の一面側において絶縁層３５の上側に設けられている。これらの画素電極３４は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。各画素電極３４の間には隙間が設けられている。上記の共通電極３３と各画素電極３４との重なる領域のそれぞれが上記した画素領域を構成する。

絶縁層３５は、下基板３２の一面側において各配線部３６の上側にこれらを覆うようにして設けられている。この絶縁層３５は、例えばＳｉＯ_２膜、ＳｉＯＮ膜であり、スパッタ法などの気相プロセスあるいは溶液プロセスにより形成することができる。なお、この絶縁層３５としては有機絶縁膜を用いてもよい。

複数の配線部３６は、下基板３２の一面側において絶縁層３５の下層側に設けられている。これらの配線部３６は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。各配線部３６は、液晶駆動部２３から各画素電極３４に対して電圧を与えるためのものである。

液晶層３７は、上基板３１と下基板３２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負であり、カイラル材を含み、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて液晶層３７が構成される。本実施形態の液晶層３７は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が一方向に傾斜した状態となり、各基板面に対して、例えば８８°以上９０°未満の範囲内のプレティルト角を有する略垂直配向となるように設定されている。

なお、上記のように上基板３１の一面側と下基板３２の一面側にはそれぞれ配向膜が設けられている。各配向膜としては、液晶層３７の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられる。各配向膜にはラビング処理等の一軸配向処理が施されており、その方向へ液晶層３７の液晶分子の配向を規定する一軸配向規制力を有している。各配向膜への配向処理の方向は、例えば互い違い（アンチパラレル）となるように設定される。

本実施形態の液晶素子１３は、共通電極３３と各画素電極３４とが平面視において重なる領域の各々として画定される領域である画素領域を多数（例えば、数十～数百個）有している。本実施形態において各画素領域は、実現したい種々の配光パターンに対応可能となるように、例えば正方形状、長方形状、台形状など種々の形状に設定されている。共通電極３３、各画素電極３４は、各配線部１６等を介して液晶駆動部２３と接続されており、例えばスタティック駆動される。

図３は、液晶素子において、配光パターンを可変に制御するためにそれぞれ個別に透過率を制御して光照射範囲と減光範囲（ないし非照射範囲）を形成することができる複数の画素領域を説明するための図である。図示のように、配光パターンを形成するための各画素領域は、図中左右方向において中央に配置された第１ブロック５０と、第１ブロック５０の左右両側にそれぞれ配置された第２ブロック５１Ｒ、５１Ｌと、第２ブロック５１Ｒ、５１Ｌの左右両側にそれぞれ配置された第３ブロック５２Ｒ、５２Ｌを含む。

第１ブロック５０は、図中左右方向に延びる境界６０によって上下に区画された複数の画素領域を含んでいる。第２ブロック５１Ｒは、境界６０によって上下に区画された複数の画素領域と、図中右肩上がりに傾斜して延びる境界６１Ｒ、６２Ｒによってそれぞれ上下に区画された複数の画素領域を含んでいる。第３ブロック５２Ｒは、境界６１Ｒ、６２Ｒによってそれぞれ上下に区画された複数の画素領域を含んでいる。同様に、第２ブロック５１Ｌは、境界６０によって上下に区画された複数の画素領域と、図中左肩上がりの斜め方向に延びる境界６１Ｌ、６２Ｌによってそれぞれ上下に区画された複数の画素領域を含んでいる。第３ブロック５２Ｌは、境界６１Ｌ、６２Ｌによってそれぞれ上下に区画された複数の画素領域を含んでいる。

図４は、図３に示すａ部の拡大図である。第１ブロック５０には、中心線ｏを挟んで左右に４つずつ配置された長方形状の複数の画素領域７０と、各画素領域７０の図中下側にそれぞれ配置された略正方形状の複数の画素領域７１が含まれている。各画素領域７０は、それぞれ図中上下方向に長手方向を有する。各画素領域７１は、それぞれ何れかの画素領域７０の直下に配置されている。各画素領域７１の幅（左右方向長さ）は、直上の画素領域７０とほぼ同じであり、かつ幅方向の位置を揃えて配置されている。

第２ブロック５１Ｒには、それぞれ図中の最上段に配置された略台形状の画素領域８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６と、図中中段に配置された三角形状の画素領域８７および略台形状の画素領域８８、８９、９０、９１、９２、９３と、図中最下段に配置された矩形状の画素領域９４、９５、９６および略台形状の画素領域９７、９８、９９、１００が含まれている。各画素領域８０、８７、９４は、それぞれの幅を同一にして幅方向位置を揃えて上下方向に配列されている。他の画素領域も同様にして配列されている。

この第２ブロック５１Ｒおよび図４では示していない第３ブロック５２Ｒでは、右肩上がりに傾斜して延びる境界６１Ｒ、６２Ｒによって各画素領域８０～１００等が区画されているので、例えば、各画素領域８０～８６等を減光範囲に対応させて各画素領域８７～１００を光照射範囲に対応させることで、境界６２Ｒに沿って明暗の境界線を有する配光パターンを得ることができる。同様に、各画素領域８０～９３等を減光範囲に対応させて各画素領域９４～１００等を光照射範囲に対応させることで、境界６１Ｒに沿って明暗の境界線を有する配光パターンを得ることができる。すなわち、右肩上がりに傾斜して直線状に延びる明暗の境界線を有する配光パターンを得ることができる。

また、第２ブロック５１Ｌの各画素領域は、中心線ｏを挟んで第２ブロック５１Ｒと対称に配置されている。同様に、図４では図示しない第３ブロック５２Ｌの各画素領域は、中心線ｏを挟んで第３ブロック５２Ｒと対称に配置されている。これら各画素領域において上記と同様に減光範囲と光照射範囲を対応付けることで、境界６１Ｌに沿って明暗の境界線を有する配光パターンや境界６２Ｌに沿って明暗の境界線を有する配光パターンを得ることができる。すなわち、左肩上がりに傾斜して直線状に延びる明暗の境界線を有する配光パターンを得ることができる。

図５は、各画素領域に対応する液晶素子の画素電極の構造例を示す平面図である。ここでは、第１ブロック５０の中心線ｏから右側の一部分と第２ブロック５１Ｒの一部分に対応する画素電極が示されている。なお、第１ブロック５０の左側と第２ブロック５１Ｌの画素電極は、図示のものと中心線ｏを挟んで左右対称となるのでここでは図示を省略する。上記した図２に示した各画素電極３４は、図示の各画素電極１７０～２００の何れかに対応する。

各画素電極１７０は、上記の各画素領域７０に対応した平面視形状を有する。各画素電極１７１は、上記の各画素領域７１に対応した平面視形状を有する。各画素電極１８０～１８６は、それぞれ上記の各画素領域８０～８６に対応した平面視形状を有する。各画素電極１８７～１９３は、それぞれ上記の各画素領域８７～９３に対応した平面視形状を有する。各画素電極１９４～２００は、それぞれ上記の各画素領域９４～１００に対応した平面視形状を有する。

これら各画素電極１８０等は、上記のように下層側に設けられた各配線部３６の何れかと接続されており、それぞれ個別に電圧を印加することができる。それにより、各画素電極１８０等と共通電極３３との間に電界が発生し、その部分において液晶層３７の液晶分子配向を制御することができる。それにより、光の透過率を各画素領域において個別に制御して種々の配光パターンを実現することができる。

図６は、車両用灯具システムにおいて想定される道路状況の一例を説明するための図である。図示のように、例えば本実施形態では、自車両１００の通行帯（通行区分）が左側通行に指定されており、かつ、道路の属性が市街地道路などの片側一車線の交互通行の道路である場合を想定する。そして、自車両１００の左側の路側帯に存在する歩行者１０１Ａや対向車線の右側の路側帯に存在する歩行者１０１Ｂに対してグレアを与えることなくこれらの歩行者１０１Ａ、１０１Ｂの存在を自車両の運転者へ知らせるために効果的な配光パターンを形成するものとする。

図７は、歩行者が存在する場合の配光パターンの一例を説明するための図である。図７では、運転席から自車両の前方道路を見た際の様子が模式的に示されている。ここでは、自車両の前方の所定位置において鉛直方向に立てられた仮想面上に形成される配光パターンを説明する。図示のように、本実施形態の車両用灯具システムでは、道路脇に歩行者が存在する場合には、図中上側に相対的に暗い領域である減光領域１１０が設定され、下側に相対的に明るい領域である光照射領域が設定された配光パターンが形成される。図中ではこの減光領域１１０を判別しやすいように模様を付して示している。

図示のように、減光領域１１０は、上下方向角度０°よりも上側に設けられており、左右方向角度０°付近から右肩上がりで傾斜して延びる明暗境界線１１１Ｒと、左右方向角度０°付近から左肩上がりで傾斜して延びる明暗境界線１１１Ｌとを有している。これら明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌよりも下側は光照射領域に設定されている。図示の例では、左側通行を想定しているので、左側の明暗境界線１１１Ｌのほうが右側の明暗境界線１１１Ｒよりも図中左右方向を基準とした傾斜角度（傾斜度合い）を大きく設定されている。これは、見かけ上、左側の歩行者１０１Ａのほうが自車両１００への接近が早いためである。なお、通行区分が右側通行の場合には、明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌの傾斜角度（傾斜度合い）が図示の例と反対に設定される。

各明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌの傾斜角度は、歩行者の位置（前後左右）、歩行者の頭部位置の高さ、自車両に対するランプユニット１の取付位置の高さを考慮し、かつ自車両へ近づくにつれて見かけ上は斜め上方向へ移動する歩行者の頭部位置よりも下側に各明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌが配置されるように定められる。なお、各明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌの傾斜角度は、上記した境界６１Ｒ、６２Ｒ、６１Ｌ、６２Ｌに対応して定まるものであり（図３、図４参照）、これら境界６１Ｒ、６２Ｒ、６１Ｌ、６２Ｌは、画素電極の形状に対応して定まるものである（図５参照）。

各明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌの傾き角度を設定する方法の一例について以下に説明する。ここで、自車両の前後方向に平行であって自車両の車幅方向の中央を通る軸を基準軸Ｐ（図６参照）として、歩行者の左右方向位置をＸ、自車両から歩行者までの距離をＹ、歩行者の頭部位置の高さ（ここでは首下の高さ）をＺ、ランプユニット１の取付位置の高さをＨとする。このとき、明暗境界線１１１Ｒまたは１１１Ｌの左右方向の形成範囲を基準軸からの角度θ_LRで表すものとすると、この角度θ_LRは以下のように求めることができる。
θ_LR＝ＡＴＡＮ（Ｘ／Ｙ）・・・（１）

（１）式において、歩行者の左右方向位置Ｘについては、例えば道路幅を片側３．５ｍと仮定すれば、自車両左側の歩行者については基準軸から－１．７５ｍ、右側の歩行者については基準軸から＋５．７５ｍという固定値を用いることができる。そして、歩行者までの距離Ｙは、制動停止距離として適した値（例えば４０ｍ～１００）の範囲で指定すればよい。それにより、明暗境界線１１１Ｒまたは１１１Ｌの左右方向の形成範囲を基準軸からの角度θ_LRとして求めることができる。

次に、明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌの上下方向の形成範囲をランプユニット１の取付位置を基準とした上下方向の角度θ_UDで表すものとすると、この角度θ_UDは以下のように求めることができる。
θ_UD＝ＡＴＡＮ（（Ｚ－Ｈ）／（Ｘ^２＋Ｙ^２）^１／２）・・・（２）

（２）式において、歩行者の頭部位置の高さＺは、例えば固定値とする。このときのＺの値は、例えば比較的背の低い人であっても対応できるように１３０ｃｍ程度とすることが好ましい。また、ランプユニット１の取付位置の高さＨは既知の値である。そして、上記のように、歩行者までの距離Ｙは、制動停止距離として適した値（例えば４０ｍ～１００）の範囲で指定すればよい。それにより、明暗境界線１１１Ｒまたは１１１Ｌの上下方向の形成範囲を基準軸からの角度θ_UDとして求めることができる。

上記の（１）式、（２）式を用いることで、各明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌが歩行者の頭部位置よりも下側となるようにそれらの傾き角度を適切に設定することができるので、歩行者へのグレアをより確実に防ぐことができる。

各明暗境界線１１１Ｒ、１１１Ｌは境界６１Ｒ、６２Ｌと対応している。配光制御部２２は、自車両１００が左側通行帯を走行中と判断できる場合は境界６１Ｒ、６２Ｌを境として上方の画素領域（例えば画素領域８４、９１）を遮光制御し、下方の画素領域（例えば画素領域９８）を透光制御することで明暗境界線を形成する。通行帯の判断は、運転者による手動での切り替え、ＧＰＳによる自車位置検出結果に基づく地図データの照会、撮像ユニット２１による画像に基づく判断（白線検知等）などの方法によって行うことが可能である。通行帯が右側通行帯と判断されれば境界６１Ｌ、６２Ｒを境として同様の制御を行う。自車両が走行している通行帯を判断し、画素領域を区分する複数の境界から適切な組み合わせを選択することで明暗境界線の傾き角度を状況に応じて適切に変更させることもできる。

図８は、車両用灯具システムの動作を説明するためのフローチャートである。なお、情報処理の結果に矛盾や不整合を生じない限りにおいて、処理の順序を入れ替えることや、他の処理を追加することも可能である。

車両のライトスイッチが操作されて前照灯の点灯が指示されると、図示しないロービーム用灯具によりロービームが照射される（ステップＳ１１）。また、配光制御部２２は、撮像ユニット２１により検出される前方車両の位置に応じて、ハイビームの照射範囲のうち、前方車両の存在する一定範囲を減光範囲として、それ以外の範囲を光照射範囲に設定する点灯制御であるＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）制御を実行する（ステップＳ１２）。

次に、配光制御部２２は、ＧＰＳセンサ２５により検出される自車両の現在位置と地図ＤＢ２４に格納された地図データを用いて、自車両が現在走行している道路の属性が市街地に対応するものであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。例えば、現在走行している道路の種別が県道や市道である場合あるいは車線数が片道一車線である場合には、配光制御部２２は、現在の道路の属性が市街地に対応するものであると判定する。現在の道路の属性が市街地に対応するものではない場合には（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、ＡＤＢ制御が継続される。なお、ステップＳ１３では地図データのほか、撮像ユニット２１による画像認識処理により街灯の数に基づいて市街地に係る判定を行うこともできる。この場合、例えば所定の数以上に街灯が存在する場合には市街地と判定できる。

現在の道路の属性が市街地に対応するものである場合に（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、配光制御部２２は、撮像ユニット２１の検出結果に基づいて、歩行者が存在するか否かを判定する（ステップＳ１４）。歩行者が存在しない場合には（ステップＳ１４；ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、ＡＤＢ制御が継続される。

歩行者が存在する場合には（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、配光制御部２２は、歩行者に対応する減光領域を設定する制御を行う（ステップＳ１５）。具体的には、上記した図７に例示したような減光領域１１０を含んだ配光パターンが形成され、自車両の前方に照射される。その後、ステップＳ１２へ戻る。

以上のような実施形態によれば、構成の複雑化並びにコスト増を招くことなく、歩行者への追従性の高い配光パターンを実現し得る。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では画像認識処理によって歩行者の有無を検出していたが他の手段、例えばＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）などの光センサやレーダーなどの電波センサを用いて歩行者の有無を検出してもよい。

また、上記の実施形態では減光領域１１０の全体が減光するように制御する例を説明していたがこれに限られない。減光領域１１０のうち、さらに歩行者と重なる画素領域のみを減光するようにしてもよい。例えば境界６１Ｒより上方の画素領域であっても歩行者と重なる画素領域８３、９０は減光させるが、歩行者とは重ならない画素領域８２、８４、８９、９１は通常通りに光照射するようにしてもよい。この場合、自車両と歩行者の相対的な位置の変化に応じて減光させる画素領域を切り替えていくこともできる。例えば、見た目上の歩行者位置の変化に合わせて減光させる画素領域を画素領域８３、９０から画素領域８４、９１に切り替えることができる。見た目上の歩行者位置の変化は撮像ユニット２１による画像認識処理により判断することや、自車両の速度および加速度から予測することで判断することができる。このように減光する画素領域を切り替えることにより、歩行者にグレアを与えてしまうことを回避しつつ、光照射される領域を広く残すことで運転者にとって周囲を視認しやすくすることができる。

また、上記の実施形態ではハイビームの照射範囲をＡＤＢ制御していることを想定しているが、ロービームのみの使用時において歩行者の存在を運転者に知らせるために使用することもできる。例えば境界６１Ｒより下方の画素領域であっても歩行者と重なる画素領域９７のみを光照射するように制御し、他の画素領域は遮光制御する。このようにすることでロービーム配光に加え、歩行者位置に照射が行われるため運転者にとって歩行者の存在を認識しやすくすることができる。この場合、自車両と歩行者の相対的な位置の変化に応じて光照射させる画素領域を切り替えていくこともできる。例えば、見た目上の歩行者位置の変化に合わせ光照射させる画素領域を画素領域９７から画素領域９８に切り替えることができる。見た目上の歩行者位置の変化は撮像ユニット２１による画像認識処理から判断することや、自車両の速度および加速度から予測することで判断することができる。

また、上記の実施形態では明暗境界線及び境界を直線状としたが、中央から離れるほど鉛直方向の高さが高くなるように滑らかに傾斜した形状であればよく、曲線ないし、曲線と直線を組み合わせた形状であってもよい。

また、上記した実施形態においては、液晶素子として画素電極と配線部が二層に積層された構成を例示していたが液晶素子の構成はこれに限定されない。同一面上において各画素電極の相互間や周囲に配線部を設けるようにして液晶素子を構成してもよい。また、液晶素子の動作モードについても、入射光の透過率を電気的に制御し得る限り、垂直配向型に限定されない。また、画素電極の形状も上記した実施形態のものに限定されず、明暗境界線を形成可能な限りにおいて適宜設定することができる。

１１：光源、１２：リフレクタ、１３：液晶素子、１４ａ、１４ｂ：偏光板、１５：投影レンズ、２１：撮像ユニット、２２：配光制御部、２３：液晶駆動部、２４：地図データベース（ＤＢ）、２５：ＧＰＳセンサ、６０、６１Ｌ、６１Ｒ、６２Ｌ、６２Ｒ：境界、７０～９１：領域、１７０～２００：画素電極、１００：自車両、１０１Ａ、１０１Ｂ：歩行者、１１０：減光領域、１１１Ｌ、１１１Ｒ：明暗境界線

Claims

自車両の前方へ光照射を行うための車両用灯具システムであって、
選択的な光照射を実行可能なランプユニットと、
前記ランプユニットの動作を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、前記自車両の前方に歩行者が存在する場合に、前記自車両の車幅方向の中央を基準にした左前方及び右前方の双方に対して、当該中央から離れるほど鉛直方向の高さが高くなるように傾斜した明暗境界線を含む配光パターンであって当該明暗境界線の上側領域が相対的に暗く下側領域が相対的に明るい配光パターンを前記ランプユニットに形成させるものであり、
前記ランプユニットは、前記配光パターンにおける前記明暗境界線として、前記自車両の左前方において当該自車両側から見て左上がりに傾斜する第１明暗境界線と、前記自車両の右前方において当該自車両側から見て右上がりに形成される第２明暗境界線とを形成可能に構成されているとともに、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のそれぞれの傾斜角度を切り替え可能に構成されており、
前記制御装置は、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のうち前記自車両の通行帯として設定されている側に配置されるものの前記傾斜角度が相対的に大きくなるように前記ランプユニットを制御して前記配光パターンを形成させる、
車両用灯具システム。
前記制御装置は、運転者による手動での切り替え、ＧＰＳによる自車位置検知結果に基づく地図データの参照、若しくは前記自車両の前方を撮影した画像を用いた画像認識処理のいずれかに基づいて前記自車両の通行帯を判断する、
請求項１に記載の車両用灯具システム。
前記自車両の前方を撮影して画像を生成して当該画像に対する画像認識処理を行う撮像ユニットを更に含み、
前記歩行者の有無の判断並びに前記通行帯の判断は、前記撮像ユニットによる検出結果に基づいて前記制御装置により実行される、
請求項１又は２に記載の車両用灯具システム。
前記ランプユニットは、光源と当該光源から入射する光を用いて前記配光パターンに対応する像を形成する液晶素子を含み、
前記液晶素子は、前記光の透過率を個別に制御可能な複数の画素領域を有しており、当該複数の画素領域のうちの少なくとも一部同士を相互に分離する複数の境界が前記明暗境界線に対応した直線状に設けられている、
請求項１～３の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
前記制御装置は、前記自車両の現在位置の道路の属性が市街地に該当し、かつ前記自車両の前方に歩行者が存在する場合に、前記配光パターンを前記ランプユニットに形成させる、
請求項１～４の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
選択的な光照射を実行可能なランプユニットと当該ランプユニットの動作を制御する制御装置とを含み、自車両の前方へ光照射を行う車両用灯具システムにおける制御方法であって、
前記制御装置が、前記自車両の前方に歩行者が存在する場合に、前記自車両の車幅方向の中央を基準にした左前方及び右前方の双方に対して、当該中央から離れるほど鉛直方向の高さが高くなるように傾斜した明暗境界線を含む配光パターンであって当該明暗境界線の上側領域が相対的に暗く下側領域が相対的に明るい配光パターンを前記ランプユニットに形成させるものであって、
前記ランプユニットは、前記配光パターンにおける前記明暗境界線として、前記自車両の左前方において当該自車両側から見て左上がりに傾斜する第１明暗境界線と、前記自車両の右前方において当該自車両側から見て右上がりに形成される第２明暗境界線とを形成可能に構成されているとともに、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のそれぞれの傾斜角度を切り替え可能に構成されており、
前記制御装置は、前記第１明暗境界線と前記第２明暗境界線のうち前記自車両の通行帯として設定されている側に配置されるものの前記傾斜角度が相対的に大きくなるように前記ランプユニットを制御して前記配光パターンを形成させる、
車両用灯具システムの制御方法。