JP7392614B2 - 自転車の前方照明装置及び前方照明方法 - Google Patents

Description

本発明は、自転車の前方照明装置及び前方照明方法に関する。

特許文献１には、自転車の走行速度に応じて、前照灯による照明光の照射パターンを変更することが記載されている。

特表２０２０－５１５４６７号公報 特開２０１９－２１９５１３号公報

運転者に、路面上に存在する段差等の障害物を運転者に知らせることができる自転車の前方照明装置及び前方照明方法の登場が望まれている。

本発明は、路面上に存在する障害物を運転者に適切に知らせることができる自転車の前方照明装置及び前方照明方法を提供することを目的とする。

本発明は、自転車の前方に投射すべき画像を示す画像データを生成する画像生成部と、前記画像データに基づく画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部に表示された画像を前記自転車の前方の路面に投射する光学系と、前記自転車のペダルの角加速度を検出する第１のセンサと、前記自転車の運転者がサドルに座っているか否かを検出する第２のセンサと、前記第１のセンサによって検出された角加速度が閾値以上であるとき、前記光学系によって前記路面に投射すべき照明光内にグリッド画像を含む画像データを生成するよう前記画像生成部を制御し、かつ、前記第２のセンサによって前記運転者が前記サドルに座っているか否かに応じて前記照明光内の前記グリッド画像の位置を異ならせるよう、前記グリッド画像の投射位置を決定する制御装置とを備える自転車の前方照明装置を提供する。

本発明は、第１のセンサが自転車のペダルの角加速度を検出し、第２のセンサが前記自転車の運転者がサドルに座っているか否かを検出し、前記第１のセンサによって角加速度が閾値以上であることが検出され、前記第２のセンサによって前記運転者が前記サドルに座っていないことが検出されたとき、画像生成部が、路面に投射すべき画像を示す画像データとして、照明光内の第１の位置にグリッド画像を配置した第１の画像データを生成し、前記第１のセンサによって角加速度が閾値以上であることが検出され、前記第２のセンサによって前記運転者が前記サドルに座っていることが検出されたとき、前記画像生成部が、前記自転車の前方の路面に投射すべき画像を示す画像データとして、前記照明光内の前記第１の位置よりも前記運転者から離れた側の第２の位置に前記グリッド画像を配置した第２の画像データを生成し、画像表示部が前記第１または第２の画像データに基づく画像を表示し、光学系が前記画像表示部に表示された画像を前記路面に投射する自転車の前方照明方法を提供する。

本発明の自転車の前方照明装置及び前方照明方法によれば、路面上に存在する障害物を運転者に適切に知らせることができる。

第１、第２、第６実施形態の前方照明装置を示すブロック図である。 各実施形態の前方照明装置が自転車に搭載されている状態を示す概念図である。 グリッド画像が段差に投射されて歪んでいる状態を示す図である。 第１実施形態の前方照明装置の動作及び第１実施形態の前方照明方法を示すフローチャートである。 運転者が立ちこぎしていて、自転車の速度が第１の速度である場合の照明光内でのグリッド画像の投射位置の一例を示す図である。 運転者が立ちこぎしていて、自転車の速度が第１の速度よりも速い第２の速度である場合の照明光内でのグリッド画像の投射位置の一例を示す図である。 運転者がサドルに座っていて、自転車の速度が第１の速度である場合の照明光内でのグリッド画像の投射位置の一例を示す図である。 運転者がサドルに座っていて、自転車の速度が第２の速度である場合の照明光内でのグリッド画像の投射位置の一例を示す図である。 第１実施形態の前方照明装置が備える重量センサを、前方側の第１の重量センサと後方側の第２の重量センサとの２つで構成した変形例を示す概念図である。 図７に示す変形例の前方照明装置の動作及び前方照明方法を示すフローチャートである。 ハンドルが左側に揺れて、照明光の投射位置が左側にずれた状態を示す図である。 第２実施形態の前方照明装置及び前方照明方法の第２の具体例によってグリッド画像の投射位置が補正された状態を示す図である。 第２実施形態の前方照明装置の第１の具体例の動作及び第２実施形態の前方照明方法の第１の具体例を示すフローチャートである。 第２実施形態の前方照明装置の第２の具体例の動作及び第２実施形態の前方照明方法の第２の具体例を示すフローチャートである。 第３実施形態の前方照明装置を示すブロック図である。 第３実施形態の前方照明装置及び前方照明方法によって注意を促すためのマークをグリッド画像に重畳した状態を示す図である。 第３実施形態の前方照明装置及び前方照明方法によって注意を促すためのマーク及び回避方向マークをグリッド画像に重畳した状態を示す図である。 第３実施形態の前方照明装置及び前方照明方法によって注意を促すためのマークをグリッド画像に重畳し、ブレーキ推奨マークを照明光内に重畳した状態を示す図である。 第３実施形態の前方照明装置の動作及び第３実施形態の前方照明方法を示すフローチャートである。 第４実施形態の前方照明装置を示すブロック図である。 第４実施形態の前方照明装置及び前方照明方法によって、赤外線画像よりなるグリッド画像を含む照明光を投射した状態を示す図である。 第４実施形態の前方照明装置及び前方照明方法によって、赤外線画像よりなるグリッド画像を含む照明光を投射し、グリッド画像に注意を促すためのマークを重畳した状態を示す図である。 第５実施形態の前方照明装置を示すブロック図である。 第５実施形態の前方照明装置の動作及び第５実施形態の前方照明方法を示すフローチャートである。 ハンドルの向きのみに基づいて推定した自転車が進む方向と、自転車の車体が右に傾けられて実際に自転車が進む方向であると推定される方向とが異なる場合を示す図である。 第６実施形態の前方照明装置の動作及び第６実施形態の前方照明方法を示すフローチャートである。

以下、各実施形態の自転車の前方照明装置及び前方照明方法について、添付図面を参照して説明する。各実施形態の自転車の前方照明装置及び前方照明方法において、共通部分の説明を省略し、相違点を中心に説明することがある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態の前方照明装置及び前方照明方法は、運転者が自転車をどのように運転するかによって決まる自転車の走行状態に応じて、路面上に存在する段差等の障害物を運転者に適切に知らせるための望ましい構成または手順を示す。運転者は、夜間に自転車で道路等を走行しているとする。障害物には、路面に形成されている凹みも含まれる。

図１に示すように、第１実施形態の前方照明装置は、投射装置１０、角加速度センサ２０（第１のセンサ）、重量センサ３０（第２のセンサ）を備える。図２に示すように、投射装置１０は、自転車１００のハンドル１０１に取り付けられている。投射装置１０は、ハンドル１０１の左右方向の中央部に取り付けられているのがよい。角加速度センサ２０は、ペダル１０３の回転中心であるペダル１０３の根元部に取り付けられている。重量センサ３０は、サドル１０２の下面に取り付けられている。

図１に戻り、投射装置１０は、３次元（３Ｄ）加速度センサ１１（第３のセンサ）、制御装置１２、画像生成部１３、画像表示部１４、光学系１５を備える。制御装置１２は、中央処置装置（ＣＰＵ）とメモリとを有するマイクロコンピュータで構成することができる。制御装置１２には、３Ｄ加速度センサ１１によって検出された３次元の加速度を示す値、角加速度センサ２０によって検出された角加速度を示す値、重量センサ３０によって検出された重量を示す値が入力される。

画像生成部１３は、制御装置１２による制御に基づいて、任意の画像データを生成する。画像表示部１４は、制御装置１２による制御に基づいて、画像生成部１３より供給される画像データに基づく画像を表示する。画像表示部１４は、一例としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子等の液晶表示素子である。

光学系１５は投射レンズを含み、画像表示部１４に表示された画像を自転車１００の前方の路面に投射する。光学系１５は、投射装置１０によって投射する画像の路面上のフォーカスを調整するために、フォーカスレンズを含むことが好ましい。光学系１５がフォーカスレンズを含むとき、制御装置１２は、フォーカスレンズを動かすよう光学系１５を制御する。

図２に示すように、投射装置１０は、自転車１００の前方の路面に照明光４０を投射する。照明光４０は可視光画像であって、一例として白色光である単一色の画像でよい。投射装置１０は、路面に向けて円形の照明光４０を投射するので、路面上の照明光４０の照射領域は楕円形となる。画像表示部１４における画素領域は矩形であるので、投射装置１０は、路面に向けて矩形の照明光を投射してもよい。

制御装置１２は、白色の円の一部にグリッド画像４１を配置した画像を示す画像データを生成するよう画像生成部１３を制御することがある。グリッド画像４１は注意画像の一例である。画像生成部１３がグリッド画像４１を含む照明光４０を示す画像データを生成すれば、路面上の照明光４０には、グリッド画像４１が投射される。グリッド画像４１は、円形でもよいし、楕円形でもよいし、２つの等しい長さの平行線の各端部を半円で連結した角丸長方形（いわゆる長丸）でもよいし、矩形状でもよい。図２では、グリッド画像４１を、自転車１００の運転者から見て左右方向に長い楕円形としている。

図２に示すように、路面に例えば断面三角形状の段差８０が存在しており、グリッド画像４１が段差８０に重なるように投射されたとする。すると、図３に示すように、グリッド画像４１の格子形状に歪みが現れるので、運転者は段差８０の存在を容易に認識することが可能となる。このとき、グリッド画像４１を投射すべき位置は、運転者が自転車１００をどのように運転するかによって異ならせることが好ましい。また、グリッド画像４１を常時投射する必要はなく、運転者による自転車１００の運転の仕方に応じてグリッド画像４１を投射することが好ましい。

図４に示すフローチャートを用いて、第１実施形態の前方照明装置の動作及び第１実施形態の前方照明方法を説明する。運転者は夜間に自転車１００で道路等を走行しており、投射装置１０は電源がオンされて処理が開始されると、照明光４０を路面に投射する。運転者が投射装置１０によって照明光４０を投射するよう手動操作してもよいし、図示しない明るさセンサが夜間であることを検出したときに投射装置１０が照明光４０を自動的に投射するように構成されていてもよい。

図４において、制御装置１２は、ステップＳ１にて、角加速度センサ２０から入力された角加速度を示す値に基づき、自転車１００の角加速度が閾値以上であるか否かを判定する。角加速度が閾値以上であるということは、運転者がペダル１０３を踏み込んで加速しようとしているということである。角加速度が閾値以上でなければ（NO）、制御装置１２は、ステップＳ２にて、グリッド画像４１を含まない照明光４０を路面に投射して、処理をステップＳ１に戻す。

自転車１００が加速するとき、路面に段差８０等の障害物が存在すると、運転者は障害物を避けるとか障害物の手前で減速するという対応が難しく事故が発生しやすい。そこで、制御装置１２は、ステップＳ１にて角加速度が閾値以上であれば（YES）、ステップＳ３以降の処理を実行させる。

制御装置１２は、ステップＳ３にて、３Ｄ加速度センサ１１によって検出された加速度に基づき、自転車１００の速度を取得する。制御装置１２は、加速度を積分することによって自転車１００の速度を取得する。自転車１００が速度計を備えるか、前方照明装置が速度センサを備える場合には、制御装置１２は、速度計または速度センサが検出した自転車１００の速度を取得してもよい。即ち、第３のセンサは、３Ｄ加速度センサであってもよいし速度センサであってもよい。

制御装置１２は、ステップＳ４にて、重量センサ３０によって検出された重量を示す値に基づいて、運転者が立ちこぎしているか否かを判定する。重量センサ３０の代わりに接触センサによって、運転者がサドル１０２に座っているか否かを判定してもよい。

ステップＳ４にて運転者が立ちこぎしていれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ５にて、立ちこぎしている場合のグリッド画像４１の投射位置の補正値を設定して、処理をステップＳ７に移行させる。運転者が立ちこぎしていなければ（NO）、制御装置１２は、ステップＳ６にて、運転者がサドル１０２に座っている場合のグリッド画像４１の投射位置の補正値を設定して、処理をステップＳ７に移行させる。

ステップＳ６における運転者がサドル１０２に座っている場合の補正値は０であってもよい。運転者の身長または座高のような運転者の体形に関する情報が予め設定されている場合には、制御装置１２は、ステップＳ５またはＳ６にて、運転者の体形に応じて補正値を設定してもよい。

制御装置１２は、ステップＳ７にて、照明光４０内でのグリッド画像４１の投射位置を決定する。このとき、制御装置１２は、ステップＳ３にて取得した自転車１００の速度が速いほど、グリッド画像４１の投射位置を運転者から離れる方向の位置とすることが好ましい。続けて、制御装置１２は、ステップＳ８にて、グリッド画像４１を含む照明光４０を投射して、処理をステップＳ９に移行させる。

制御装置１２は、照明光４０内でのグリッド画像４１の投射位置に応じて、グリッド画像４１が路面上で合焦した状態で投射されるように、光学系１５のフォーカスレンズの光軸方向の位置を調整することが好ましい。

図５Ａ及び図５Ｂは、運転者が立ちこぎしている場合であって、自転車１００の速度に応じて照明光４０内でのグリッド画像４１の投射位置を異ならせていることを示している。運転者が立ちこぎをして自転車１００を加速しようとしている場合には、運転者は比較的に自転車１００に近い路面を見る傾向となる。そこで、制御装置１２は、グリッド画像４１を照明光４０内で比較的に運転者に近い側の位置に位置させるのがよい。

このとき、グリッド画像４１の投射位置を、図５Ｂに示すように自転車１００の速度が速いほど運転者から離れる方向の位置とし、図５Ａに示すように自転車１００の速度が遅いほど運転者に近付く方向の位置とするのがよい。図５Ａは、運転者が立ちこぎをしているときの第１の速度におけるグリッド画像４１の投射位置（第１の位置）の一例である。図５Ｂは、運転者が立ちこぎをしているときの第１の速度より遅い第２の速度におけるグリッド画像４１の投射位置（第２の位置）の一例である。図５Ａ及び図５Ｂは、運転者が立ちこぎをしているときに画像生成部１３が生成する第１の画像データに相当する画像である。

図６Ａ及び図６Ｂは、運転者がサドル１０２に座っている場合であって、自転車１００の速度に応じて照明光４０内でのグリッド画像４１の投射位置を異ならせていることを示している。運転者がサドル１０２に座って自転車１００を加速しようとしている場合には、運転者は比較的に自転車１００から離れた路面を見る傾向となる。そこで、制御装置１２は、グリッド画像４１を照明光４０内で、運転者が立ちこぎをしている場合よりも、運転者から離れた側の位置に位置させるのがよい。

このとき、グリッド画像４１の投射位置を、図６Ｂに示すように自転車１００の速度が速いほど運転者から離れる方向の位置とし、図６Ａに示すように自転車１００の速度が遅いほど運転者に近付く方向の位置とするのがよい。図６Ａは、運転者がサドル１０２に座っているときの第１の速度におけるグリッド画像４１の投射位置（第３の位置）の一例である。図６Ｂは、運転者がサドル１０２に座っているときの第１の速度より遅い第２の速度におけるグリッド画像４１の投射位置（第４の位置）の一例である。図６Ａ及び図６Ｂは、運転者がサドル１０２に座っているときに画像生成部１３が生成する第２の画像データに相当する画像である。

図４に戻り、制御装置１２は、ステップＳ９にて、投射装置１０の電源がオフされたか否かを判定する。投射装置１０の電源がオフされなければ（NO）、制御装置１２は、処理をステップＳ１に戻して、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。投射装置１０の電源がオフされれば（YES）、制御装置１２は、照明光４０を投射する処理を終了させる。

第１実施形態の変形例として、図７に示すように、重量センサ３０を、前方側の第１の重量センサ３０ａと後方側の第２の重量センサ３０ｂとの２つで構成してもよい。この変形例においては、重量センサ３０の代わりに接触センサを用いることはできない。第１の重量センサ３０ａが第２の重量センサ３０ｂよりも大きな値を検出する場合には、運転者は前傾（前かがみ）の状態であると考えられる。第２の重量センサ３０ｂが第１の重量センサ３０ａよりも大きな値を検出する場合には、運転者は体を起こしている状態であると考えられる。

運転者がサドル１０２に座っていて前傾の状態と体を起こしている状態とでは視線の位置が異なるので、照明光４０内でのグリッド画像４１の投射位置を異ならせることが好ましい。

図８に示すフローチャートを用いて、前方照明装置が第１の重量センサ３０ａと第２の重量センサ３０ｂとを備える場合の動作及び前方照明方法を説明する。図８において、図４と同一の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８において、ステップＳ４にて運転者が立ちこぎしていなければ（NO）、制御装置１２は、ステップＳ１１にて、運転者の姿勢は前傾であるか否かを判定する。運転者の姿勢が前傾であれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ６０１にて、運転者がサドル１０２に座っていて運転者の姿勢が前傾である場合のグリッド画像４１の投射位置の補正値を設定して、処理をステップＳ７に移行させる。運転者の姿勢が前傾でなければ（NO）、制御装置１２は、ステップＳ６０２にて、運転者がサドル１０２に座っていて運転者の姿勢が体を起こしている場合のグリッド画像４１の投射位置の補正値を設定して、処理をステップＳ７に移行させる。

制御装置１２は、ステップＳ６０１では、グリッド画像４１を照明光４０内で比較的に運転者に近付く方向の位置となるように補正値を設定する。制御装置１２は、ステップＳ６０２では、グリッド画像４１を照明光４０内で比較的に運転者から離れる方向の位置となるように補正値を設定する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の前方照明装置の構成は、図１に示す第１実施形態の前方照明装置の構成と同じである。自転車１００が走行するときの姿勢は不安定であり、ハンドル１０１は上下左右に揺れる。運転者がペダル１０３をこぐときに自転車１００が左右に揺れて、ハンドル１０１が左右に傾くことがある。従って、投射装置１０の光軸がぶれ、グリッド画像４１の投射位置がずれてしまって、障害物の視認性が悪化することがある。

そこで、第２実施形態の前方照明装置及び前方照明方法は、第１実施形態の構成または手順に加えて、ハンドル１０１（投射装置１０）が左右に揺れたり傾いたりしたとしても、グリッド画像４１の投射位置を補正するように構成している。

図９Ａにおいて、グリッド画像４１を含む照明光４０の路面上の投射位置が右側の一点鎖線で示す位置であるとき、ハンドル１０１が左側に揺れると、照明光４０の投射位置が左側にずれる。これに合わせて、グリッド画像４１の投射位置が破線で示すように左側にずれる。

図１０及び図１１に示すフローチャートを用いて、第２実施形態の前方照明装置の動作及び第２実施形態の前方照明方法を説明する。図１０は第２実施形態の第１の具体例であり、図１１は第２実施形態の第２の具体例である。第２実施形態の第１の具体例を実現するために、光学系１５は、ビデオカメラが備える手振れ補正レンズと同様の画像ぶれ補正レンズを備える。

第２実施形態の第１の具体例は、図４または図８に示すフローチャートで示される処理に、図１０に示すステップＳ２１～Ｓ２４を加えた処理を実行する。ステップＳ２３はステップＳ７の直後に設ければよいし、ステップＳ２１及びＳ２２は、ステップＳ７の前後の任意の位置に設けられていればよい。図１０においては、ステップＳ２１～Ｓ２４の処理をステップＳ７とステップＳ８との間に設けた例を示している。

図１０において、制御装置１２は、ステップＳ２１にて、３Ｄ加速度センサ１１から水平面内の左右方向の傾きを取得する。制御装置１２は、ステップＳ２２にて、傾きが閾値以上であるか否かを判定する。傾きが閾値以上でなければ（NO）、制御装置１２は処理をステップＳ８に移行させる。傾きが閾値以上であれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ２３にて、画像ぶれ補正レンズの左右方向の補正値を計算する。画像ぶれ補正レンズの左右方向の補正値とは、ハンドル１０１の左右方向の傾きに伴うグリッド画像４１の左右方向への投射位置のずれ量を打ち消すことができる補正値である。

制御装置１２は、ステップＳ２４にて、画像ぶれ補正レンズを補正値だけ左右方向に移動させて、ステップＳ７で決定したグリッド画像４１の左右方向への投射位置を補正してステップＳ８に移行させる。画像ぶれ補正レンズによる図１０に示す処理によって、グリッド画像４１を含む照明光４０全体の投射位置が補正される。照明光４０の投射位置は、ハンドル１０１が左側に揺れていない場合の投射位置に維持される。

第２実施形態の第２の具体例は、画像ぶれ補正レンズを用いた光学式の画像ぶれ補正に代えて、画像生成部１３がグリッド画像４１を含む照明光４０の画像データを生成する際に照明光４０内でのグリッド画像４１の位置を補正する。第２の具体例は、ビデオカメラで採用されることがある電子式の手振れ補正と同様の方法でグリッド画像４１の位置を補正する。

第２実施形態の第２の具体例は、図４または図８に示すフローチャートで示される処理に、図１１に示すステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２５、及びＳ２６を加えた処理を実行する。ステップＳ２６はステップＳ７の直後に設ければよいし、ステップＳ２１、Ｓ２２、及びＳ２５は、ステップＳ７の前後の任意の位置に設けられていればよい。図１１においては、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２５、及びＳ２６の処理をステップＳ７とステップＳ８との間に設けた例を示している。

図１１において、ステップＳ２１及びＳ２２の処理は図１０で説明したとおりである。ステップＳ２２にて傾きが閾値以上であれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ２５にて、傾きに合わせてグリッド画像４１の補正位置を計算する。グリッド画像４１の補正位置は、照明光４０内での座標によって表される。グリッド画像４１の補正位置は、グリッド画像４１の左右方向への投射位置のずれ量を打ち消すことができる補正位置である。

制御装置１２は、ステップＳ２６にて、ステップＳ７で決定した照明光４０内のグリッド画像４１の投射位置を補正位置に置換してステップＳ８に移行させる。

第２の具体例においては、グリッド画像４１の照明光４０内での位置を補正する図１１に示す処理によって、図９Ｂに示すように、照明光４０の投射位置が左側にずれるものの、グリッド画像４１の投射位置が左側にずれず、ハンドル１０１が左側に揺れていない場合の投射位置に維持される。

＜第３実施形態＞
図１２は第３実施形態の前方照明装置を示す。第３実施形態の前方照明装置において、図１に示す第１実施形態の前方照明装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第３実施形態の前方照明装置における投射装置１０は、路面に投射された照明光４０を含む領域を撮影するカメラ１６を備える。

第３実施形態の前方照明装置及び前方照明方法は、第１実施形態の構成または手順に加えて、運転者にさらに注意を促すためのマークを路面に投射するように構成している。

図１２において、制御装置１２は、カメラ１６が路面に投射されたグリッド画像４１を撮影した撮影画像を解析して、段差等の障害物の高さを検出する。障害物の高さは、図３に示すようなグリッド画像４１の格子形状の歪みの大きさで推定することが可能である。障害物が凹みであるときには、制御装置１２は、凹みの深さを検出する。ここでは障害物が段差である場合を例とする。

制御装置１２は、障害物の高さが所定の高さ以上であるとき、図１３に示すように、グリッド画像４１に注意を促すためのマーク４２を重畳するよう画像生成部１３を制御する。マーク４２は注意画像の他の一例である。制御装置１２は、グリッド画像４１のうち、障害物の高さが所定の高さ以上となっている箇所にマーク４２を重畳するよう画像生成部１３を制御すればよい。

カメラ１６が路面に投射されたグリッド画像４１を撮影するとき、グリッド画像４１が明瞭に撮影されるように、路面と異なる色または明るさとするのがよい。路面がコンクリートで白っぽいときには、グリッド画像４１を黒くしたり、暗くしたりするのがよい。路面がアスファルトで黒っぽいときには、グリッド画像４１を白くしたり、明るくしたりするのがよい。マーク４２は、目立つような色または明るさとするのがよい。障害物がマーク４２で覆われて障害物の視認を妨げないように、マーク４２は透明または半透明であるのがよい。

図１４に示すように、制御装置１２は、マーク４２に加えて、自転車１００が障害物を回避する方向を示す例えば矢印の回避方向マーク４３を重畳するよう画像生成部１３を制御してもよい。図１５に示すように、制御装置１２は、マーク４２に加えて、自転車１００のブレーキをかけるべきであることを示すブレーキ推奨マーク４４を照明光４０内に重畳するよう画像生成部１３を制御してもよい。回避方向マーク４３及びブレーキ推奨マーク４４も注意画像の例である。回避方向マーク４３及びブレーキ推奨マーク４４も透明または半透明であるのがよい。

第３実施形態は、図４または図８に示すフローチャートで示される処理に、図１６に示すステップＳ３１～Ｓ３３を加えた処理を実行する。ステップＳ３１～Ｓ３３は、ステップＳ８とステップＳ９との間に設けられていればよい。

制御装置１２は、ステップＳ３１にて、カメラ１６が撮影したグリッド画像４１に基づいて障害物の高さを推定する。制御装置１２は、ステップＳ３２にて、障害物の高さが所定の高さ以上であるか否かを判定する。障害物の高さが所定の高さ以上でなければ（NO）、制御装置１２は、処理をステップＳ９に移行させる。障害物の高さが所定の高さ以上であれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ３３にて、グリッド画像４１にマーク４２を重畳するよう画像生成部１３を制御して、処理をステップＳ９に移行させる。

制御装置１２は、ステップＳ３３にて、マーク４２に加えてグリッド画像４１に回避方向マーク４３を重畳してもよいし、照明光４０内にブレーキ推奨マーク４４を重畳してもよい。

図１６において、障害物が凹みである場合には、制御装置１２は、ステップＳ３１にて、障害物の深さを推定し、ステップＳ３２にて、障害物の深さが所定の深さ以上であるか否かを判定すればよい。

＜第４実施形態＞
図１７は第４実施形態の前方照明装置を示す。第４実施形態の前方照明装置において、図１に示す第１実施形態の前方照明装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第４実施形態の前方照明装置における投射装置１０は、路面に赤外線画像よりなるグリッド画像４１を投射する。投射装置１０は、路面に投射された照明光４０を含む領域を撮影する赤外線カメラ１７を備える。

可視光画像よりなる照明光４０と赤外線画像よりなるグリッド画像４１とが混在した投射画像を生成する構成は、画像生成部１３及び画像表示部１４の部分に特許文献２に記載の技術を採用することによって実現することができる。画像表示部１４は、可視光画像表示用の液晶表示素子と、赤外線画像表示用の液晶表示素子とを含んで構成すればよい。

図１８Ａに示すように、第４実施形態の前方照明装置及び前方照明方法によれば、可視光画像よりなる照明光４０内に赤外線画像よりなるグリッド画像４１ｉｒが投射される。可視光画像よりなるグリッド画像４１に代えて赤外線画像よりなるグリッド画像４１ｉｒとすることにより、路面に例えば交通情報が描かれている場合に、交通情報の視認性を悪化させることがない。

第４実施形態の前方照明装置及び前方照明方法において、路面上に障害物が存在するときには、図１８Ｂに示すように、可視光画像よりなるマーク４５を重畳するよう画像生成部１３を制御する。マーク４５は、図１３に示す注意を促すためのマーク４２と同様の注意画像である。マーク４５は透明または半透明であるのがよい。運転者は、マーク４５によって障害物の存在を認識することができる。マーク４５は、障害物に重畳されるように路面に投射されるのがよい。

＜第５実施形態＞
図１９は第５実施形態の前方照明装置を示す。第５実施形態の前方照明装置において、図１に示す第１実施形態の前方照明装置または図１２に示す第３実施形態の前方照明装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

投射装置１０は、カメラ１６、ＧＮＳＳ受信部１８、通信部１９を備える。投射装置１０は、ネットワーク５０を介してサーバ６０と通信するように構成されている。サーバ６０は、制御装置６１、記憶部６２、通信部６３を備える。ネットワーク５０は一例としてインターネットである。

ＧＮＳＳ受信部１８は、全地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）用の３つ以上の衛星からの電波を受信する。ＧＮＳＳは、一例としてＧＰＳ（Global Positioning System）である。制御装置１２は、ＧＮＳＳ受信部１８が受信した３つ以上の衛星からの電波を受信したＧＮＳＳ信号を用いて、前方照明装置（投射装置１０）の位置情報を算出する。制御装置１２は、自転車１００が走行している道路における現在位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部として機能する。位置情報取得部を制御装置１２と独立して設けてもよい。

第１～第４実施形態においては、図４または図８のステップＳ１で、自転車１００の角加速度が閾値以上であって、運転者が自転車１００を加速しようとしていると判定されるときに、投射装置１０はグリッド画像４１を路面に投射する。第３実施形態においては、グリッド画像４１の撮影画像を解析して障害物の高さを検出する。このような処理を実行するには所定の電力を必要とするので、前方照明装置が備える図示していない電池を消耗させる。

そこで、投射装置１０は、障害物が存在する位置のみでグリッド画像４１（またはマーク４２等のマーク）を路面に投射することが好ましい。サーバ６０の記憶部６２には、自転車１００が走行するルート情報が記憶されている。ルート情報は少なくとも緯度及び経度情報を含む。ルート情報は、路面に障害物が存在することを示す障害物情報を含むことがある。障害物情報を含むルート情報は例えば次のように構成すればよい。ある緯度及び経度の位置には障害物が存在しないときには、緯度及び経度情報に値０を対応付け、他のある緯度及び経度の位置には障害物が存在するときには、緯度及び経度情報に値１を対応付ければよい。

第５実施形態の前方照明装置は、自転車１００が現在走行している道路のルート情報が記憶部６２に記憶されており、そのルート情報が障害物情報を含む場合は、障害物が存在する位置のみで路面にグリッド画像４１を投射する。

また、第５実施形態の前方照明装置は、自転車１００が、ルート情報が記憶部６２に記憶されていない道路を走行している場合には、ルート情報（緯度及び経度情報）をサーバ６０に送信する。このとき、第５実施形態の前方照明装置は、路面上の障害物を検出していないときには緯度及び経度情報に値０を対応付けてサーバ６０に送信し、路面上の障害物を検出したときには緯度及び経度情報に障害物情報として値１を対応付けてサーバ６０に送信する。ルート情報を受信したサーバ６０の制御装置６１は、ルート情報を記憶部６２に記憶させる。記憶部６２には、自転車１００が走行する道路のルート情報が蓄積される。

図２０に示すフローチャートを用いて、第５実施形態の前方照明装置の動作及び第５実施形態の前方照明方法を説明する。図２０において、図４と同一の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２０において、制御装置１２は、ステップＳ５１にて、ＧＮＳＳ受信部１８が受信したＧＮＳＳ信号に基づいて、自転車１００が現在走行している道路の現在位置の位置情報を取得する。制御装置１２は、ステップＳ５２にて、サーバ６０と通信する。制御装置１２は、ステップＳ５３にて、記憶部６２に自転車１００が走行している道路に対応するルート情報が記憶されているか否かを判定する。ルート情報が記憶されていなければ（NO）、制御装置１２は処理をステップＳ１に移行させる。

ステップＳ５３にてルート情報が記憶されていれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ５４にて、現在走行している位置のすぐ先に障害物情報があるか否かを判定する。障害物情報がなければ（NO）、制御装置１２は、ステップＳ５５にて、グリッド画像４１を含まない照明光４０を路面に投射して、処理をステップＳ５１に戻す。

ステップＳ５４にて障害物情報があれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ５６にて、グリッド画像４１を含む照明光４０を投射して、処理をステップＳ９に移行させる。

記憶部６２にルート情報が記憶されておらず、制御装置１２が処理をステップＳ１に移行させたときには、制御装置１２は、図４と同様に、ステップＳ１～Ｓ８の処理を実行させる。

第５実施形態においては、制御装置１２は、ステップＳ８に続けて、ステップＳ５７にて、カメラ１６の撮影画像に基づいて障害物を検出したか否かを判定する。障害物を検出すれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ５８にて、障害物情報を含むルート情報をサーバ６０に送信して処理をステップＳ９に移行させる。障害物を検出しなければ（NO）、制御装置１２は、ステップＳ５９にて、障害物情報を含まないルート情報をサーバ６０に送信して処理をステップＳ９に移行させる。

図２０では図示していないが、サーバ６０にルート情報が送信された場合には、サーバ６０の制御装置６１は、障害物情報を含むルート情報または障害物情報を含まないルート情報を記憶部６２に記憶させる。

図２０に示すフローチャートにおいては、ステップＳ５３にて記憶部６２にルート情報が記憶されていないと判定されたら、自転車の走行状態が第１実施形態で説明した所定の条件に合致するときのみ、投射装置１０は自転車１００の前方の路面にグリッド画像４１を投射している。

ステップＳ５３にて記憶部６２にルート情報が記憶されていないと判定されたら、投射装置１０は自転車の走行状態にかかわらずグリッド画像４１を投射してもよい。この場合、自転車１００がサーバ６０にルート情報が記憶されていない道路を走行するときには電池を消耗することになるが、サーバ６０にルート情報が蓄積されていけば、電池の消耗を抑えることができる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態の前方照明装置の構成は、図１に示す第１実施形態の前方照明装置の構成と同じである。自転車１００が左右に曲がるとき、ハンドル１０１を回すと同時に車体を傾けることがある。自転車１００が車体を傾けながら左右に曲がると、自転車１００が曲がって進む方向はハンドル１０１が向いている方向とは一致しない。従って、ハンドル１０１の向きのみで照明光４０内のグリッド画像４１の投射位置を決定すると、自転車１００が進む方向とは異なる方向にグリッド画像４１が投射されてしまうことがある。

図２１において、破線の矢印で示す方向ＤＲ１は、ハンドル１０１の向きのみに基づいて自転車１００が進む方向を推定した場合の方向を示す。実線の矢印で示す方向ＤＲ２は、自転車１００が車体を右に傾けたときに、実際に自転車１００が進む方向であると推定される方向である。図２１に示すように、方向ＤＲ１と方向ＤＲ２とに閾値以上の差が存在する場合には、グリッド画像４１の投射位置を補正することが好ましい。

第６実施形態は、図４または図８に示すフローチャートで示される処理に、図２２に示すステップＳ６１～Ｓ６３を加えた処理を実行する。ステップＳ６３はステップＳ７の直後に設ければよいし、ステップＳ６１及びＳ６２は、ステップＳ７の前後の任意の位置に設けられていればよい。図２２においては、ステップＳ６１～Ｓ６３の処理をステップＳ７とステップＳ８との間に設けた例を示している。

制御装置１２は、ステップＳ６１にて、３Ｄ加速度センサ１１によって検出された加速度に基づき、ハンドル１０１の水平面内での回転情報と車体の鉛直方向に対する傾き情報を取得する。制御装置１２は、ステップＳ６２にて、ハンドル１０１の回転情報に基づき推定される自転車１００の進行方向と、車体の傾き情報に基づき推定される自転車１００の進行方向との差が閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ６２にて差が閾値以上でなければ（NO）、制御装置１２は処理をステップＳ８に移行させる。差が閾値以上であれば（YES）、制御装置１２は、ステップＳ６３にて、グリッド画像４１の投射位置を、ハンドル１０１の回転情報と車体の傾き情報とで推定される進行方向へと補正して、処理をステップＳ８に移行させる。

本発明は以上説明した第１～第６実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。第１～第６実施形態は、組み合わせることによって矛盾が生じない限り、任意に組み合わせが可能である。

１０ 投射装置
１１ ３次元加速度センサ１１（第３のセンサ）
１２ 制御装置
１３ 画像生成部
１４ 画像表示部
１５ 光学系
１６ カメラ
１７ 赤外線カメラ
１８ ＧＮＳＳ受信部
１９ 通信部
２０ 角加速度センサ２０（第１のセンサ）
３０ 重量センサ３０（第２のセンサ）
３０ａ 第１の重量センサ
３０ｂ 第２の重量センサ
４０ 照明光
４１，４１ｉｒ グリッド画像
４２，４５ マーク
４３ 回避方向マーク
４４ ブレーキ推奨マーク
６０ サーバ
８０ 段差（障害物）
１００ 自転車
１０１ ハンドル
１０２ サドル
１０３ ペダル

Claims (4)

1. 自転車の前方に投射すべき画像を示す画像データを生成する画像生成部と、
   前記画像データに基づく画像を表示する画像表示部と、
   前記画像表示部に表示された画像を前記自転車の前方の路面に投射する光学系と、
   前記自転車のペダルの角加速度を検出する第１のセンサと、
   前記自転車の運転者がサドルに座っているか否かを検出する第２のセンサと、
   前記第１のセンサによって検出された角加速度が閾値以上であるとき、前記光学系によって前記路面に投射すべき照明光内にグリッド画像を含む画像データを生成するよう前記画像生成部を制御し、かつ、前記第２のセンサによって前記運転者が前記サドルに座っているか否かに応じて前記照明光内の前記グリッド画像の位置を異ならせるよう、前記グリッド画像の投射位置を決定する制御装置と、
   を備える自転車の前方照明装置。
2. 前記自転車の速度を検出するための第３のセンサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第３のセンサによって検出された値に基づき、前記自転車の速度が速いほど前記照明光内の前記グリッド画像の投射位置を前記運転者から離れる方向の位置とする
   請求項１に記載の自転車の前方照明装置。
3. 前記第２のセンサは、前記サドルの下面で前方側に取り付けられた第１の重量センサと、前記サドルの下面で後方側に取り付けられた第２の重量センサとを含み、
   前記制御装置は、前記第１の重量センサが前記第２の重量センサよりも大きな値を検出して前記運転者が前傾の状態であるか、前記第２の重量センサが前記第１の重量センサよりも大きな値を検出して前記運転者が体を起こしている状態であるかに応じて前記照明光内の前記グリッド画像の位置を異ならせる
   請求項１または２に記載の自転車の前方照明装置。
4. 第１のセンサが自転車のペダルの角加速度を検出し、
   第２のセンサが前記自転車の運転者がサドルに座っているか否かを検出し、
   前記第１のセンサによって角加速度が閾値以上であることが検出され、前記第２のセンサによって前記運転者が前記サドルに座っていないことが検出されたとき、画像生成部が、路面に投射すべき画像を示す画像データとして、照明光内の第１の位置にグリッド画像を配置した第１の画像データを生成し、
   前記第１のセンサによって角加速度が閾値以上であることが検出され、前記第２のセンサによって前記運転者が前記サドルに座っていることが検出されたとき、前記画像生成部が、前記自転車の前方の路面に投射すべき画像を示す画像データとして、前記照明光内の前記第１の位置よりも前記運転者から離れた側の第２の位置に前記グリッド画像を配置した第２の画像データを生成し、
   画像表示部が前記第１または第２の画像データに基づく画像を表示し、
   光学系が前記画像表示部に表示された画像を前記路面に投射する
   自転車の前方照明方法。

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