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JP2005280681A - 車両用前照灯光軸方向自動調整装置 - Google Patents

車両用前照灯光軸方向自動調整装置 Download PDF

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JP2005280681A
JP2005280681A JP2004341856A JP2004341856A JP2005280681A JP 2005280681 A JP2005280681 A JP 2005280681A JP 2004341856 A JP2004341856 A JP 2004341856A JP 2004341856 A JP2004341856 A JP 2004341856A JP 2005280681 A JP2005280681 A JP 2005280681A
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Masahiko Morishita
昌彦 森下
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Denso Corp
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Abstract

【課題】 ヘッドライト(前照灯)の光軸方向を調整するスイブル制御システムで、あらゆる年令の運転者に対して違和感のない動作特性を得ること。
【解決手段】 操舵角センサ18による車両のステアリングホイール17の操舵角、左車輪速センサ16L及び右車輪速センサ16Rによる車速をパラメータとすると共に、運転者情報入力装置14から自動的に入力された運転者の視機能の代用である「年令」に関わる物理量として「スイブル反応時間」、「スイブル角速度」、「スイブル変動値」が加味され算出された制御量に基づき、各アクチュエータ11L,11Rが駆動され左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向が水平方向に平行な左右方向にスイブルされ調整される。このような制御量によれば、運転者に対して一律なスイブル制御ではなく、個々の運転者に適合したスイブル制御を達成することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両に配設される前照灯による左右前方照射の光軸方向や照射範囲をステアリングホイールの操舵等に応じて自動的に調整する車両用前照灯光軸方向自動調整装置に関するものである。
従来、車両用前照灯光軸方向自動調整装置に関連する先行技術文献としては、特開2002−234383号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、車両のステアリングホイールの操舵角や車速等の運転パラメータに応じて前照灯(ヘッドランプ)の光軸方向を左右方向にスイブルさせ調整する技術が示されている。
このような従来制御は、操舵角や車速等による物理的状況を考慮するものであり、運転者の個人差が考慮されていないため、運転者によっては不満を感じるという不具合があった。
これに関連する先行技術文献として、特開平11−273420号公報、特許第3332492号公報に開示されているように、一般に、人間は年令が高くなるほど、視力が低下し、グレアを感じ易くなり、明暗順応への反応時間が遅くなる等、視機能の低下がみられる。この視機能を計量化するものとして、眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径があり、それぞれ年令と共に変化することが知られている。
特開2002−234383号公報(第2頁) 特開平11−273420号公報(第4頁) 特許第3332492号公報(第2頁、第4頁〜第5頁)
前述したように、操舵角や車速等に基づく一律なスイブル制御では、あらゆる年令の運転者に適合させることは無理であった。そこで、運転者によっては不満を感じつつも我慢するしかないため、運転者の個人差に見合ったスイブル制御が望まれていた。
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、前照灯の光軸方向の調整に際して、あらゆる年令の運転者に対して違和感のない動作特性を得ることが可能な車両用前照灯光軸方向自動調整装置の提供を課題としている。
請求項1の車両用前照灯光軸方向自動調整装置によれば、操舵角検出手段により検出された車両のステアリングホイールの操舵角及び車速検出手段により検出された車速に、視機能入力手段により自動または手動にて入力された視機能に関わる物理量が加味され、制御量演算手段で算出された制御量に基づき、スイブル制御手段で前照灯の光軸方向が水平方向に平行な左右方向にスイブルされ調整される。このように、操舵角及び車速に加え、運転者の視機能に関わる物理量が考慮された制御量によれば、運転者に対して一律なスイブル制御ではなく、個々の運転者に適合したスイブル制御が達成される。
請求項2の車両用前照灯光軸方向自動調整装置では、視機能が眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径のうち少なくとも1つの特性にて設定されることで、個々の運転者に対応して前照灯の光軸方向を調整するための適切な制御量が算出される。
請求項3の車両用前照灯光軸方向自動調整装置では、視機能の特性が運転者の年令を代用して設定されることで、個々の運転者に対応して前照灯の光軸方向を調整するスイブル制御システムが比較的簡単に構築できる。
請求項4の車両用前照灯光軸方向自動調整装置では、視機能に関わる物理量としてスイブル反応時間、スイブル角速度、スイブル変動量がそれぞれ考慮される。このため、前照灯の光軸方向の調整に際して、個々の運転者に応じた適切な制御量が得られ、違和感のない動作特性が得られる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置の全体構成を示す概略図である。
図1において、車両の前面には前照灯として左右のヘッドライト10L,10Rが配設されている。これらヘッドライト10L,10Rには光軸方向を調整するための各アクチュエータ11L,11Rが接続されている。20はECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)であり、ECU20は周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU21、制御プログラムや制御マップ等を格納したROM22、各種データを格納するRAM23、B/U(バックアップ)RAM24、入出力回路25及びそれらを接続するバスライン26等からなる論理演算回路として構成されている。
ECU20には、運転者の視機能を代用する運転者情報として「年令」等の個人属性が予め記憶されているICキーから自動的に読込む運転者情報入力装置14からの出力信号、車両に搭載された周知のナビゲーション・システム15からの出力信号、車両の左車輪の左車輪速VL を検出する左車輪速センサ16Lからの出力信号、車両の右車輪の右車輪速VR を検出する右車輪速センサ16Rからの出力信号、運転者によるステアリングホイール17の操舵角STAを検出する操舵角センサ18からの出力信号、その他の各種センサ信号が入力されている。そして、ECU20からの出力信号が車両の左右のヘッドライト10L,10Rの各アクチュエータ11L,11Rに入力され、左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向が調整される。
なお、本実施例の構成においては、図2に示すように、左右のヘッドライト10L,10Rの配光領域(ロービーム)が、ステアリングホイール17の中立位置から左方向または右方向への操舵に応じて初期位置から左方向または右方向へスイブル制御範囲内にて調整される。このスイブル制御範囲は、運転者の前方視認性を損なうことなく、運転者のステアリングホイール17の操舵等に伴う左方向または右方向の視認性が考慮される。
このため、車両のステアリングホイール17の操舵による左旋回では、ヘッドライト10Lの配光領域に対する左方向のヘッドライト10Lのスイブル制御範囲の方が、ヘッドライト10Rの配光領域に対する右方向のヘッドライト10Rのスイブル制御範囲より広くされている。逆に、車両のステアリングホイール17の操舵による右旋回では、ヘッドライト10Rの配光領域に対する右方向のヘッドライト10Rのスイブル制御範囲の方が、ヘッドライト10Lの配光領域に対する左方向のヘッドライト10Lのスイブル制御範囲より広くされている。
次に、本実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置によるスイブル制御について、図3乃至図9を参照して説明する。
前述したように、運転者(人間)は年令が高くなるほど、視力が低下し、グレアを感じ易くなり、明暗順応への反応時間が遅くなる等、視機能の低下がみられる。この視機能を計量化するものとして、眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径等がある。しかしながら、眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径等は計測することが容易ではない。このため、本実施例においては、運転者の視機能の代用となるものを求めることとした。
発明者による実験・研究では、上述のスイブル制御システムを前提とし、まず、複数の運転者に対して、周知のイメージを計数化評価して情報を得る手法であるSD(Semantic Differential Scale)法を用いたアンケート調査を実施した。この調査結果を主成分分析することにより、図3に示すように、累積寄与率を73.0〔%〕とする因子負荷量が得られた。これにより、運転者は、「明るさ・配光」、「応答性(反応・ふらつき)」の2要因によってスイブル制御システムの良否を判断していることが分かった。
また、周知の散布図を描きゾーン毎に方向性を検討する手法であるCSポートフォリオ(Customer Satisfaction Portfolio)分析に基づく、図4に示すような満足度評価の結果から、スイブル制御システムで運転者に対して大きな影響を与える官能値として「スイブル反応」、「スイブル速度」、「スイブルふらつき」の存在が明らかとなった。
この結果を踏まえ、重回帰分析を用いた要因分析を実施して影響度の高い要因を抽出した。すると、「スイブル反応」には、物理量としてステアリングホイール17の操舵開始ののち実際に、左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向の調整が開始されるまでの時間である「スイブル反応時間〔sec〕」(図5参照)と「年令〔才〕」とが影響を及ぼしていることが分かった。
また、「スイブル速度」には、物理量としてステアリングホイール17の操舵角STAに基づく各アクチュエータ11L,11Rによる左右のヘッドライト10L,10Rの変位速度である「スイブル角速度〔deg/s〕」(図5参照)と「年令〔才〕」とが影響を及ぼしていることが分かった。
そして、「スイブルふらつき」には、物理量としてスイブル制御中における左右のヘッドライト10L,10Rのふらつきである「スイブル変動値」と「年令〔才〕」とが影響を及ぼしていることが分かった。ここで、スイブル変動値(h)は、理想のスイブル制御におけるスイブル制御角(図6に示す太い実線)と実際のスイブル制御角(図6に示す細い実線)との所定タイミング毎の偏差をスイブル変動(d)、実際のスイブル制御角のうち最大のものを最大スイブル制御角(θ)と定義すると、次式(1)にて表される。なお、理想のスイブル制御のとき、スイブル変動値(h)=1となる。
(数1)
スイブル変動値(h)=総スイブル変動(Σd)/最大スイブル制御角(θ)/2
・・・(1)
そこで、官能値と各物理量との関係を明確にするため判別分析による定量化を実施した。図7は、アンケート調査における複数の運転者に対する「スイブル反応時間〔sec〕」と「年令〔才〕」との関係を示す特性図、図8は図7に示す各運転者が具体的に、不満(「×印」記号にて記す)と感じているか、満足を含めてそれ以外(「○印」記号にて記す)と感じているかを表す説明図である。
この結果、「スイブル反応時間」と「年令」とにおいては、「年令」が低くなるほど「スイブル反応時間」が遅いと不満を感じ易くなるという傾向があり、判別分析における判別率を75〔%〕とするときのZ値が次式(2)のように得られた。
(数2)
Z=−0.130×(「年令」)+2.890×(「スイブル反応時間」)
+0.650 ・・・(2)
即ち、「スイブル反応時間」と「年令」との関係におけるZ値は、図8に示すような右上がり傾向の直線となる。ここで、図8に斜線にて示すZ>0の領域は、「スイブル反応時間」が遅いことで不満と感じ易くなる不満領域である。なお、あらゆる年令の運転者に対して「スイブル反応時間」における満足度を高めるには、図8に示すZ値を表す直線を、所定割合だけ不満領域と反対側に平行移動した直線を想定し、それら2直線で囲まれた領域内における「スイブル反応時間」と「年令」との関係を採用すればよい。
また、図9は、アンケート調査における複数の運転者に対する「スイブル角速度〔deg/s〕」と「年令〔才〕」との関係を示す特性図、図10は図9に示す各運転者が具体的に、不満(「×印」記号にて記す)と感じているか、満足を含めてそれ以外(「○印」記号にて記す)と感じているかを表す説明図である。
この結果、「スイブル角速度」と「年令」とにおいては、「年令」が高くなるほど「スイブル角速度」が速いと不満を感じ易くなるという傾向があり、判別分析における判別率を73〔%〕とするときのZ値が次式(3)のように得られた。
(数3)
Z=−0.077×(「年令」)−0.119×(「スイブル角速度」)
+5.674 ・・・(3)
即ち、「スイブル角速度」と「年令」との関係におけるZ値は、図10に示すような右下がり傾向の直線となる。ここで、図10に斜線にて示すZ<0の領域は、「スイブル角速度」が速いことで不満と感じ易くなる不満領域である。なお、あらゆる年令の運転者に対して「スイブル角速度」における満足度を高めるには、図10に示すZ値を表す直線を、所定割合だけ不満領域と反対側に平行移動した直線を想定し、それら2直線で囲まれた領域内における「スイブル角速度」と「年令」との関係を採用すればよい。
そして、図11は、アンケート調査における複数の運転者に対する「スイブル変動値」と「年令〔才〕」との関係を示す特性図、図12は図11に示す各運転者が具体的に、不満(「×印」記号にて記す)と感じているか、満足を含めてそれ以外(「○印」記号にて記す)と感じているかを表す説明図である。
この結果、「スイブル変動値」と「年令」とにおいては、「年令」が高くなるほど「スイブル変動値」が大きいと不満を感じ易くなるという傾向があり、判別分析における判別率を73〔%〕とするときのZ値が次式(4)のように得られた。
(数4)
Z=−0.161×(「年令」)−5.560×(「スイブル変動値」)
+14.928 ・・・(4)
即ち、「スイブル変動値」と「年令」との関係におけるZ値は、図12に示すような右下がり傾向の直線となる。ここで、図12に斜線にて示すZ<0の領域は、「スイブル変動値」が大きいことで不満と感じ易くなる不満領域である。なお、あらゆる年令の運転者に対して「スイブル変動値」における満足度を高めるには、図12に示すZ値を表す直線を、所定割合だけ不満領域と反対側に平行移動した直線を想定し、それら2直線で囲まれた領域内における「スイブル変動値」と「年令」との関係を採用すればよい。
結論として、運転者の「年令」が高いほど、「スイブル反応時間」を遅く、「スイブル角速度」を遅く、「スイブル変動値」を小さくするとよいことが明らかとなった。これにより、本実施例のスイブル制御システムでは、運転者情報入力装置14にて自動的に読込まれた運転者情報としての「年令」に応じた「スイブル反応時間」、「スイブル角速度」、「スイブル変動値」に基づき算出されたスイブル制御角SWCにより各アクチュエータ11L,11Rを駆動し、左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向を調整することで、運転者の「年令」によらず違和感のないスイブル動作特性を得ることができる。
より具体的には、「スイブル反応時間」では、ステアリングホイール17の操舵開始ののち実際に、左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向の調整が開始されるまでの時間を「年令」に応じて調整、「スイブル角速度」では、ステアリングホイール17の操舵角STAに基づく各アクチュエータ11L,11Rによる左右のヘッドライト10L,10Rの変位速度を「年令」に応じて調整、「スイブル変動値」では、スイブル制御中における左右のヘッドライト10L,10Rのふらつきを「年令」に応じたフィルタ処理等によって抑制することで、あらゆる年令の運転者に適合させ、不満を感じさせないスイブル制御を達成することができる。
このように、本実施例の車両用前照灯光軸方向自動調整装置は、車両のステアリングホイール17の操舵角STAを検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ18と、車両の車速SPDを検出する車速検出手段としての左車輪速センサ16L及び右車輪速センサ16Rと、運転者の視機能を自動にて入力する視機能入力手段としての運転者情報入力装置14と、操舵角センサ18による操舵角STA及び左車輪速センサ16L及び右車輪速センサ16Rによる車速SPDに、運転者情報入力装置14による視機能に関わる物理量を加味して車両の左右のヘッドライト(前照灯)10L,10Rの光軸方向を調整するための制御量であるスイブル制御角SWCを算出するECU20にて達成される制御量演算手段と、前記制御量演算手段で算出されたスイブル制御角SWCに基づき左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向を水平方向に平行な左右方向にスイブルさせ調整するECU20にて達成されるスイブル制御手段とを具備するものである。
つまり、操舵角センサ18からの出力信号に基づき検出された車両のステアリングホイール17の操舵角STA、左車輪速センサ16L及び右車輪速センサ16Rからの出力信号に基づき検出された車速SPDをパラメータとすると共に、運転者情報入力装置14から自動的に入力された運転者の視機能に関わる物理量が加味され算出されたスイブル制御角SWCに基づき、各アクチュエータ11L,11Rが駆動され左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向が水平方向に平行な左右方向にスイブルされ調整される。このような、操舵角STA及び車速SPDに、運転者の視機能に関わる物理量が加味されたスイブル制御角SWCによれば、運転者に対して一律なスイブル制御ではなく、個々の運転者に適合したスイブル制御を達成することができる。
また、本実施例の車両用前照灯光軸方向自動調整装置は、視機能を眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径のうち少なくとも1つの特性にて設定するものであり、この視機能の特性は、運転者の「年令」を代用して設定するものである。
つまり、視機能が眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径のうち少なくとも1つの特性にて設定され、この視機能の特性が運転者の「年令」を代用して設定される。このため、個々の運転者に対応したスイブル制御するための適切なスイブル制御角SWCを算出することができ、視機能の特性を「年令」にて代用して設定することで、スイブル制御システムを比較的簡単に構築することができる。
更に、本実施例の車両用前照灯光軸方向自動調整装置は、物理量をステアリングホイール17の操舵開始ののち実際に左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向の調整が開始されるまでの時間である「スイブル反応時間」、ステアリングホイール17の操舵に基づく左右のヘッドライト10L,10Rの変位速度である「スイブル角速度」、スイブル制御中における左右のヘッドライト10L,10Rのふらつきである「スイブル変動値」とするものである。
つまり、視機能に関わる物理量として、「年令」に応じた「スイブル反応時間」、「スイブル角速度」、「スイブル変動値」がそれぞれ考慮される。このため、左右のヘッドライト10L,10Rの光軸方向の調整に際して、個々の運転者に応じた適切なスイブル制御角SWCが得られることとなり、運転者に対して違和感のない動作特性を得ることができる。
ところで、上記実施例では、運転者の視機能の特性を「年令」を代用して設定するため、運転者の「年令」等の運転者情報を自動的に読込む運転者情報入力装置14を備え、ICキーを介して読込まれた「年令」等の運転者情報に基づきスイブル制御ロジックや定数を変更するスイブル制御システムについて説明したが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、運転者情報として「年令」等の個人属性が予め記憶されているICカードを車両に備えられたカードリーダを用いて読込ませたり、ICカードの情報を電波を介して車両に備えられた受信機器にて受信して読込ませることで所望のスイブル制御システムを実現することもできる。また、ナビゲーション・システム15を介して運転者の視機能を代用する「年令」等の運転者情報を手動にて入力するものであっても同様に、個々の運転者に適合したスイブル制御システムを実現することができる。
そして、上記実施例では、視機能を計量化するものとして、眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径等があるが、計測が容易ではないとして運転者の「年令」を代用してスイブル制御角SWCを算出するようにしているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、視機能を直接、計測可能な機構が備えられたスイブル制御システムにあっては、「年令」を代用することなく、個々の運転者のそのときの視機能に見合った違和感のない動作特性を得ることができる。
更に、運転者の視機能を計量化するものとして、運転者の運転特性を測定可能な測定機器を車両に備えたものでは、この測定機器によって得られた情報を加味して車両のヘッドライト10L,10Rの光軸方向を調整するための制御量を算出することで、運転者の視機能に応じたスイブル制御システムを構築することもできる。このような測定機器として、上記実施例の車両に備えられているものとしては、操舵角センサ18や左車輪速センサ16L及び右車輪速センサ16R等が挙げられる。ここで、例えば、運転者のステアリングホイール17のふらつき特性を、操舵角センサ18からの出力信号の変動を測定することによって知ることができる。また、車両の蛇行の程度を、車両の左/右車輪の速度差として左車輪速センサ16Lと右車輪速センサ16Rとによる車輪速差の変動を測定することによって知ることもできる。また、測定機器として、ヨーレイト(Yaw Rate:ヨー角速度)センサや横方向G(Gravity:重力)センサ等を車両に備えたものにおいては、それらの出力信号の変動を測定することによって同様に、車両の蛇行の程度を知ることができる。
図1は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置の全体構成を示す概略図である。 図2は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置におけるヘッドライトの配光領域を示す説明図である。 図3は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置におけるSD法による主成分分析における結果を示す説明図である。 図4は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置におけるCSポートフォリオ分析に基づく満足度評価の結果を示す説明図である。 図5は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置における「スイブル反応時間」及び「スイブル角速度」を説明するためのタイムチャートである。 図6は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置における「スイブル変動値」を説明するためのタイムチャートである。 図7は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置における「スイブル反応時間」と「年令」との関係を示す特性図である。 図8は図7に示す各運転者が不満、またはそれ以外と感じているかを表す説明図である。 図9は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置における「スイブル角速度」と「年令」との関係を示す特性図である。 図10は図9に示す各運転者が不満、またはそれ以外と感じているかを表す説明図である。 図11は本発明の一実施例にかかる車両用前照灯光軸方向自動調整装置における「スイブル変動値」と「年令」との関係を示す特性図である。 図12は図11に示す各運転者が不満、またはそれ以外と感じているかを表す説明図である。
符号の説明
10L,10R ヘッドライト(前照灯)
11L,11R アクチュエータ
14 運転者情報入力装置
15 ナビゲーション・システム
16L 左車輪速センサ
16R 右車輪速センサ
17 ステアリングホイール
18 操舵角センサ
20 ECU(電子制御ユニット)

Claims (4)

  1. 車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
    前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
    運転者の視機能を自動または手動にて入力する視機能入力手段と、
    前記操舵角検出手段による操舵角及び前記車速検出手段による車速に、前記視機能入力手段による視機能に関わる物理量を加味して前記車両の前照灯の光軸方向を調整するための制御量を算出する制御量演算手段と、
    前記制御量演算手段で算出された制御量に基づき前記前照灯の光軸方向を水平方向に平行な左右方向にスイブル(Swivel:旋回)させ調整するスイブル制御手段と
    を具備することを特徴とする車両用前照灯光軸方向自動調整装置。
  2. 前記視機能は、眼球光学系における水晶体の光学濃度、透過率、焦点調節速度、瞳孔径のうち少なくとも1つの特性にて設定することを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯光軸方向自動調整装置。
  3. 前記視機能の特性は、運転者の年令を代用して設定することを特徴とする請求項2に記載の車両用前照灯光軸方向自動調整装置。
  4. 前記物理量は、前記ステアリングホイールの操舵開始ののち実際に前記前照灯の光軸方向の調整が開始されるまでの時間であるスイブル反応時間、前記ステアリングホイールの操舵に基づく前記前照灯の変位速度であるスイブル角速度、スイブル制御中における前記前照灯のふらつきであるスイブル変動値であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1つに記載の車両用前照灯光軸方向自動調整装置。

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