JP2014088156A - 前照灯用光軸制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の状態（走行中か停止中か）および路面の状態（平坦か、凹凸か、坂道かなど）によらず常に最適な光軸制御を行う。
【解決手段】車両状態判定部２０４が車両の停止中または走行中を判定し、切替部２０１が第１の制御信号生成部２０２と第２の制御信号生成部２０３を切り替える。車両停止中、第１の制御信号生成部２０２が、傾斜角度計測部１００で計測する傾斜角度から乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れに応じた車両の相対的な角度変化量を算出する。車両走行中、第２の制御信号生成部２０３が、傾斜角度計測部１００で計測する傾斜角度から路面に対する車両の相対的な傾斜角度を算出する。光軸制御部３００は、算出された傾斜角度に応じて前照灯の光軸を制御し、路面に対し一定の角度を保つ。
【選択図】図１

Description

この発明は、車体の傾斜角度を検知して、車両前方を照らす前照灯の光軸を制御する前照灯用光軸制御装置に関するものである。

車両に搭載された前照灯は、対向車の運転者を眩惑しないように、すれ違い用の配光（すれ違い灯、ロウビーム）を形成する。当すれ違い用の配光形成時の光軸は、例えば複数の乗客が乗車しても、または、重い荷物が積載されても、対向車の運転者を眩惑しないように、道路の路面に対して常に一定の角度に保たれることが望ましい。従来、前照灯の光軸を望ましい角度に保つために、前照灯用光軸制御装置（オードレベライザ）が車両に搭載されている。

例えば、特許文献１に記載の従来の前照灯用光軸制御装置では、車両の前後方向の加速度を計測するように加速度センサを設置し、さらに車台の前後方向の加速度を計測するように加速度センサを設置する。車両停止中に２つの加速度センサの出力と重力加速度とを用いて車両の路面に対する相対傾斜角度を算出し、算出した相対傾斜角度に基づいて光軸を制御する。

特許文献２に記載の従来の前照灯用光軸制御装置では、超音波または光（レーザー）を路面に反射してセンシングする距離センサを車両の前後方向に２箇所設置し、２つの距離センサで車両から道路までの車高を計測し、計測した車高と２つの距離センサの設置間隔とから車両の路面に対する相対傾斜角度を算出し、算出した相対傾斜角度に基づいて光軸を制御する。

特許文献３に記載の従来の前照灯用光軸制御装置では、送信アンテナから送信した電波を路面に反射させ、２つの受信アンテナで受信した信号から車両の路面に対する相対傾斜角度を算出し、算出した相対傾斜角度に基づいて光軸を制御する。

特開２０１０−２４７５５１号公報 特開２００３−１２７７５７号公報 特開２００５−１８９１０１号公報

上記特許文献１に記載の前照灯用光軸制御装置は、重力加速度を利用して相対傾斜角度を計測しているので、車両加減速時の加速度が測定誤差となる。そのため、車両停止中しか相対傾斜角度を精度良く検知できず、車両走行中は誤った光軸制御をするという課題があった。
また、車両が停止中であっても、例えばタイヤが縁石に乗り上げて停車した状態など、車両が傾いた状態では、正しい相対傾斜角度を算出できず誤った光軸制御をするという課題があった。

また、上記特許文献２に記載の前照灯用光軸制御装置は、超音波または光（レーザー）を利用して車高を計測するために、道路の凹凸により距離計測誤差が発生する。そのため、路面の凹凸の影響を排除するために、走行しながら複数個所で傾斜角度を計測し、計測した複数の傾斜角度から車両の路面に対する相対傾斜角度を検知する。一方、車両停止中には複数個所で傾斜角度を計測できないので、相対傾斜角度を精度良く検知できず誤った光軸制御をするという課題があった。
さらに、車両停止中に光軸制御しないと、乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れによる車両傾斜変化に伴う光軸変化に適切に対応できないという課題もあった。

また、上記特許文献３に記載の前照灯用光軸制御装置は、上記特許文献２と同様に、車両走行中にしか精度良く相対傾斜角度を検知することができない。よって、車両停止中には相対傾斜角度を精度良く検知できず誤った光軸制御をするという課題があった。
さらに、車両停止中に光軸制御しないと、乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れによる車両傾斜変化に伴う光軸変化に適切に対応できないという課題もあった。

また、上記特許文献１〜３において、光軸変化に適切に対応できなかった場合、前照灯の光が対向車の運転者を眩惑するという課題がある。

即ち、従来は、非接触で車両の傾斜角度を計測するセンサを利用した場合、車両の走行中または停止中のいずれか一方でしか、車両の路面に対する相対傾斜角度を計測できず、常に最適な光軸制御ができないという課題があった。

また、従来は、非接触で車両の傾斜角度を計測するセンサを利用した場合、路面の凹凸および坂道などの路面状況によって、車両の路面に対する相対傾斜角度が計測できず、最適な光軸制御ができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、車両の状態（走行中か停止中か）および路面の状態（平坦か、凹凸か、坂道かなど）によらず常に最適な光軸制御を行うことを目的とする。

この発明に係る前照灯用光軸制御装置は、車両の傾斜角度を計測する傾斜角度計測部と、傾斜角度計測部で計測した傾斜角度の相対的な角度変化量から、前照灯の光軸を所定の角度に制御する第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成部と、傾斜角度計測部で計測した傾斜角度から路面に対する車両の相対的な傾斜角度を算出し、当該相対的な傾斜角度から前照灯の光軸を所定の角度に制御する第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成部と、車両が停止している場合は第１の制御信号に基づいて、車両が走行している場合は第２の制御信号に基づいて、前照灯の光軸を制御する光軸制御部とを備えるものである。

この発明によれば、車両の停止中は乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れに応じた角度変化量に基づいて光軸制御を行い、車両の路面に対する傾斜角度に基づいて光軸制御を行うようにしたので、車両の状態（走行中か停止中か）および路面の状態（平坦か、凹凸か、坂道かなど）によらず常に最適な光軸制御を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る前照灯用光軸制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る前照灯用光軸制御装置を搭載する車両の一例を示す図である。 実施の形態１に係る前照灯用光軸制御装置の動作の具体例を説明する図である。 実施の形態１に係る前照灯用光軸制御装置が備える電波方式の傾斜センサの構成を示すブロック図である。 図４に示す電波方式の傾斜センサを使用して計測する傾斜角度を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る前照灯用光軸制御装置が備える超音波方式の傾斜センサの構成を示すブロック図である。 図６に示す超音波方式の傾斜センサを使用して計測する傾斜角度を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る前照灯用光軸制御装置が備える加速度方式の傾斜センサの構成を示すブロック図である。 図８に示す加速度方式の傾斜センサを使用して計測する傾斜角度を説明する図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る前照灯用光軸制御装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、前照灯用光軸制御装置１は、傾斜角度計測部１００と、制御信号生成部２００と、光軸制御部３００とで構成する。

図２は、本実施の形態１に係る前照灯用光軸制御装置１を搭載する車両２の一例である。車両２は、車体３と車台４とを備え、車体３は車台４のサスペンション・タイヤを介して支えられている。この車体３に前照灯用光軸制御装置１と前照灯５とが取り付けられている。前照灯用光軸制御装置１は、車両２の傾斜状態によらず、前照灯５の光軸を路面に対して所定の角度に保つよう制御する。

図１において、傾斜角度計測部１００は、路面に対する車体３の傾斜角度を計測する傾斜センサ１０１で構成する。詳細は後述する。

制御信号生成部２００は、傾斜角度計測部１００の計測した傾斜角度の偏位量（傾斜角度の相対的な角度変化量）に基づいて第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成部２０２と、傾斜角度計測部１００の計測した傾斜角度から路面に対する車体３の傾斜角度（以下、相対傾斜角度）を算出して第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成部２０３と、車両の状態を判定する車両状態判定部２０４と、車両の状態に応じて第１の制御信号生成部２０２と第２の制御信号生成部２０３を切り替える切替部２０１とで構成する。車両状態判定部２０４は、例えば、速度センサで構成する。

ここで、時刻ｔ１のときの路面に対する車体３の相対傾斜角度φ（ｔ１）、時刻ｔ２（ただし、ｔ１＜ｔ２）のときの路面に対する車体３の相対傾斜角度φ（ｔ２）と表すと、傾斜角度の偏位量Δφは次式（１）となる。

Δφ＝φ（ｔ２）−φ（ｔ１） （１）

光軸制御部３００は、車体３に設置された前照灯５の光軸の角度を調整する光軸制御機構３０２と、光軸制御機構３０２の駆動を制御する機構駆動部３０１とで構成する。光軸制御機構３０２は、例えば、アクチュエータで構成する。

次に、前照灯用光軸制御装置１の動作を説明する。
傾斜角度計測部１００内の傾斜センサ１０１は、局所路面に対する車体３の傾斜角度を計測し、傾斜角度θとして制御信号生成部２００へ出力する。ここで、時刻ｔｎのときに計測した傾斜角度をθ（ｔｎ）と表す。

制御信号生成部２００内の車両状態判定部２０４は、速度センサの計測した車速に基づいて車両２が走行しているか停止しているかを判定し、車両状態判定信号を切替部２０１へ出力する。なお、車両状態判定部２０４が速度センサを有していてもよいし、車両２に予め設置されている速度センサの検出値を車両状態判定部２０４が取得してもよい。

切替部２０１は、車両状態判定部２０４の出力する車両状態判定信号に基づいて、車両停止の場合に第１の制御信号生成部２０２を、車両走行の場合に第２の制御信号生成部２０３を選択し、選択した方へ傾斜センサ１０１が計測した傾斜角度θを出力する。

切替部２０１が第１の制御信号生成部２０２を選択した場合、即ち、車両２が停止中の場合、第１の制御信号生成部２０２は、傾斜角度計測部１００の計測した傾斜角度に基づいて、傾斜角度の偏位量Δφを算出する。

第１の制御信号生成部２０２は、車両２の停止直後に計測された傾斜角度θ（ｔａ）を保持し、その後に乗客の乗り降りおよび荷物の出し入れ等によって車体３の傾斜が変化した場合にその傾斜角度の変化を検知し、そのときの傾斜角度θ（ｔｂ）を保持する。そして、第１の制御信号生成部２０２は次式（２）を計算して、傾斜角度の偏位量Δφを求める。

Δφ＝θ（ｔｂ）−θ（ｔａ） （２）

続いて第１の制御信号生成部２０２は、算出した偏位量Δφに応じた角度だけ前照灯５の光軸を補正するように、第１の制御信号を生成し、光軸制御部３００へ出力する。
例えば、時刻ｔａのときの光軸制御角度をＡ（ｔａ）とすると、時刻ｔｂ以降の光軸制御角度Ａ（ｔｂ）は、次式（３）のように表される。第１の制御信号生成部２０２は、式（３）より求まるＡ（ｔｂ）を、第１の制御信号として光軸制御部３００へ出力する。これにより、前照灯５の光軸が路面に対して常に所定の傾斜状態（停止直前の傾斜状態）となるような、光軸制御角度の第１の制御信号が求まる。

Ａ（ｔｂ）＝Ａ（ｔａ）−Δφ （３）
ここで、Ａ（ｔａ）は、時刻ｔａのときに機構駆動部３０１で光軸制御に使用した光軸制御角度であり、第１の制御信号生成部２０２が機構駆動部３０１から取得する。

なお、車両停止中に、再度、乗客の乗り降りおよび荷物の出し入れ等によって車体３の傾斜状態が変化した場合、第１の制御信号生成部２０２はその傾斜角度変化を検知し、そのときの傾斜角度θ（ｔｂ１）（ただし、ｔｂ＜ｔｂ１）を保持し、Δφ＝θ（ｔｂ１）−θ（ｔａ）およびＡ（ｔｂ１）＝Ａ（ｔａ）−Δφを演算して、第１の制御信号Ａ（ｔｂ１）を求めればよい。あるいは、Δφ＝θ（ｔｂ１）−θ（ｔｂ）を演算してもよい。

他方、切替部２０１が第２の制御信号生成部２０３を選択した場合、即ち、車両２が走行中の場合、第２の制御信号生成部２０３は、傾斜センサ１０１が計測した傾斜角度θ（ｔｃ）が入力されると、乗客の乗り降りおよび荷物の出し入れ等によって傾斜角度が変化した車体３の路面に対する相対傾斜角度φ（ｔｃ）を算出する。ここで、路面の局所的な凹凸の影響を抑圧するために、例えば時刻ｔｃを含む過去３点（ｔｃ，ｔｃ−１，ｔｃ−２）の傾斜角度θ（ｔｃ），θ（ｔｃ−１），θ（ｔｃ−２）の移動平均処理をする場合、相対傾斜角度φ（ｔｃ）は次式（４）となる。
なお、凹凸抑圧のための統計処理は、移動平均処理に限定されるものではない。

φ（ｔｃ）＝｛（θ（ｔｃ）＋θ（ｔｃ−１）＋θ（ｔｃ−２））／３ （４）

続いて第２の制御信号生成部２０３は、算出した相対傾斜角度φ（ｔｃ）に応じた角度だけ前照灯５の光軸を補正して、路面に対する光軸の設定値がＡ０となるように、第２の制御信号を生成し、光軸制御部３００へ出力する。
例えば、時刻ｔｃのときの路面に対する車体３の相対傾斜角度φ（ｔｃ）とすると、第２の制御信号生成部２０３は、前照灯５の光軸の角度を所定の設定値Ａ０に維持するために、次式（５）より光軸制御角度Ａ（ｔｃ）を算出し、Ａ（ｔｃ）を第２の制御信号として光軸制御部３００へ出力する。これにより、前照灯５の光軸が路面に対して常に所定の傾斜状態（設定値Ａ０の傾斜状態）となるような、光軸制御角度の第２の制御信号が求まる。

Ａ（ｔｃ）＝Ａ０−φ（ｔｃ） （５）

光軸制御部３００内の機構駆動部３０１は、車両停止中に第１の制御信号生成部２０２から出力される第１の制御信号、または車両走行中に第２の制御信号生成部２０３から出力される第２の制御信号に従って、光軸制御機構３０２を駆動する。光軸制御機構３０２は、前照灯５の光軸の角度を変更する。

以上の説明においては、車両状態判定部２０４が、車速センサで計測した速度に基づいて車両２の走行と停止を判定したが、この他に、例えば傾斜角度計測部１００で計測した傾斜角度の時間変動を閾値判定することで車両２の走行と停止を判定してもよい。即ち、車両２が停止しているときは、傾斜角度θの時間変動幅は小さく、走行しているときは車体３の揺れおよび路面の凹凸等により傾斜角度θの時間変動幅は大きくなることを利用し、車両状態判定部２０４は傾斜角度θの時間変動幅が所定の閾値以下のとき停止と判定し、閾値より大きいとき走行と判定する。

次に、図３を参照して、前照灯用光軸制御装置１の動作の具体例を説明する。
図３（ａ）は車両状態判定部２０４の走行・停車の判定結果を示し、図３（ｂ）は車両２への荷物搭載の有無を示し、図３（ｃ）は傾斜センサ１０１の出力を示し、図３（ｄ）は第１の制御信号生成部２０２および第２の制御信号生成部２０３の算出結果である車体３の傾斜状態を示し、図３（ｅ）は第１の制御信号生成部２０２および第２の制御信号生成部２０３が出力する第１および第２の制御信号を示す。

ここでは、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、走行していた車両２が時刻ｔ０で停止し、停止中の時刻ｔ１で荷物を積載し、時刻ｔ３で走行を再開した場合を例に示す。
時刻ｔ０で車両２が停車するまでは、車両状態判定部２０４の判定結果に従って切替部２０１が第２の制御信号生成部２０３を選択し、第２の制御信号生成部２０３が傾斜センサ１０１の計測する傾斜角度θから相対傾斜角度φ１を算出し、この相対傾斜角度φ１に基づく第２の制御信号に従って光軸制御部３００が前照灯５の光軸を制御する。

時刻ｔ０で車両２が停止した直後、車両状態判定部２０４の判定結果に従って切替部２０１が第１の制御信号生成部２０２を選択し、第１の制御信号生成部２０２が傾斜センサ１０１の計測する傾斜角度θ（ｔ０）を保持する。

時刻ｔ１で荷物積載により車体３が振動し、傾斜センサ１０１の計測する傾斜角度θが時刻ｔ１の前後で変化する。
第１の制御信号生成部２０２は、傾斜角度θをモニタし、時刻ｔ１の前後で傾斜角度θが変動した後所定の時間にわたって傾斜角度θが安定すると、時刻ｔ２において車両２の傾斜角度が変化したと判定してこのときの傾斜角度θ（ｔ２）を保持する。続いて、第１の制御信号生成部２０２は傾斜角度の偏位量Δφ＝θ（ｔ２）−θ（ｔ１）を算出し、第１の制御信号を生成し、光軸制御部３００がこの第１の制御信号に従って前照灯５の光軸を制御する。

荷物が車両２の後部に積載されると、車体３の後方が路面側へ下がり車体３の前方が上がるので、前照灯５の光軸が上方へ向くことになる。このときの上向きの傾斜角度の偏位量Δφに基づいて、光軸制御部３００が前照灯５の光軸を下向きに調整するので、光軸が路面に対して所定の角度に保たれる。

時刻ｔ３で車両２が走行を再開すると、車両状態判定部２０４の判定結果に従って切替部２０１が第２の制御信号生成部２０３を選択し、第２の制御信号生成部２０３が傾斜センサ１０１の計測する傾斜角度θから相対傾斜角度φ２を算出し、この相対傾斜角度φ２に基づく第２の制御信号に従って光軸制御部３００が前照灯５の光軸を制御する。
ここで、φ２＝φ１＋Δφの関係が成立する。

時刻ｔ３以降、車両２は坂道を上っているため、坂道の路面勾配により車体３の前方がさらに上がり、車体３の後方がさらに路面側へ下がるように傾斜する。そのため、第２の制御信号生成部２０３の算出する相対傾斜角度φ２が時刻ｔ４で変化し、それに伴い前照灯５の光軸が下向きに調整される。よって、路面が坂道の場合にも光軸が路面に対して所定の角度に保たれる。

なお、図３では、走行状態からの制御方法を説明したが、停車状態からの制御方法としては、予め設定した光軸制御角度を使用する。停車前に最後に走行して得られた光軸制御角度を使用するなどして光軸制御を開始する。特に、停車状態からエンジンを始動して走行した場合、第２の制御信号生成部２０３は傾斜角度の移動平均処理を行えないため、一時的に予め設定した光軸制御角度を使用したり、エンジンを切る前に算出した光軸制御角度を使用したりすることが有効である。

次に、前照灯用光軸制御装置１の傾斜センサ１０１を、電波方式の傾斜センサ１０１ａで構成する例を説明する。
図４は、電波方式の傾斜センサ１０１ａの構成を示すブロック図である。電波方式の傾斜センサ１０１ａは、一つの送信アンテナ４０１と、二つの受信アンテナ４０２，４０３と、送信部４０４と、受信部４０５と、伝搬経路差演算部４０６と、傾斜角度演算部４０７とで構成する。

送信アンテナ４０１および受信アンテナ４０２，４０３は、車体３の前後方向に配列され、二つの受信アンテナ４０２，４０３の間に送信アンテナ４０１が配置される。
送信部４０４は、所定の周波数の発振信号を送信アンテナ４０１へ出力する。送信アンテナ４０１は、発振信号を電波として空間へ放射する。空間へ放射した電波は路面で反射し、反射波として受信アンテナ４０２，４０３にそれぞれ伝搬する。受信アンテナ４０２，４０３は、反射波を受信し、受信信号として受信部４０５へ出力する。

伝搬経路差演算部４０６は、受信アンテナ４０２，４０３の受信信号に基づいて、電波を放射してから路面で反射して受信アンテナ４０２へ戻ってくるまでの伝搬経路長Ｌ１と受信アンテナ４０３へ戻ってくるまでの伝搬経路長Ｌ２との差である伝搬経路差ΔＬを計測し、傾斜角度演算部４０７へ出力する。

傾斜角度演算部４０７は、伝搬経路差ΔＬに所定の係数を乗算して、傾斜角度θを求め、制御信号生成部２００へ出力する。
電波を放射してから路面で反射して受信アンテナ４０２へ戻ってくるまでの伝搬時間Ｔ１と受信アンテナ４０３へ戻ってくるまでの伝搬時間Ｔ２との差である伝搬時間差ΔＴ、伝搬経路差ΔＬ、および傾斜角度θには、次式（６）の比例関係が成り立つ。ただし、ｃは電波の伝搬速度であり、ｃ１は伝搬経路差ΔＬから傾斜角度θを算出する変換係数である。

ΔＬ＝ｃ×ΔＴ （６）
θ＝ｃ１×ΔＬ

図５は、電波方式の傾斜センサ１０１ａを使用して計測する傾斜角度を説明する図である。図５において、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する車体３の相対傾斜角度φ、電波方式の傾斜センサ１０１ａの計測する傾斜角度θとする。
路面が平坦面であるときは、電波方式の傾斜センサ１０１ａの計測する傾斜角度θは、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する相対傾斜角度φと等しい。
一方、路面に凹凸がある場合は、電波方式の傾斜センサ１０１ａが計測する傾斜角度θは、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する相対傾斜角度φと異なり、その時々の電波照射路面に対する傾斜角度θになる。そのため、第２の制御信号生成部２０３は、走行中の異なる地点において計測された多数の傾斜角度θに対して平均処理などの統計処理を行って、路面の凹凸による傾斜角度θの変動成分を抑圧し、凹凸を平均化した路面（即ち、平坦路面相当）における勾配角度ＧＲＡＤのときの相対傾斜角度φを算出する。

なお、路面に凹凸がある場合でも、電波方式の傾斜センサ１０１ａの計測する傾斜角度θは、電波を照射している局所的な路面に対する車体３の傾斜角度を精度良く計測することができる。そのため、第１の制御信号生成部２０２は、車両２の停止中における乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れに応じた車体３の傾斜角度の偏位量Δφを精度良く求めることができる。

また、電波方式の傾斜センサ１０１ａは、風、温度変化、騒音等の影響を受けることなく計測が可能であるので、車両２の停止中に、偏位量Δφを高精度に計測することができる。

以上より、実施の形態１によれば、前照灯用光軸制御装置１は、路面に対する車体３の傾斜角度を計測する傾斜角度計測部１００と、傾斜角度計測部１００で計測した傾斜角度の相対的な角度変化量から、前照灯５の光軸を所定の角度に制御する第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成部２０２と、傾斜角度計測部１００で計測した傾斜角度から路面に対する車体３の相対的な傾斜角度を算出し、当該相対的な傾斜角度から前照灯５の光軸を所定の角度に制御する第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成部２０３と、車両２が停止している場合は第１の制御信号に基づいて、車両２が走行している場合は第２の制御信号に基づいて、前照灯５の光軸を制御する光軸制御部３００とを備えるように構成した。このため、車両２の停止中は乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れに応じた車体３の角度変化量に基づいて光軸制御を行い、車両２の走行中は車体３の路面に対する傾斜角度に基づいて光軸制御を行うことができ、車両２の状態（走行中か停止中か）および路面の状態（平坦か、凹凸か、坂道かなど）によらず常に最適な光軸制御を行うことができる。

また、実施の形態１によれば、第１の制御信号生成部２０２は、車両２が停止した直後に傾斜角度計測部１００で計測した傾斜角度を変化前傾斜角度として保持し、車両２が停止している間に傾斜角度計測部１００で計測する傾斜角度に変化があった場合、変化前傾斜角度と当該変化した後の傾斜角度との偏位量を算出して相対的な角度変化量として用いる構成にした。このため、車両停止中に路面の状態によらず、かつ、乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れの有無によらず最適な光軸制御を行うことができる。

また、実施の形態１によれば、第２の制御信号生成部２０３は、傾斜角度計測部１００で計測する傾斜角度を平均処理して、路面に対する車体３の相対的な傾斜角度を算出するように構成した。このため、路面の局所的な凹凸の影響を抑圧でき、路面の状態によらず最適な光軸制御を行うことができる。

また、実施の形態１によれば、傾斜角度計測部１００は、車体３の前後方向に設置された一つの送信アンテナ４０１および二つの受信アンテナ４０２，４０３を有する電波方式の傾斜センサ１０１ａで構成され、送信アンテナ４０１から路面に向けて電波を放射し路面で反射して戻ってきた当該電波を受信アンテナ４０２，４０３で受信し、受信アンテナ４０２，４０３の間の伝搬時間差から車体３の傾斜角度を計測するようにした。このため、電波方式の傾斜センサ１０１ａを用いて、車両２の状態および路面の状態によらず常に最適な光軸制御を行うことができる前照灯用光軸制御装置１を実現できる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、前照灯用光軸制御装置１の傾斜センサ１０１を、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂで構成する例を説明する。なお、本実施の形態２の前照灯用光軸制御装置およびこの前照灯用光軸制御装置を設置する車両は、図１および図２に示す前照灯用光軸制御装置１および車両２と図面上では同様の構成であるため、以下では図１および図２を援用する。

図６は、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂの構成を示すブロック図である。超音波方式の傾斜センサ１０１ｂは、車体３の前後方向にセンサ間隔Ｗだけ離間して配列された二つの超音波センサ５０１，５０２と、二つの送受信部５０３，５０４と、車高差演算部５０５と、傾斜角度演算部５０６とで構成する。

超音波センサ５０１は、送受信部５０３の指示に従い、超音波を路面に向けて放射する。放射された超音波は路面で反射し、超音波センサ５０１で受信され、受信信号として送受信部５０３へ出力される。
同様に、超音波センサ５０２も、送受信部５０４の指示に従って超音波を路面に向けて放射する。放射された超音波は路面で反射し、超音波センサ５０２で受信され、受信信号として送受信部５０４へ出力される。

送受信部５０３，５０４は、各受信信号に基づいて、超音波を路面に向けて放射したタイミングと、路面で反射して再び戻ってきたタイミングとを車高差演算部５０５へ通知する。

車高差演算部５０５は、超音波センサ５０１から超音波を放射して路面で反射して再び超音波センサ５０１に戻ってくるまでの伝搬時間Ｔ１を計測し、伝搬時間Ｔ１から超音波センサ５０１と路面との距離を計算し、車高Ｈ１を求める。
同様に、車高差演算部５０５は、超音波センサ５０２から超音波を放射して路面で反射して再び超音波センサ５０２に戻ってくるまでの伝搬時間Ｔ２を計測し、伝搬時間Ｔ２から超音波センサ５０２と路面との距離を計算し、車高Ｈ２を求める。
車高差演算部５０５は、求めた車高Ｈ１，Ｈ２を傾斜角度演算部５０６へ出力する。

傾斜角度演算部５０６は、超音波センサ５０１，５０２の車両前後方向のセンサ間隔Ｗと、車高Ｈ１，Ｈ２とを用いて、次式（７）より傾斜角度θを求め、制御信号生成部２００へ出力する。

θ＝ｔａｎ^-1｛（Ｈ１−Ｈ２）／Ｗ｝ （７）

図７は、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂを使用して計測する傾斜角度を説明する図である。図７において、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する車体３の相対傾斜角度φ、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂの計測する傾斜角度θとする。
路面が平坦面であるときは、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂの計測する傾斜角度θは、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する相対傾斜角度φと等しい。
一方、路面に凹凸がある場合は、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂが計測する傾斜角度θは、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する相対傾斜角度φと異なり、その時々の超音波照射路面に対する傾斜角度θになる。そのため、第２の制御信号生成部２０３は、走行中の異なる地点において計測された多数の傾斜角度θに対して平均処理などの統計処理を行って、路面の凹凸による傾斜角度θの変動成分を抑圧し、凹凸を平均化した路面（即ち、平坦路面相当）における勾配角度ＧＲＡＤのときの相対傾斜角度φを算出する。

なお、路面に凹凸がある場合でも、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂの計測する傾斜角度θは、超音波を照射している局所的な路面に対する車体３の傾斜角度を精度良く計測することができる。そのため、第１の制御信号生成部２０２は、車両２の停止中における乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れに応じた車体３の傾斜角度の偏位量Δφを精度良く求めることができる。

ただし、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂは、風および騒音等の影響を受ける。そのため、第１の制御信号生成部２０２は、上記実施の形態１で説明した電波方式の傾斜センサ１０１ａを使用する場合とは異なり、車両２の停止中に計測された傾斜角度θを所定の時間分平均処理した平均値を用いて偏位量Δφを算出する必要がある。

以上より、実施の形態２によれば、傾斜角度計測部１００は、車体３の前後方向に設置された二つの超音波センサ５０１，５０２を有する超音波方式の傾斜センサ１０１ｂで構成され、超音波センサ５０１，５０２それぞれが路面に向けて超音波を放射し路面で反射して戻ってきた当該超音波を受信して車高を検知し、当該車高の差分と超音波センサ５０１，５０２の設置間隔とから車体３の傾斜角度を計測するようにした。このため、超音波方式の傾斜センサ１０１ｂを用いて、車両２の状態および路面の状態によらず常に最適な光軸制御を行うことができる前照灯用光軸制御装置１を実現できる。

なお、上記実施の形態２では、車高を検知する距離センサとして、超音波を路面に反射させて車高を計測するセンサを用いたが、これに限定されるものではなく、光（レーザー）を路面に反射させて車高を計測するセンサを用いてもよい。

実施の形態３．
本実施の形態３では、前照灯用光軸制御装置１の傾斜センサ１０１を、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃで構成する例を説明する。なお、本実施の形態３の前照灯用光軸制御装置およびこの前照灯用光軸制御装置を設置する車両は、図１および図２に示す前照灯用光軸制御装置１および車両２と図面上では同様の構成であるため、以下では図１および図２を援用する。

図８は、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃの構成を示すブロック図である。加速度方式の傾斜センサ１０１ｃは、２軸加速度センサ６０１と、傾斜角度演算部６０２とで構成される。

２軸加速度センサ６０１は、例えば第１の計測方向として車体３の前後方向、第２の計測方向として車両２の上下方向になるように車体３に設置される。車体３の前後方向の加速度Ａｘ、車体３の上下方向の加速度Ａｚとすると、傾斜角度演算部６０２が出力する傾斜角度θは次式（８）のようになる。

θ＝ｔａｎ^-1（Ａｚ／Ａｘ） （８）

図９は、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃを使用して計測する傾斜角度を説明する図である。なお、図８に示す２軸加速度センサ６０１の角度θ，φは、図９に示す傾斜状態の車体３に設置されているときを表している。

ここで、勾配角度ＧＲＡＤの路面に対する車体３の相対傾斜角度φ、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃの計測する傾斜角度θ、車両２の走行方向の加速度（以下、車両加速度）Ｇｃ、重力加速度Ｇ０とすると、２軸加速度センサ６０１により計測される加速度Ａｘ，Ａｚは、次式（９）となる。

Ａｘ＝Ｇ０×ｃｏｓ｛π／２−（φ＋ＧＲＡＤ）｝＋Ｇｃ×ｃｏｓ（φ） （９）
Ａｚ＝Ｇ０×ｓｉｎ｛π／２−（φ＋ＧＲＡＤ）｝＋Ｇｃ×ｓｉｎ（φ）

車両２の停止中は、車両加速度Ｇｃ成分が存在しないので、式（９）は次式（１０）と表すことができ、傾斜角度演算部６０２の出力する傾斜角度θは次式（１１）になる。

Ａｘ＝Ｇ０×ｃｏｓ｛π／２−（φ＋ＧＲＡＤ）｝ （１０）
Ａｚ＝Ｇ０×ｓｉｎ｛π／２−（φ＋ＧＲＡＤ）｝

θ＝ｔａｎ^-1〔ｓｉｎ｛π／２−（φ＋ＧＲＡＤ）｝／ｃｏｓ｛π／２−（φ＋ＧＲＡＤ）｝〕 （１１）

車両２の停止中に乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れがあり、車体３の相対傾斜角度φがφ１からφ２に変化した場合、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃの計測する傾斜角度θの偏位量がΔφ＝φ２−φ１となる。即ち、車両停止中の傾斜角度θは、路面の勾配角度ＧＲＡＤ成分は一定で、車体３の相対傾斜角度φ成分のみ変化する。

一方、車両２の走行中は、走行直前の（即ち、停止中の）加速度Ａｘ，Ａｚから重力加速度Ｇ０成分をオフセット値として除去すると、車両加速度Ｇｃ成分のみが残り、次式（１２）と表すことができる。よって傾斜角度演算部６０２の出力する傾斜角度θは次式（１３）になる。

Ａｘ＝Ｇｃ×ｃｏｓ（φ） （１２）
Ａｚ＝Ｇｃ×ｓｉｎ（φ）

θ＝ｔａｎ^-1｛ｓｉｎ（φ）／ｃｏｓ（φ）｝ （１３）

以上のように、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃは、路面の勾配角度ＧＲＡＤと車体３の傾斜をあわせた角度を計測する。
路面の勾配がない場合は、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃの出力する傾斜角度θは、相対傾斜角度φと等しい。
一方、路面に勾配がある場合には、２軸加速度センサ６０１が勾配角度ＧＲＡＤもあわせて計測するので、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃの出力する傾斜角度θは相対傾斜角度φとは異なる値になる。

他方、２軸加速度センサ６０１の計測する加速度から重力加速度Ｇ０をオフセット値として除去した場合、車両２の加速度Ｇｃから算出した傾斜角度θは、相対傾斜角度φである。

なお、路面に勾配がある場合でも、車両２の停止中は、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃが出力する傾斜角度θのうちの勾配角度ＧＲＡＤが一定なので、第１の制御信号生成部２０２は、乗客の乗り降りまたは荷物の出し入れに応じた車体３の傾斜角度の偏位量Δφ、即ち、相対傾斜角度φの偏位量を精度良く求めることができる。

以上より、実施の形態３によれば、傾斜角度計測部１００は、車体３の前後方向および上下方向の加速度を検知する２軸加速度センサ６０１を有する加速度方式の傾斜センサ１０１ｃで構成され、車両２が停止している場合は２軸加速度センサ６０１で検知する重力加速度を利用して車体３の傾斜角度を計測し、車両２が走行している場合は重力加速度をオフセット値として補正し車両２の走行方向の加速度のみを利用して車体３の傾斜角度を計測するようにした。このため、加速度方式の傾斜センサ１０１ｃを用いて、車両２の状態および路面の状態によらず常に最適な光軸制御を行うことができる前照灯用光軸制御装置１を実現できる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 前照灯用光軸制御装置、２ 車両、３ 車体、４ 車台、５ 前照灯、１００ 傾斜角度計測部、１０１ 傾斜センサ、１０１ａ 電波方式の傾斜センサ、１０１ｂ 超音波方式の傾斜センサ、１０１ｃ 加速度方式の傾斜センサ、２００ 制御信号生成部、２０１ 切替部、２０２ 第１の制御信号生成部、２０３ 第２の制御信号生成部、２０４ 車両状態判定部、３００ 光軸制御部、３０１ 機構駆動部、３０２ 光軸制御機構、４０１ 送信アンテナ、４０２，４０３ 受信アンテナ、４０４ 送信部、４０５ 受信部、４０６ 伝搬経路差演算部、４０７ 傾斜角度演算部、５０１，５０２ 超音波センサ、５０３，５０４ 送受信部、５０５ 車高差演算部、５０６ 傾斜角度演算部、６０１ ２軸加速度センサ、６０２ 傾斜角度演算部。

Claims (7)

1. 車両に設置された前照灯の光軸を、路面に対して所定の角度に制御する前照灯用光軸制御装置であって、
   前記路面に対する前記車両の傾斜角度を計測する傾斜角度計測部と、
   前記傾斜角度計測部で計測した傾斜角度の相対的な角度変化量から、前記前照灯の光軸を前記所定の角度に制御する第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成部と、
   前記傾斜角度計測部で計測した傾斜角度から前記路面に対する前記車両の相対的な傾斜角度を算出し、当該相対的な傾斜角度から前記前照灯の光軸を前記所定の角度に制御する第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成部と、
   前記車両が停止している場合は前記第１の制御信号に基づいて、前記車両が走行している場合は前記第２の制御信号に基づいて、前記前照灯の光軸を制御する光軸制御部とを備えることを特徴とする前照灯用光軸制御装置。
2. 前記第１の制御信号生成部は、前記車両が停止した直後に前記傾斜角度計測部で計測した傾斜角度を変化前傾斜角度として保持し、前記車両が停止している間に前記傾斜角度計測部で計測する傾斜角度に変化があった場合、前記変化前傾斜角度と当該変化した後の傾斜角度との偏位量を算出して前記相対的な角度変化量とすることを特徴とする請求項１記載の前照灯用光軸制御装置。
3. 前記第２の制御信号生成部は、前記傾斜角度計測部で計測する傾斜角度を平均処理して、前記路面に対する前記車両の相対的な傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１記載または請求項２記載の前照灯用光軸制御装置。
4. 前記傾斜角度計測部は、前記車両の前後方向に設置された一つの送信アンテナおよび二つの受信アンテナを有し、前記一つの送信アンテナから前記路面に向けて電波を放射し前記路面で反射して戻ってきた当該電波を前記二つの受信アンテナで受信し、前記二つの受信アンテナ間の伝搬時間差から前記車両の傾斜角度を計測することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光軸制御装置。
5. 前記傾斜角度計測部は、前記車両の前後方向に設置された二つの距離センサを有し、前記二つの距離センサそれぞれが前記路面に向けて超音波または光を放射し前記路面で反射して戻ってきた当該超音波または光を受信して車高を検知し、当該車高の差分と前記二つの距離センサの設置間隔とから前記車両の傾斜角度を計測することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光軸制御装置。
6. 前記傾斜角度計測部は、前記車両の前後方向および上下方向の加速度を検知する加速度センサを有し、前記車両が停止している場合は前記加速度センサで検知する重力加速度を利用して前記車両の傾斜角度を計測し、前記車両が走行している場合は前記重力加速度をオフセット値として補正し前記車両の走行方向の加速度のみを利用して前記車両の傾斜角度を計測することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の前照灯用光軸制御装置。
7. 前記車両に設置された車速センサの検出値に基づいて、前記車両の停止および走行を判定する車両状態判定部を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の前照灯用光軸制御装置。

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