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JP7559661B2 - 車両用灯具の制御装置、及び車両用灯具 - Google Patents

車両用灯具の制御装置、及び車両用灯具 Download PDF

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Description

本発明は、車両用灯具の制御装置、及び車両用灯具に関する。
車両用灯具の制御装置として、自動運転モードの設定時に手動運転モードの設定時とは異なる車両用灯具の制御を実行するものが知られている（例えば、特許文献１～５参照）。例えば、特許文献１に記載の制御装置では、手動運転モードの設定時にロービーム用の配光パターンを形成し、自動運転モードの設定時に照度の高い領域が上方側に位置する配光パターンを形成している。
国際公開２０１９／０８２９８０号 国際公開２０１９／０２６４３７号 国際公開２０１８／１６４２６９号 特開２０２０－３２８７２号公報 特開２０２０－２６１９９号公報
カメラ、ミリ波レーダー、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、ソナー等の車載センサの信号に基づいて、運転支援、条件付き自動運転、自動運転、完全自動運転等を実行する自動運転システムでは、周囲が暗くなると車載センサによる対象物の検出可能距離が短くなる傾向がある。また、自動運転システムでは、車載センサによる対象物の検出を車速が上がるほど速くする必要があるので、車速が上がるほど車載センサによる対象物の検出可能距離を延ばす必要性が高くなる。
本発明は、上記事情に鑑み、車載センサによる対象物の検出可能距離を車速に応じて延ばすことができる車両用灯具の制御装置、及び車両用灯具を提供することを目的とする。
本発明は、自動運転機能又は運転支援機能を備える車両に搭載され配光パターンを車両前方に照射する灯具を制御する車両用灯具の制御装置であって、前記車両が自動運転状態又は運転支援状態の場合に、前記配光パターンのホットゾーンの幅を、前記車両の走行速度が上がるにつれて段階的又は連続的に拡大させる。
本発明によれば、配光パターンのホットゾーンの幅を、車両の走行速度が上がるにつれて段階的又は連続的に拡大させることにより、車両の走行速度が上がるにつれて、より遠方をより高い照度で照明する。従って、車載センサによる対象物の検出可能距離を車速に応じて延ばすことができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具の制御装置の概略を示す図である。 図２は、手動運転モードが設定されている場合におけるハイビーム用の配光パターンと、自動運転モード又は運転支援モードが設定されている場合における配光パターンとを示す図である。 図３は、自動運転モード又は運転支援モードが設定されている場合における配光パターンを示す図である。 図４は、自動運転モード又は運転支援モードが設定されている場合における配光パターンの他の実施形態を示す図である。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、構成の図示や説明を省略している箇所が一部あるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用される。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具１の制御装置１００の概略を示す図である。この図に示す車両用灯具１の制御装置１００は、自動運転機能又は運転支援機能を備える車両Ｃに搭載された車両用灯具１を制御するコントロールユニットである。自動運転は、条件付き自動運転（自動運転レベル３に相当）、自動運転（自動運転レベル４に相当）、完全自動運転（自動運連レベル５に相当）を含む。また、運転支援は、アクセル・ブレーキ操作又はハンドル操作が部分的に自動化された運転（自動運転レベル１に相当）、アクセル・ブレーキ操作及びハンドル操作の両方が、部分的に自動化された運転（自動運転レベル２に相当）を含む。また、車両Ｃは、手動運転モードも設定可能である。手動運転は、自動運転機能又は運転支援機能が実行されていない時の運転である。
車両Ｃは、カメラ、レーダー（ミリ波レーダー）、ＬｉＤＡＲ、ソナー等の車載センサ２と、自動運転機能又は運転支援機能を実行する運転制御装置３とを備える。車載センサ２は、車両Ｃに車両前方に向けて設置されており、対象物の画像検出や測距等を行う。この車載センサ２の中の少なくとも一つ（例えばカメラ）は、例えばフロントガラスの上部等の車両Ｃにおける運転手のアイポイントよりも高い位置に設置されている。
運転制御装置３は、車載センサ２の信号に応じて車両Ｃのアクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の少なくとも一つを自動化する。この運転制御装置３は、自動運転機能又は運転支援機能を実行する場合に、車両用灯具１の制御装置１００に制御信号を送信する。なお、運転制御装置３と車両用灯具１の制御装置１００とを一体のコントロールユニットとしてもよい。
車両用灯具１は、左右の前照灯１Ｌ，１Ｒを備える。前照灯１Ｌ，１Ｒは、光源ユニット１１と、光学系１２とを備え、車両前方に配光パターンを照射する。光源ユニット１１は、複数の発光素子１１Ｅを備える。複数の発光素子１１Ｅのそれぞれは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザーダイオード等であり、制御装置１００により個別に調光される。例えば、発光素子１１ＥがＬＥＤの場合には、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式により点灯時間が制御されることで調光される。
光源ユニット１１としては、ＬＥＤアレイ等の複数の発光素子１１Ｅが車幅方向に並べて配されたものや、複数の発光素子１１Ｅがマトリックス状に並べられたものや、複数の発光素子１１Ｅが相互に離間して同じ向きになるように配されたものや、複数の発光素子１１Ｅが相互に離間し向きが異なるように配されたもの等を例示できる。複数の発光素子１１Ｅが相互に離間し同じ向きになるように配されている場合には、光学系１２が備える導光部材により、複数の発光素子１１Ｅから射出された光を同方向に導く。また、複数の発光素子１１Ｅが相互に離間し向きが異なるように配されている場合には、光学系１２が備えるミラーユニットにより、複数の発光素子１１Ｅから射出された光を同方向に導く。
制御装置１００により複数の発光素子１１Ｅが個別に調光されることにより、前照灯１Ｌ，１Ｒが車両前方に照射する配光パターンが変化する。配光パターンの変化としては、配光パターンが有するホットゾーンの幅や高さや位置の変化や、配光パターン全体の幅や高さや位置の変化等を例示できる。ここで、ホットゾーンは、配光パターンの中で最も照度が高い領域である。
図２は、手動運転モードが設定されている場合におけるハイビーム用の配光パターンＰＭと、自動運転モード又は運転支援モード（以下、自動運転モード等という）が設定されている場合における配光パターンＰＡとを示す図である。図２の左側には、手動運転モードが設定されている場合におけるハイビーム用の配光パターンＰＭを示し、図２の右側には、自動運転モード等が設定されている場合における配光パターンＰＡを示している。ホットゾーンＨＡは、配光パターンＰＡの中央に位置する。
図２に示すように、自動運転モード等が設定されている場合における配光パターンＰＡのホットゾーンＨＡは、手動運転モードが設定されている場合におけるハイビーム用の配光パターンＰＭのホットゾーンＨＭに比して上方に位置する。即ち、自動運転モード等が設定されている場合には、制御装置１００が、前照灯１Ｌ，１ＲからホットゾーンＨＡの中心に至る光軸を、手動運転モードが設定されている場合における前照灯１Ｌ，１ＲからホットゾーンＨＭの中心に至る光軸よりも上向きに調整する。
ここで、手動運転モード且つハイビームに設定されている場合における配光パターンＰＭは、運転手のアイポイントに合わせて空間への照射よりも路面への照射を重視した配光パターンである。それに対して、自動運転モード等が設定されている場合における配光パターンＰＡは、運転手のアイポイントよりも高い位置に設置された車載センサ２（図２参照）の検出軸に合わせて路面への照射よりも空間への照射を重視した配光パターンである。
これにより、自動運転モード等が設定されている場合には、手動運転モード且つハイビームに設定されている場合の配光パターンＰＡに比して、車載センサ２の検出軸に合わせて遠方の照度を高くすることができ、車載センサ２による対象物の検出可能距離を延ばすことができる。
図３は、自動運転モード等が設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈを示す図である。図３の下段には、自動運転モード等が設定され且つ車速が低速域（例えば４０～６０ｋｍ／ｈ）に設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｌを示している。また、図３の中段には、自動運転モード等が設定され且つ車速が中速域（例えば６０～８０ｋｍ／ｈ）に設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｍを示している。さらに、図３の上段には、自動運転モード等が設定され且つ車速が高速域（例えば８０～ｋｍ／ｈ）に設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｈを示している。ホットゾーンＨＡ―Ｌ，ＨＡ―Ｍ，ＨＡ―Ｈは、それぞれ配光パターンＰＡ―Ｌ，ＰＡ―Ｍ，ＰＡ―Ｈの中央に位置する。
図３の下段に示すように、自動運転モード等が設定され且つ車速が低速域に設定されている場合には、車速が相対的に速い車速域に設定されている場合に比して、幅ＷＰの広い配光パターンＰＡ－Ｌが形成される。この配光パターンＰＡ－ＬのホットゾーンＨＡ－Ｌの幅ＷＨは、車速が相対的に速い車速域に設定されている場合に比して狭くなるように設定されている。この配光パターンＰＡ－Ｌは、中央の照度を高めることよりも左右の広範囲を照射することを重視した配光パターンである。これにより、自動運転モード等が設定され且つ車速が低速域に設定されている場合には、車速が相対的に速い車速域に設定されている場合に比して、車載センサ２（図１参照）の検出可能な視野角を広げることができる。従って、車載センサ２の検出可能な視野角に車両Ｃの斜め前方に位置する歩行者や標識等を入れることができる。
図３の上段に示すように、自動運転モード等が設定され且つ車速が高速域に設定されている場合には、車速が相対的に遅い車速域に設定されている場合に比して、幅ＷＰの狭い配光パターンＰＡ－Ｈが形成される。この配光パターンＰＡ－ＨのホットゾーンＨＡ－Ｈの幅ＷＨは、車速が相対的に遅い車速域に設定されている場合に比して広くなるように設定されている。この配光パターンＰＡ－Ｈは、左右の広範囲を照射することよりも中央の照度を高めることを重視した配光パターンである。これにより、自動運転モード等が設定され且つ車速が高速域に設定されている場合には、車速が相対的に遅い車速域に設定されている場合に比して、車載センサ２の対象物の検出可能距離を延ばすことができる。
図３の中段に示すように、自動運転モード等が設定され且つ車速が中速域に設定されている場合には、車速が低速域に設定されている場合に比して幅ＷＰが狭く車速が高速域に設定されている場合に比して幅ＷＰが広い配光パターンＰＡ－Ｍが形成される。この配光パターンＰＡ－ＭのホットゾーンＨＡ－Ｍの幅ＷＨは、車速が低速域に設定されている場合に比して広く、車速が高速域に設定されている場合に比して狭くなるように設定されている。この配光パターンＰＡ－Ｍは、左右の広範囲を照射することと中央の照度を高めることとのバランスを重視した配光パターンである。これにより、自動運転モード等が設定され且つ車速が中速域に設定されている場合には、車速が相対的に速い車速域に設定されている場合に比して、車載センサ２の検出可能な視野角を広げることができ、他方で、車速が相対的に遅い車速域に設定されている場合に比して、車載センサ２の対象物の検出可能距離を延ばすことができる。
即ち、制御装置１００（図１参照）は、設定されている車速域に応じて、前照灯１Ｌ，１Ｒ（図１参照）が照射する配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを変化させると共に、前照灯１Ｌ，１Ｒが照射する配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－ＨのホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを変化させる。具体的には、制御装置１００は、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを段階的に減少させると共に、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを段階的に拡大させる。
このように、制御装置１００は、設定されている車速域に応じて、光源ユニット１１（図１参照）から放出される光エネルギーの密度が変化するように、光源ユニット１１を調光する。具体的には、制御装置１００は、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、光源ユニット１１から放出される光エネルギーの密度が段階的に高くなるように、光源ユニット１１を調光する。ここで、車速が相対的に低速域に設定されている場合には、車速が相対的に高速域に設定されている場合に比して、車載センサ２の対象物の検出可能距離に対する要求レベルは低い一方で、車載センサ２の検出可能な視野角に対する要求レベルは高い。また、車速が相対的に高速域に設定されている場合には、車速が相対的に低速域に設定されている場合に比して、車載センサ２の検出可能な視野角に対する要求レベルは低い一方で、車載センサ２の検出可能距離に対する要求レベルは高い。そこで、本実施形態では、車速に応じた車載センサ２の検出可能距離と検出可能な視野角とに対する要求レベルに合わせて、光源ユニット１１から放出される光エネルギーを配分する。これによって、光源ユニット１１の消費電力を抑制しながら、車載センサ２による対象物の検出可能距離を車速に応じて延ばすと共に、車載センサ２による必要な検出可能な視野角を確保することができる。
図４は、自動運転モード等が設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの他の実施形態を示す図である。図４の下段には、自動運転モード等が設定され且つ車速が低速域（例えば４０～６０ｋｍ／ｈ）に設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｌを示している。また、図４の中段には、自動運転モード等が設定され且つ車速が中速域（例えば６０～８０ｋｍ／ｈ）に設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｍを示している。さらに、図４の上段には、自動運転モード等が設定され且つ車速が高速域（例えば８０～ｋｍ／ｈ）に設定されている場合における配光パターンＰＡ－Ｈを示している。
上記実施形態と同様に、制御装置１００は、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを段階的に減少させると共に、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを段階的に拡大させる。それに加えて、制御装置１００は、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さを段階的に上昇させる。
ここで、自動運転モード等が設定され且つ車速域が高速域に設定されている場合のホットゾーンＨＡ－Ｈは、手動運転モードが設定されている場合のホットゾーンＨＭよりも高い位置に設定されている。なお、自動運転モード等が設定され且つ車速域が中速域又は低速域に設定されている場合のホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍは、手動運転モードが設定されている場合のハイビーム用の配光パターンＰＭのホットゾーンＨＭよりも高い位置に設定されてもよく、当該ホットゾーンＨＭと同じ高さに設定されてもよい。
このように、本実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さが段階的に上昇されることにより、車速に応じた車載センサ２の検出可能距離に対する要求レベルを満足することが可能になる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、実施形態同士の技術や公知・周知技術を組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを段階的に拡大させたが、車速が上がるにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを連続的に拡大させてもよい。また、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを段階的に減少させたが、車速が上がるにつれて、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを連続的に減少させてもよい。
また、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを拡大させたが、これは必須ではない。例えば、車速域が低速域から中速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍの幅ＷＨを拡大させるが、車速域が中速域から高速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを変化させないようにすることや、車速域が低速域から中速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍの幅ＷＨを変化させないが、車速域が中速域から高速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの幅ＷＨを拡大させるようにすることも可能である。
また、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを減少させたが、これは必須ではない。例えば、車速域が低速域から中速域に変化した際には配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍの全体の幅ＷＰを減少させるが、車速域が中速域から高速域に変化した際には配光パターンＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを変化させないようにすることや、車速域が低速域から中速域に変化した際には配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍの全体の幅ＷＰを変化させないが、車速域が中速域から高速域に変化した際には配光パターンＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを減少させるようにすることも可能である。
また、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さを段階的に上昇させたが、車速が上がるにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さを連続的に上昇させてもよい。
また、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、ホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さを上昇させたが、これは必須ではない。例えば、車速域が低速域から中速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍの高さを上昇させるが、車速域が中速域から高速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さを変化させないようにすることや、車速域が低速域から中速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｌ，ＨＡ－Ｍの高さを変化させないが、車速域が中速域から高速域に変化した際にはホットゾーンＨＡ－Ｍ，ＨＡ－Ｈの高さを上昇させるようにすることも可能である。
さらに、上記実施形態では、車速域が低速域、中速域、高速域と高速側に変化するにつれて、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰを減少させたが、配光パターンＰＡ－Ｌ，ＰＡ－Ｍ，ＰＡ－Ｈの全体の幅ＷＰは、車速の変化にかかわらず一定であってもよい。
１ ：車両用灯具
１Ｌ，１Ｒ ：前照灯（灯具）
１００ ：制御装置
Ｃ ：車両
ＰＡ ：配光パターン
ＰＡ－Ｌ ：配光パターン
ＰＡ－Ｍ ：配光パターン
ＰＡ－Ｈ ：配光パターン
ＰＭ ：配光パターン
ＨＡ ：ホットゾーン
ＨＡ－Ｌ ：ホットゾーン
ＨＡ－Ｍ ：ホットゾーン
ＨＡ－Ｈ ：ホットゾーン
ＨＭ ：ホットゾーン
ＷＰ ：全体の幅
ＷＨ ：幅

Claims (6)

  1. 自動運転機能又は運転支援機能を備える車両に搭載され配光パターンを車両前方に照射する灯具を制御する車両用灯具の制御装置であって、
    前記車両が自動運転状態又は運転支援状態の場合に、前記配光パターンのホットゾーンの幅を、前記車両の走行速度が上がるにつれて段階的又は連続的に拡大させる車両用灯具の制御装置。
  2. 前記車両が自動運転状態又は運転支援状態の場合に、前記配光パターンの全体の幅を、前記車両の走行速度が上がるにつれて段階的又は連続的に縮小させる請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
  3. 前記車両が自動運転状態又は運転支援状態の場合に、前記配光パターンの前記ホットゾーンの高さを、前記車両の走行速度が上がるにつれて段階的又は連続的に上昇させる請求項１又は２に記載の車両用灯具の制御装置。
  4. 前記車両が自動運転状態又は運転支援状態の場合に、前記配光パターンの前記ホットゾーンを、前記車両が自動運転状態又は運転支援状態ではない場合のハイビーム用の配光パターンのホットゾーンに比して高くする請求項１～３の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置。
  5. 前記車両の前方に位置する対象物を検出する車載センサが、前記車両における運転手のアイポイントより高い位置に設置されている請求項１～４の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置。
  6. 請求項１～５の何れか１項に記載の前記車両用灯具の制御装置と、
    前記車両用灯具の制御装置によって制御される前記灯具と
    を備える車両用灯具。
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