(57)【要約】【課題】  車両に装備されている灯具を利用して車両における光通信を行うことで車両内スペースの問題を解消し、かつ電波使用機器との干渉を防止する。【解決手段】  発光素子を光源としたテールランプＴＬを点灯するための点灯制御回路１０には送信しようとするデータに基づいて人間の視覚で認識できない高い周波数で光源の点灯を制御する高周波変調部１０３を備える。テールランプＴＬの点灯時、消灯時のいずれの場合でも周期的に設定されたデータ期間にテールランプＴＬを高周波変調した点灯電流で点灯を行うことで、テールランプＴＬを利用して後続車両にデータを送信する光通信が可能になり、車々間通信あるいは路車間通信のための独立した通信機器が不要になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を光源とした車両用灯具であって、前記光源を点灯するための点灯制御回路を備え、前記点灯制御回路は、情報に基づいて人間の視覚で認識できない高い周波数で前記光源の点灯状態を制御する高周波変調手段を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記点灯制御回路は、運転操作に応じて前記光源を点灯・消灯させるための点消制御部と、前記高周波変調手段を備える点滅制御部と、これら点消灯制御部と点滅制御部の出力を統合して前記光源を点灯・消灯・点滅させるコネクタ分岐回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記高周波変調手段は、時間軸上に周期的なデータ期間を設定し、前記光源に供給する点灯電流を前記データ期間において変調することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
車両が走行する路面に標示されているレーンマークを前記光源から出射される光で照明するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等の車両の安全走行を確保するために、自車と他車との間で光通信を行うことを可能にした車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の安全走行を確保するために、例えば走行する自動車の現在位置データ、車速データ、前方の路面監視データ、自車を認識してもらうためのＩＤデータ等を後続車や対向車に通信手段を用いて送信することが提案されている。後続車や対向車がこれらのデータを受信することで、当該車両の現在の走行状態や走行箇所の路面状態等を入手することができ、後続車や対向車が安全走行をする上での参考にすることが可能になる。このような自動車間での通信（以下、車々間通信と称する）として、例えば、特許文献１には自車の前方や後方を走行する他車との間での通信を行うために車々間通信機を備えた技術が提案されている。特許文献１の車々間通信機では電波を用いた通信方式が採用されている。一方、近年では光を利用して車々間通信を行う光通信方式も提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３１７１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術のように電波を用いた車々間通信では、車々間通信機を車両に装備する必要があり、車両にはそのためのスペースを確保しなければならず自動車の小型化或いは居住空間を確保する際の障害になる。特に、車々間通信は先行車と後続車との間で行うケースが多く、そのためには車両の前部と後部に車々間通信機を装備する必要があるが、車両の前部と後部には照明用や標識用の灯具が配設されているため、これら灯具とは別に車々間通信機を配設するためのスペースを確保することは極めて困難である。また、車々間通信を電波を用いて行う場合には、電波はラジオやその他電波を利用した機器との干渉を生じるおそれもあり、これら機器の正常動作を阻害するおそれもある。光を利用した車々間通信においても、光を送受するための車々間通信機を車両に装備する必要があり、車両内に装備のためのスペースを確保しなければならない点では電波を用いた車々間通信と同じであり、何ら解決策にはならない。
【０００４】
本発明の目的は、車両に装備されている灯具を利用して車両における光通信を可能にすることで車両内スペースの問題を解消し、かつ電波使用機器との干渉を防止することを可能にした車両用灯具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、発光素子を光源とした車両用灯具であって、当該光源を点灯するための点灯制御回路を備え、この点灯制御回路には情報に基づいて人間の視覚で認識できない高い周波数で光源の点灯を制御する高周波変調手段を備えることを特徴とする。ここで、点灯制御回路は、運転操作に応じて前記光源を点灯・消灯させるための点消制御部と、高周波変調手段を備える点滅制御部と、これら点消灯制御部と点滅制御部の出力を統合して光源を点灯・消灯・点滅させるコネクタ分岐回路とを備えることが好ましい。また、高周波変調手段は、時間軸上に周期的なデータ期間を設定し、光源に供給する点灯電流をデータ期間において変調する。また、本発明においては、光源から出射される光で車両が走行する路面に標示されているレーンマークを照明するように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、車両の灯具の点灯時あるいは消灯時のいずれにおいてもデータ期間に送信するデータに基づいて灯具の点灯を高周波変調することで当該灯具を利用した車両における光通信が可能になる。そのため、既存の点灯制御回路の回路を一部変更するだけでよく、新たに光を送受するための機器が不要であり、車両内スペースの問題が解消できるとともに、光通信であるために電波使用機器との干渉を未然に防止することも可能になる。
【実施例１】
【０００７】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車に適用した実施例の概念構成図であり、後続車に対して情報を光通信で送信することを可能にするために自動車ＣＡＲの後部に装備される各種ランプとして、ストップランプＳＬ、テールランプＴＬ、ターンシグナルランプＴＳＬ、バックアップランプＢＵＬが配設されている。これらのランプは後述するように高周波で点滅制御が可能な発光素子、例えばＬＥＤを光源としたランプで構成される。また、前記各ランプを点灯するための点灯制御回路１０を備えており、この点灯制御回路１０は点消灯制御部１０１と点滅制御部１０２を備えている。前記点消灯制御部１０１にはブレーキペダルに連動したストップスイッチＳＳＷ、ヘッドランプスイッチと一体的に操作されるテールランプスイッチＴＳＷ、進行方向を変更する際に操作されるターンシグナルスイッチＴＳＳＷ、変速ギヤを後退に入れたときに操作されるバックアップスイッチＢＳＷが接続されており、これらのスイッチがオンされたときに点消灯制御部１０１での制御により車載バッテリＢＡＴを電源として前記各ランプが点灯あるいは点滅されるようなっている。
【０００８】
前記スイッチＳＳＷ，ＴＳＷ，ＴＳＳＷ，ＢＳＷがオンされたときに各ランプＳＬ，ＴＬ，ＢＵＬ，ＴＳＬを点灯あるいは点滅させるための前記点消灯制御部１０１の回路構成及びその動作については既存の点消灯制御部と同じであるのでここでは詳細な説明は省略する。一方、本実施例では前記点灯制御回路１０に設けられた前記点滅制御部１０２には高周波変調部１０３が設けられており、この高周波変調部１０３により前記各ランプの点滅を変調することができるように構成されている。その上で、前記点消灯制御部１０１及び点滅制御部１０２の各出力はコネクタ分岐回路１１に出力され、このコネクタ分岐回路１１において前記各制御部１０１，１０２の出力を統合し、前記各ランプのいずれか一つのランプあるいは複数のランプを選択し、選択したランプを点灯又は点滅可能な状態に設定することができるように構成されている。
【０００９】
前記高周波変調部１０３にはデータ多重部１２が接続されており、このデータ多重部１２から出力される変調データにより前記車載バッテリＢＡＴからの点灯電流について高周波変調を行うように構成されている。前記データ多重部には、ＧＰＳ等の自車の位置を計測する現在位置センサ２１と、自車の車速を測定する車速センサ２２と、路面に標示されたレーンマーク（白線や黄色線等）を撮像するためのＣＣＤ等の撮像素子２３１で撮像したレーンマークを画像認識部２３２で画像認識して当該レーンマークと自車との相対位置関係等の路面監視データを出力する路面監視センサ２３とが接続され、各センサ２１，２２，２３からそれぞれ現在位置データ、車速データ、路面監視データが入力される。また、自車を認識させるためのＩＤデータを記録してあるメモリ２４が接続されている。そして、データ多重部１２はこれら各センサ２１，２２，２３から入力されたデータやメモリ２４に記録されているＩＤデータを前記ＣＰＵ１００からの信号に基づいて必要に応じて多重化して前記高周波変調部１０３に出力する。なお、通常では前記現在位置データ、車速データ、路面監視データはアナログ信号であることが多いので、前記メモリに記録されているデジタルデータであるＩＤデータとの重合を行うために前記各センサの出力をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器でデジタルデータに変換するが、ここでは図示は省略している。
【００１０】
また、図１に併せて示すように、自動車ＣＡＲの前部には先行車から送信されている光を受光するフォトダイオード等の受光素子３１と、この受光素子３１で受光した受光電流を増幅する増幅器３２と、増幅した受光電流のうち特定の時間軸上の期間の電流のみを抽出する抽出器３３と、抽出したデータを個々のデータに分離するデータ分離器３４と、分離したデータを高周波復調する高周波復調部３５とを備えており、高周波復調された個々の復調データを前記ＣＰＵ１００に入力し、このＣＰＵ１００において各データを解読することが可能に構成されている。
【００１１】
この構成では、各種スイッチが選択的または同時にオンされると、点消灯制御部１０１はコネクタ分岐回路１１を介して対応するランプに車載バッテリＢＡＴの電力を供給し、当該ランプを点灯させる。また、これと同時に現在位置センサ２１で計測した現在位置データはデータ多重部１２を通して変調データとして点灯制御回路１０内の高周波変調部１０３に入力される。高周波変調部１０３では現在位置データに基づいて車載バッテリＢＡＴから供給される点灯電流を高周波変調し、コネクタ分岐回路１１において選択されているいずれかのランプ、例えばテールランプＴＬに供給する。この高周波変調は、ここでは変調データに基づいて前記点灯電流を高速でオン・オフ制御して行なう。これにより、テールランプＴＬは高周波変調された点灯電流により点灯・消灯が制御されることになる。
【００１２】
すなわち、テールランプＴＬが消灯状態にあるときには、テールランプＴＬに対して高周波変調した電流を点灯電流として供給する。ここでは高周波変調として、データ値に基づいて点灯電流のオン又はオフ時間を制御する、いわゆるＰＷＭ（パルス幅変調）を用いている。ここでは点灯電流は、図２（ａ）に示すように、１周期Ｔを２００〜３００ｍＳ（ミリ秒）に設定し、この１周期Ｔのうち１〜２ｍＳの期間をデータ期間Ｄとし、その他の期間はランプの点灯・消灯を行うための実効期間Ｅとして定義する。そして、前記データ期間Ｄの時間に対し実際に点灯電流を供給する時間、すなわち点灯電流のパルス幅ＰＷを変調データに基づいて制御する。これにより、テールランプＴＬは変調データに対応してデータ期間Ｄの全部ないし一部の間にわたるパルス幅ＰＷで点灯され、その余の間では消灯される状態となる。そのため、テールランプＴＬは高周波で点滅されて変調信号を送信することになるが、この点滅は人間の眼の時間軸上の分解能以下であるため後続車の乗員が点滅を認識することはできず、後続車の乗員はテールランプＴＬが点灯していると認識することがない。
【００１３】
一方、後続車は前記テールランプＴＬの点滅光を後続車の受光素子３１で受光して受光電流を出力し、この受光電流を増幅器３２によって増幅して得られる電流のうち、データ期間Ｄの電流のみを抽出器３３において抽出し、さらに分離器３４で対象となるデータのみを分離し、分離した点灯電流のパルス幅ＰＷに基づいて高周波復調器３５において高周波復調を実行する。なお、抽出器３３におけるデータ期間Ｄの電流の抽出についてはタイミング信号（同期信号）等によって抽出を行っているが、この技術は通常の通信技術では公知の技術であるので詳細な説明は省略する。また、データを分離する分離器３４の構成、動作についても同様である。そして、この復調されたデータをＣＰＵ１００において解読することで、後続車は先行車から送信されてきた現在位置データを認識することが可能になる。この現在位置データを参照することで、後続車は自車の現在位置と先行車の現在位置とを比較し、先行車との車間距離が適切であるか否か等を判断することができ、安全運転に活かすことが可能になる。
【００１４】
一方、夜間走行時等においてテールランプＴＬを点灯しているときにもテールランプＴＬに対して高周波変調した変調電流を流して後続車に対する光通信を行うことが可能である。この場合には、図２（ｂ）に示すように、実効期間Ｅの間は連続して点灯電流を供給してテールランプＴＬを点灯し、残りの１〜２ｍＳ程度のデータ期間Ｄにおいて、当該データ期間Ｄにおける点灯電流の時間（パルス幅）ＰＷを変調データに基づいて制御する。これにより、テールランプＴＬはデータ期間の間の全部あるいは一部の間にわたるパルス幅ＰＷで点灯され、その余の間では消灯される。このデータ期間Ｄについてみれば、テールランプＴＬは高周波で点滅されることになるが、この点滅は人間の眼の時間軸上の分解能以下であるため後続車の乗員はテールランプＴＬが点滅を認識することがなく、連続点灯しているように見えるので何ら危険と感じるようなことはない。
【００１５】
したがって、このテールランプＴＬの点滅光を後続車の受光素子３１で受光して受光電流を出力し、この受光電流を増幅して得られる電流のうちデータ期間の電流のみを抽出し、かつ必要とされるデータを分離して高周波復調し、この復調データを解読することで、前記したテールランプＴＬの消灯時と同様に後続車は先行車から送信されてきた現在位置データを認識することができ、安全運転に活かすことが可能になる。
【００１６】
このようにテールランプＴＬの消灯時及び点灯時のいずれにおいても時間軸上で周期的に設定されたデータ期間Ｄについて点灯電流を高周波変調することで、テールランプＴＬの消灯時、あるいは点灯時のいずれにおいても光通信が可能になる。そして、この高周波変調によるテールランプＴＬの点滅は他車の乗員から視覚によって認識することはないため、他車の乗員を惑わすようなこともない。また、このように車々間の通信に、車両に既に装備されている灯具を利用しているので、既存の車両に装備されている点灯制御回路の回路を一部変更するだけで車々間通信が可能になり、独立した車々間通信用の機器が不要になって車両内スペースの問題が解消できるとともに、光通信であるために電波使用機器との干渉を未然に防止することも可能になる。
【００１７】
なお、本発明における高周波変調としては、図３に示すように、データ期間Ｄに複数のパルス状の点灯信号を時間軸上でコード配列したＰＣ（パルスコード）となるように変調を行うＰＣＭ（パルスコード変調）を利用することができる。あるいは、図示は省略するがデータ期間の点灯信号の強度（明るさ）を相違させる光強度変調、すなわちＡＭ（振幅変調）を用いることも可能である。さらに、データ期間の点灯電流を交流信号とし、この交流信号をＦＭ（周波数変調）やＰＭ（位相変調）してもよい。ただし、ＡＭでは灯具の表面の汚れや雨天等の車々間に生じる光通信に対する障害によって光強度が変化するため正確にデータを送受することが難しいことがある。また、ＦＭやＰＭでは交流信号を生成するための構成が必要であり、送受信の各回路が複雑になり易い。
【００１８】
以上の構成は、現在位置データでテールランプＴＬの点灯電流を高周波変調することで光通信を行う例を示したが、前述のように本発明はランプの点灯状態、消灯状態のいずれの状態にあっても光通信によりデータを送信することが可能であるので、不規則的に点灯あるいは消灯される他のストップランプＳＬ、ターンシグナルランプＴＳＬ、バックアップランプＢＵＬのランプにおいても同様に適用できることはいうまでもない。また、本発明を先行車に対してデータを送信するように構成することも可能であり、この場合には自動車の前部に備えられているターンシグナルランプ、フォグランプ、クリアランスランプに適用することもできる。もちろん、ヘッドランプを発光素子で構成した場合にはヘッドランプに適用することも可能である。
【００１９】
また、前記実施例では、点消灯制御部１０１と点滅制御部１０２とを独立した構成としているので、種々の理由によって点滅制御部１０２の系統に故障が生じて前述したようなデータの送信ができない状態が生じた場合でも点消灯制御部１０１に影響をおよぼすことはなく、交通安全上重要なストップランプ、ターンシグナルランプ等の正常な点灯を確保することが可能である。
【００２０】
また、前記実施例では自車の現在位置データを後続車に光通信で送信する例を示したが、車速センサ２２で検出された自車の車速データを送信してもよい。あるいは、メモリ２４に記録されている自車のＩＤデータを送信することも可能である。さらに、撮像素子２３１で撮像した路面のレーンマークを画像認識部２３２で画像認識して得られた路面監視データを送信することも可能である。特に、本実施例ではデータ多重部１２を備えているので、現在位置データ、車速データ、路面監視データ及びＩＤデータをデータ多重部において時分割多重して変調データとしてもよく、複数のデータを同時に送信することが可能である。
【００２１】
前記レーンマークとしては、自車の後方路面センターラインや後方路面路肩レーンマーク等がある。前記レーンマークを撮像素子で撮像する際の主照明光として、昼間は太陽光を利用するが、夜間やトンネル内等においては主照明光あるいは補助照明光としてテールランプやその他のランプの照明光が利用される。例えば、図４は後方路面路肩レーンマークＬＭを監視している状態の模式平面図であり、テールランプＴＬの連続点灯時にテールランプＴＬから出射した光で路面の路肩レーンマークＬＭを照明する。この路肩レーンマークＬＭを路面監視センサ２３の撮像素子２３１で撮像し、これを画像認識することで路面監視データを得ることができる。そして、得られた路面監視データを自車のＣＰＵ１００において監視し、ＣＰＵ１００では自車がレーンマークＬＭに沿った適切な位置を走行しているか否かを判定し、状況によって運転者に対する警告等を行うように設定することが可能である。また、この路面監視データを前述したように高周波変調してテールランプＴＬあるいは他のランプを高周波点滅させて後続車に送信することで、後続車は先行車が適切な走行を行っている否か、例えば先行車が居眠り運転をしているのではないか等を推測し、安全運転に活かすことができる。
【００２２】
テールランプ以外の他のストップランプ、ターンシグナルランプ、バックアップランプについても点灯時にはレーンマークの主照明光あるいは補助照明光として利用することができる。また、各ランプの消灯時であっても前述した高周波変調での光通信を行っている場合には、高周波変調されるデータ期間のときに点灯状態とされるため、この光をレーンマークの主照明光あるいは補助照明光として利用することができる。ただし、高周波変調による点灯時間は前述のように１〜２ｍＳと極めて短いので、撮像素子の撮像能力がこの短い点灯時間に対応する感度を備えるものであるときに利用することができる。また、この場合には高周波変調の周波数に対応させて撮像素子の受光路を開閉するシャッタのシャッタ速度を適切に設定し、撮像素子での電荷蓄積時間をかせいで受光感度を高めるようにしてもよい。
【００２３】
以上の説明は車々間通信について説明したが、道路に固定的に配備されている交通監視センサに対して各車両がそれぞれデータを送信し、交通監視センサでは受信した各車両のデータに基づいて管轄下にある他の車両に対して道路情報等を送出するシステムを構築する場合でも同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を自動車の灯具に適用した実施例の主要部のブロック構成図である。
【図２】高周波変調にＰＷＭを採用したときの点灯電流のタイミング波形図である。
【図３】高周波変調にＰＣＭを採用したときの点灯電流のタイミング波形図である。
【図４】レーンマークを監視する状態の模式平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  点灯制御回路
１１  コネクタ分岐回路
１２  データ多重部
２１  現在位置データ
２２  車速データ
２３  路面監視データ
２４  メモリ（ＩＤデータ）
３１  受光素子
３２  増幅器
３３  抽出器
３４  分離器
３５  高周波復調部
１００  ＣＰＵ
１０１  点消灯制御部
１０２  点滅制御部
１０３  高周波変調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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