(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストの距離センサーを用いたオートレベリング制御における光軸制御の精度を高める。【解決手段】路面に対する傾きが変動する第１部分と当該路面に対する傾きがほぼ変動しない第２部分を有する車両に設けられた前照灯１３の光軸制御装置であって、車両の第１部分の所定位置に取り付けられ、車両の第２部分の所定位置との間の距離を検出する距離検出部１１と、距離検出部１１により検出される距離を用いて車両の第１部分の前後方向における路面に対する傾き角度を求める車体傾斜角決定部２１と、車体傾斜角決定部２１により求められる傾き角度に基づいて、前照灯の光軸制御量を求める光軸制御量設定部２２と、光軸制御量設定部２２により求められる光軸制御量に基づいて前照灯の光軸を制御するための制御信号を生成する光軸制御信号生成部２３を含む。【選択図】図２
2015174572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面に対する傾きが変動する第１部分と当該路面に対する傾きがほぼ変動しない第２部分を有する車両に設けられた前照灯の光軸制御を行うための装置であって、
前記車両の前記第１部分の所定位置に取り付けられ、前記車両の前記第２部分の所定位置との間の距離を検出する距離検出部と、
前記距離検出部により検出される前記距離を用いて前記車両の前記第１部分の前後方向における前記路面に対する傾き角度を求める車体傾斜角決定部と、
前記車体傾斜角決定部により求められる前記傾き角度に基づいて、前記前照灯の光軸制御量を求める光軸制御量設定部と、
前記光軸制御量設定部により求められる前記光軸制御量に基づいて前記前照灯の光軸を制御するための制御信号を生成する光軸制御信号生成部と、
を含む、車両用前照灯の光軸制御装置。
【請求項２】
前記距離検出部は、上下に離間して配置される２つの距離センサーを有し、当該距離センサーのそれぞれにより、前記車両の前記第２部分の所定位置との間の距離を検出し、
前記車体傾斜角決定部は、前記２つの距離センサーのそれぞれにより検出される２つの距離を用いて前記傾き角度を求める、
請求項１に記載の車両用前照灯の光軸制御装置。
【請求項３】
前記２つの距離センサーは、一方の距離センサーによる距離の検出方向に対して他方の距離センサーによる距離の検出方向が所定の角度をもって非平行となるように、当該一方の距離センサーに対して当該他方の距離センサーを相対的に傾けて配置される、
請求項２に記載の車両用前照灯の光軸制御装置。
【請求項４】
前記距離検出部は、１つの距離センサーを有し、当該距離センサーにより、前記車両の前記第２部分の所定位置との間の距離を検出し、
前記車体傾斜角決定部は、前記距離センサーにより検出される距離と、予め決めた固定値の距離とを用いて前記傾き角度を求める、
請求項１に記載の車両用前照灯の光軸制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光軸制御装置と、当該光軸制御装置によって光軸を制御される前照灯と、を備える車両用前照灯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯の光軸を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向車両や先行車両へ眩惑を与えないようにするために、自車両の路面に対する傾きに応じて自車両の前照灯による光照射方向すなわち光軸を上下方向に制御するオートレベリング制御が知られている。例えば、自車両の車輪軸とボディの間の高さをハイトセンサーによって検出し、この検出値に基づいて自車両の前後方向の傾き角度を求め、この傾き角度に基づいて前照灯の光軸を制御することにより、上記のオートレベリング制御が実現される。また近年では、ハイトセンサーに代えて、よりコストの低い距離センサーを利用して路面に対する自車両の傾き角度を求めることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
しかしながら、距離センサーを用いたオートレベリング制御においては、走行中の自車両と路面との距離の測定精度が必ずしも十分ではないことから光軸制御の精度が低下するという不都合がある。これは、路面状況が所によって変わり安定しないことに加え、原理上、距離センサーを路面と直接に相対するように設置する必要があることから、外部からの汚れ等によって距離センサー自体の検出精度も安定しないことに起因する。これに対しては、路面状態等による影響を受けにくい高性能な距離センサーを用いることで距離の測定精度を高めることが考えられるが、この場合には所期の目的である低コスト化を妨げるという不都合が生じる。別の対策として、距離の検出精度の低さを考慮した光軸制御を行うように制御アルゴリズムを変更することも考えられるが、この場合には光軸制御の精度を高めることが難しいという不都合が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６０７７７号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明に係る具体的態様は、低コストの距離センサーを用いたオートレベリング制御における光軸制御の精度を高めることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様の車両用前照灯の光軸制御装置は、（ａ）路面に対する傾きが変動する第１部分と当該路面に対する傾きがほぼ変動しない第２部分を有する車両に設けられた前照灯の光軸制御を行うための装置であって、（ｂ）前記車両の前記第１部分の所定位置に取り付けられ、前記車両の前記第２部分の所定位置との間の距離を検出する距離検出部と、（ｃ）前記距離検出部により検出される前記距離を用いて前記車両の前記第１部分の前後方向における前記路面に対する傾き角度を求める車体傾斜角決定部と、（ｄ）前記車体傾斜角決定部により求められる前記傾き角度に基づいて、前記前照灯の光軸制御量を求める光軸制御量設定部と、（ｅ）前記光軸制御量設定部により求められる前記光軸制御量に基づいて前記前照灯の光軸を制御するための制御信号を生成する光軸制御信号生成部を含む、車両用前照灯の光軸制御装置である。
【０００７】
上記構成によれば、車両の第１部分の所定位置（例えば、ボディに設置された前照灯）に距離検出部を設置し、この距離検出部により車両の第２部分の所定位置（例えば、エンジンの表面）との間の距離を検出することで傾き角度を求め、それに応じた光軸制御を行うことができる。路面を計測対象とせずに車両内部の部位を計測対象としているため、外乱の影響を受けにくく安定して距離の検出を行うことができる。また、車両内部の部位を利用していることから、計測対象となる部位の形状等が既知であるのでこれを考慮することで距離検出の精度を向上させることができる。したがって、光軸制御の精度を高めることが可能となる。
【０００８】
上記の光軸制御装置において、前記距離検出部は、上下に離間して配置される２つの距離センサーを有し、当該距離センサーのそれぞれにより、前記車両の前記第２部分の所定位置との間の距離を検出し、前記車体傾斜角決定部は、前記２つの距離センサーのそれぞれにより検出される２つの距離を用いて前記傾き角度を求める、ことが好ましい。また、この場合において、２つの距離センサーは、一方の距離センサーによる距離の検出方向に対して他方の距離センサーによる距離の検出方向が所定の角度をもって非平行となるように、当該一方の距離センサーに対して当該他方の距離センサーを相対的に傾けて配置される、ことがより好ましい。
【０００９】
２つの距離センサーのそれぞれにより検出される各距離を用いて、例えば所定の演算を行い、あるいは各距離の値の組み合わせを予め用意したデータテーブルで参照すること等によって傾き角度を簡単に求めることができる。また、各距離センサーを相対的に傾けて配置することで、検出される各距離の変化量をより大きくすることができるので、傾き角度の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
上記の光軸制御装置において、前記距離検出部は、１つの距離センサーを有し、当該距離センサーにより、前記車両の前記第２部分の所定位置との間の距離を検出し、前記車体傾斜角決定部は、前記距離センサーにより検出される距離と、予め決めた固定値の距離とを用いて前記傾き角度を求める、ことも好ましい。
【００１１】
これにより、距離センサーが１つで済み、構成の簡素化および低コスト化を実現できる。
【００１２】
本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、上記何れかの光軸制御装置と、当該光軸制御装置によって光軸を制御される前照灯と、を備える車両用前照灯システムである。
【００１３】
これにより、低コストの距離センサーを用いたオートレベリング制御における光軸制御の精度を高めることが可能な車両用前照灯システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、車両の構造を模式的に示した図である。
【図２】図２は、車両用前照灯システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、車両のボディの路面に対する傾き角度を求める方法を説明するための原理図である。
【図４】図４は、測定対象面と距離センサーにより検出される各距離の関係を示す図である。
【図５】図５は、左右に分けて各距離センサーを設置する場合の配置を示す図である。
【図６】図４は、測定対象面と距離センサーにより検出される各距離の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、車両の構造を模式的に示した図である。一般的に、車両１００の構成要素は、ボディ（車体）１０１と動力系（車台）１０２に大別される（図１（Ａ）参照）。ボディ１０１は、その内部に運転者等を乗せるための車室を備え、かつ前方に前照灯、後方に尾灯が取り付けられている。動力系１０２は、車両１００の運行に関わるもの、具体的にはエンジン１０３やその駆動力を伝える駆動軸や車輪などを備えるものである。そして、通常走行時における車両１００（図１（Ｂ）参照）に比べると、例えば加速時などにおいてはボディ１０１の前方が相対的に上昇した状態となる。このとき、エンジン１０３を含む駆動系１０２については上下動せずに路面と同じ動きをするので駆動系１０２が路面に対して傾くことはなく、ボディ１０１だけが路面に対して傾いた状態となる（図１（Ｃ）参照）。
【００１７】
そこで、ボディ１０１の所定位置と駆動系１０２に含まれるエンジン１０３、あるいはタイヤ、車軸、ダンパー等の構造物との距離を計測した場合を考えると、検出される距離はボディ１０１の傾き角度に応じて変化することになる。したがって、検出される距離の変化に基づいてボディ１０１の傾き角度を求めることができる。以下の本実施形態では、一例として、ボディ１０１に備わった前照灯の所定位置から駆動系１０２のエンジン１０３までの距離を検出することによりボディ１０１の傾き角度を求め、この傾き角度に基づいて前照灯の光軸調整を行うものとする。
【００１８】
図２は、一実施形態の車両用前照灯システムの全体構成を示すブロック図である。図２に示す車両用前照灯システムは、制御部１０、距離検出部１１、メモリ１２、前照灯１３を含んで構成されている。この車両用前照灯システムは、路面に対する傾きが変動するボディ（第１部分）１０１と路面に対する傾きがほぼ変動しない駆動系（第２部分）１０２を有する車両に設けられており、車両のボディ１０１の前後方向における傾き角度に応じて前照灯１３の光軸制御が行われるものである。
【００１９】
制御部１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現されるものであり、車両用前照灯システムの全体動作を制御する。この制御部１０は、機能ブロックとしての車体傾斜角決定部２１、光軸制御量設定部２２、光軸制御信号生成部２３を有する。
【００２０】
距離検出部１１は、車両のボディ１０１の所定位置に取り付けられ、車両の駆動系１０２の所定位置との間の距離を検出する。本実施形態では、距離検出部１１は、左右いずれか一方の前照灯１３の内部または外部に配置され、駆動系１０２に含まれるエンジン１０３の所定位置との間の距離を検出する。詳細を後述するように、本実施形態の距離検出部１１は、２つの距離センサー１１Ａ、１１Ｂを有する。
【００２１】
メモリ１２は、制御部１１に接続されており、制御部１１の演算における一時記憶に用いられる。また、メモリ１２は、制御部１１の演算に必要なデータを記憶する。
【００２２】
前照灯１３は、車両のボディ１０１の前部において左右それぞれの所定位置に設けられ、車両の前方を照らす光を出射する。この前照灯１３には、図示しないアクチュエータ等が設けられており、制御部１０からの制御信号に応じて光軸の方向が制御される。
【００２３】
車体傾斜角決定部２１は、距離検出部１１の各距離センサー１１Ａ、１１Ｂにより検出される距離に基づいて、ボディ１０１の路面に対する傾き角度を求める。
【００２４】
光軸制御量設定部２２は、車体傾斜角決定部２１により求められるボディ１０１の傾き角度に基づいて、前照灯１３の光軸をどの程度変化させるかを示す光軸制御量を求める。
【００２５】
光軸制御信号生成部２３は、光軸制御量設定部により求められる光軸制御量に基づいて前照灯１３の光軸を制御するための制御信号を生成し、前照灯１３へ出力する。
【００２６】
図３は、車両のボディの路面に対する傾き角度を求める方法を説明するための原理図である。図３（Ａ）には、ボディ１０１の傾き角度が０°の場合における各距離センサー１１Ａ、１１Ｂとエンジン１０３の測定対象面１０４との位置関係を示している。ここで、距離センサー１１Ａと測定対象面１０４との距離ａがａ１、距離センサー１１Ｂと測定対象面１０４との距離ｂがｂ１であるとする。各距離ａ１、ｂ１は各距離センサー１１Ａ、１１Ｂによって検出される。図３（Ｂ）には、ボディ１０１の前部が相対的に上昇し、ボディ１０１の傾き角度がプラスの値となっている場合における各距離センサー１１Ａ、１１Ｂとエンジン１０３の測定対象面１０４との位置関係を示している。
【００２７】
この場合において、距離センサー１１Ａと測定対象面１０４との距離ａがａ２、距離センサー１１Ｂと測定対象面１０４との距離ｂがｂ２であるとする。各距離ａ２、ｂ２は各距離センサー１１Ａ、１１Ｂによって検出される。各距離センサー１１Ａ、１１ｂはボディ１０１の所定位置に設けられているのでボディ１０１自体が傾くことにともなって図３（Ｂ）に示すようにそれぞれが傾くのに対し、駆動系１０２の一部であるエンジン１０３は傾かないので測定対象面１０４も傾かない。このため、図３（Ａ）に示すボディ１０１の傾き角度が０°の場合の距離ａ１、ｂ１と、図３（Ｂ）に示す傾き角度が０°より大きいプラスの値である場合の距離ａ２、ｂ２とは異なる値となる。したがって、各距離ａ、ｂの変化量を用いてボディ１０１の傾き角度θ２を求めることができる。
【００２８】
なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、一方の距離センサー１１Ａに対して他方の距離センサー１１Ｂを傾けて配置し、距離センサー１１Ａによる距離の検出方向を基準として距離センサー１１Ｂによる距離の検出方向がこれに平行ではなく所定の取付角θ１（＞０°）をもつようにする。これにより、各距離ａ、ｂの変化量をより大きくすることができるので、角度検出の分解能をより大きくすることができる。
【００２９】
次に、各距離ａ、ｂの変化量を用いてボディ１０１の傾き角度θ２を求める方法について、いくつかの具体例を説明する。
【００３０】
例えば、傾き角度が０°の場合を基準位置としてその場合の各距離ａ１、ｂ１の差分を（ｂ１−ａ１）［mm］とする。そして、傾き角度が０°より大きいプラスの値である場合の各距離ａ２、ｂ２の差分を（ｂ２−ａ２）［mm］とすると、傾き角度θ２は以下のように表すことができる。
θ２＝（（ｂ２−ａ２）−（ｂ１−ａ１））×Ｋ１  ［deg］
【００３１】
ここで、係数Ｋ１［deg/mm］は、予め、（ｂ２−ａ２）と（ｂ１−ａ１）の差分と傾き角度の大きさとの関係から差分１mmあたりの傾き角度の大きさを求めた係数である。車体傾斜角決定部２１は、距離検出部１１の各距離センサー１１Ａ、１１Ｂにより検出される距離を用い、上記の計算式に基づいてボディ１０１の傾き角度θ２を求めることができる。この計算式によれば、ボディ１０１の全体が単純に上下動している場合には各距離ａ、ｂが変化しないので傾き角度θ２は変化しない。すなわち、ボディ１０１の単純な上下動と前後方向における傾きとを識別することができる。
【００３２】
別な方法として、測定対象面１０４と各距離センサー１１Ａ、１１Ｂとの間の各距離と傾き角度θ２との関係を予め求め、これをデータテーブルとしてメモリ１２に記憶させておき、このデータテーブルを参照することでも傾き角度θ２を求めることができる。一例として、図４（Ａ）に示すように測定対象面１０４が平坦な面である場合におけるデータテーブルの一例を以下に示す。車体傾斜角決定部２１は、各距離センサー１１Ａ、１１Ｂによって検出される各距離の組み合わせに対応する傾き角度をデータテーブルから読み出すことで傾き角度を決定することができる。このデータテーブルを用いる方法においても、ボディ１０１の全体が単純に上下動している場合には各距離ａ、ｂが変化しないので傾き角度θ２は変化しない。すなわち、ボディ１０１の単純な上下動と前後方向における傾きとを識別することができる。
【表１】
2015174572.tif 000003
【００３３】
なお、測定対象面１０４については平坦な面が理想的ではあるが、エンジン１０３のように予め表面形状が分かっている対象物の場合にはその形状に関する情報を加味してデータテーブルを用意しておけばよい。例えば、図４（Ｂ）に示すように、測定対象面１０４が途中で階段状になっており、距離センサー１１Ｂによって検出される距離ｂ（ｂ１、ｂ２、・・・）が途中で増加から減少に転じる場合におけるデータテーブルの一例を以下に示す。この場合のように、測定対象面１０４が平坦面ではない任意形状である場合においても、各距離の組み合わせに対応する傾き角度をデータテーブルとして用意しておけば、傾き角度を決定することができる。
【表２】
2015174572.tif 000004
【００３４】
図５は、距離センサーの他の設置例を説明するための模式図である。上記した説明では各距離センサー１１Ａ、１１Ｂがいずれも１つの前照灯１３に対応づけて設置されていたが、左右の各前照灯１３に対して１つずつ距離センサー１１Ａ、１１Ｂを対応づけて設置してもよい。図示の例では、右側の前照灯１３に対応づけて距離センサー１１Ａを設け、この距離センサー１１Ａによりエンジン１０３の右側に位置する測定対象面１０４との間の距離ａを計測するとともに、左側の前照灯１３に対応づけて距離センサー１１Ｂを設け、この距離センサー１１Ｂによりエンジン１０３の左側に位置する測定対象面１０４との間の距離ｂを計測する
【００３５】
なお、図５に示すように左右に分けて各距離センサー１１Ａ、１１Ｂを設置する場合には、これらの距離センサー１１Ａ、１１Ｂと各測定対象面１０４との距離が同じとなるようにして平行に配置し、かつ各測定対象面１０４が計測範囲内において平面である場合には、各距離センサー１１Ａ、１１Ｂにより検出される距離ａ、ｂを用いてボディ１０１の傾き角度を以下のような方法によって求めることもできる。これについて図６に沿って説明する。ここでは説明の便宜上、測定対象面１０４が鉛直方向に対して傾斜しており、各距離センサー１１Ａ、１１Ｂは鉛直方向に沿って上下に配置されているものとする。
【００３６】
ボディ１０１の全体が上下動した場合には、図６（Ａ）に示すように、各距離センサー１１Ａ、１１Ｂと測定対象面１０４との相対的な位置関係は、各距離センサー１１Ａ等の位置を固定して相対的に考えると、測定対象面１０４の位置が上下に変化することになる。このとき、基準位置において距離センサー１１Ａの検出する距離をａとし、測定対象面１０４の位置が上下に変化したときの距離センサー１１Ａの検出する距離をａ１とする。同様に、基準位置において距離センサー１１Ｂの検出する距離をｂとし、測定対象面１０４の位置が上下に変化したときの距離センサー１１Ｂの検出する距離をｂ１とする。ボディ１０１の全体が上下動した場合、すなわちボディ１０１の傾き角度に変化がない場合には、距離ａと距離ｂの比ａ／ｂと、距離ａ１と距離ｂ１の比ａ１／ｂ１が等しくなる（すなわち、ａ／ｂ＝ａ１／ｂ１）。
【００３７】
ボディ１０１が前後方向に傾いた場合には、図６（Ｂ）に示すように、各距離センサー１１Ａ、１１Ｂと測定対象面１０４との相対的な位置関係は、各距離センサー１１Ａ等の位置を固定して相対的に考えると、測定対象面１０４が右回りまたは左回りに変化することになる。ボディ１０１が前後方向に傾いた場合、すなわちボディ１０１の傾き角度に変化がある場合には、距離ａと距離ｂの比ａ／ｂと、距離ａ１と距離ｂ１の比ａ１／ｂ１が等しくならない（すなわち、ａ／ｂ≠ａ１／ｂ１）。詳細には、ａ／ｂ＞ａ１／ｂ１の場合は前照灯１３の光軸が下がる方向にボディ１０１が傾斜したことを示し、ａ／ｂ＜ａ１／ｂ１の場合は前照灯１３の光軸が上がる方向にボディ１０１が傾斜したことを示す。距離ａと距離ｂの比ａ／ｂは一定であるので、例えば、距離ａ１と距離ｂ１の比ａ１／ｂ１と傾き角度との関係を予め求めてデータテーブルとしておけば、このデータテーブルを参照することによっても傾き角度θ２を決定することができる。データテーブルの具体例を以下に示す。
【表３】
2015174572.tif 000005
【００３８】
また、上記した各距離センサー１１Ａ、１１Ｂに加え、３個目の距離センサーを用いることでボディ１０１の左右方向への傾きも検出することができ、ボディ１０１の前後方向の傾き角度をより正確に算出することができる。左右方向の傾きが発生し、かつ前後方向の傾きも発生している場合には、各距離センサーにより検出される距離の組み合わせのデータテーブルを予め求めてメモリ１２に記憶させておくことにより、左右方向の傾きも考慮した傾き角度を決定することができる。また、左右方向の傾きが得られることから、左右の前照灯１３の光軸を個別に制御することも可能となる。
【００３９】
以上のような実施形態によれば、路面を計測対象とせずに車両内部の部位を計測対象としているため、外乱の影響を受けにくく安定して距離の検出を行うことができる。また、車両内部の部位を利用していることから、計測対象となる部位の形状等が既知であるのでこれを考慮することで距離検出の精度を向上させることができる。したがって、光軸制御の精度を高めることが可能となる。
【００４０】
また、各距離センサーを前照灯に一体化する場合には、各距離センサーを車両内部へ個別に設置する必要がなく、設置スペースの確保やケーブル引き回しが不要となる利点がある。
【００４１】
また、車両内部に各距離センサーを設置するので外乱の影響を受けにくく、そのため赤外線等を用いた安価な距離センサーを利用することが可能となる利点がある。
【００４２】
また、各距離の測定対象面が既知であり一定の状態を保つことができるので簡単な演算あるいはデータテーブル参照などの方法で傾き角度を求めることが可能であり、動作プログラムの開発が容易である。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した表１、表２に示したように一方の距離センサー１１Ａにより検出される距離の変化量が他方の距離センサー１１Ｂにより検出される距離の変化量に比べて十分に小さい場合には、距離センサー１１Ａによって検出されるべき距離を予め決めた固定値に置き換えることで、距離センサー１１Ａの設置を省略することができる。この場合には、距離センサー１１Ｂにより検出される距離に対応して係数Ｋ１［deg/mm］を決めておき、またはデータテーブルを用意しておけばよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０：制御部
１１：距離検出部
１１Ａ、１１Ｂ：距離センサー
１２：メモリ
２１：車体傾斜角決定部
２２：光軸制御量設定部
２３：光軸制御信号生成部
１００：車両
１０１：ボディ（車体）
１０２：駆動系（車台）
１０３：エンジン
【図１】
2015174572.tif 000006
【図２】
2015174572.tif 000007
【図３】
2015174572.tif 000008
【図４】
2015174572.tif 000009
【図５】
2015174572.tif 000010
【図６】
2015174572.tif 000011