(57)【要約】【課題】路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムを用いてさらなる車両情報を取得することができる技術を提供する。【解決手段】車両運転ガイドシステム１００の制御装置１２０は、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するためのものであって、路面で反射した光を受けるための受光部１３０と、光ビームモジュール１１０からの光の出射から受光部１３０による受光までの時間と光の走査角度との関係を測定するための制御部１４０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムの制御装置であって、
路面で反射した前記光を受けるための受光部と、
前記光の出射から前記受光部による受光までの時間と前記光の走査角度との関係を測定するための制御部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光の走査角度に応じた出射から受光までの時間の変化に現れる屈折点に基づいて路面の段差を検出する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記光の各走査周期における同一走査角度での出射から受光までの時間の変化に基づいて車高の変化を検出する請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための光出射部と、
前記光出射部から出射され路面で反射した光を受けるための受光部と、
前記光出射部による光の出射から前記受光部による受光までの時間と前記光の走査角度との関係を測定するための制御部と、
を備えたことを特徴とする車両運転ガイドシステム。
【請求項５】
光軸を調節可能な車両用灯具と、
路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための光出射部と、
前記光出射部から出射され路面で反射した光を受けるための受光部と、
前記光出射部による光の出射から前記受光部による受光までの時間と前記光の走査角度との関係を測定し、その結果に応じて前記車両用灯具の光軸を調節するための制御部と、
を備えたことを特徴とする車両用灯具システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運転ガイドシステムの制御装置、車両運転ガイドシステム、および車両用灯具システムに関し、特に自動車などに用いられる車両運転ガイドシステムの制御装置、車両運転ガイドシステム、および車両用灯具システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両を道路脇に横付けしたり、路幅の狭い道路を走行したりする場合などは、車両が縁石や電柱、側溝などの路肩にある障害物に接触するおそれが高まる。そのため、運転者には慎重な運転が求められる。これに対し、特許文献１および２には、路面上に照射した可視光ビームを車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成する車両運転ガイドシステムが開示されている。車両運転ガイドシステムは、運転支援パターンを形成することで車両と路肩の障害物との間隔についての視覚情報を運転者に提供する。運転者は、運転支援パターンを目安とすることで、車両が路肩の障害物に接触するか否かを確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３１４３８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、運転者を支援するために、上述した自車両の車幅と路肩の障害物との間隔についての視覚情報に限らず、車両周囲の状況や車両状態について様々な情報を取得したいという要求がある（以下、適宜この情報を「車両情報」と称する）。取得された車両情報は、運転者に直接提供されて運転支援のために利用されたり、当該情報に基づいた車両制御が実施されてより運転者が運転しやすい状況が作り出される。一方で、この要求を満たすために、カメラやセンサといった車両情報を取得するための装置を、取得しようとする車両情報の数だけ設けていては車両の製造コストが増大してしまう。また、スペース上の制約から搭載可能な装置数にも限界がある。
【０００５】
本発明者は、これらの問題の解決策の１つとして、既に搭載されている装置を利用してより多くの車両情報を取得することを考えた。そして、車両運転ガイドシステムを用いて当該システムにより得られる車両情報に加えてさらなる車両情報を取得することに思い至った。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムを用いてさらなる車両情報を取得することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両運転ガイドシステムの制御装置は、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムの制御装置であって、路面で反射した光を受けるための受光部と、光の出射から受光部による受光までの時間と光の走査角度との関係を測定するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムを用いてさらなる車両情報を取得することができる。
【０００９】
上記態様において、制御部は、前記光の走査角度に応じた出射から受光までの時間の変化に現れる屈折点に基づいて路面の段差を検出してもよい。また、上記態様において、制御部は、前記光の各走査周期における同一走査角度での出射から受光までの時間の変化に基づいて車高の変化を検出してもよい。これらの態様によれば、車両運転ガイドシステムで得られた車両情報を用いて車両運転を支援することができる。
【００１０】
また、本発明の他の態様は車両運転ガイドシステムであり、当該車両運転ガイドシステムは、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための光出射部と、光出射部から出射され路面で反射した光を受けるための受光部と、光出射部による光の出射から受光部による受光までの時間と光の走査角度との関係を測定するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のさらに他の態様は車両用灯具システムであり、当該車両用灯具システムは、光軸を調節可能な車両用灯具と、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための光出射部と、光出射部から出射され路面で反射した光を受けるための受光部と、光出射部による光の出射から受光部による受光までの時間と光の走査角度との関係を測定し、その結果に応じて車両用灯具の光軸を調節するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これらの態様によっても、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムを用いてさらなる車両情報を取得することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するための車両運転ガイドシステムを用いてさらなる車両情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車両運転ガイドシステムの動作を説明するための機能ブロック図である。
【図２】実施形態１に係る車両運転ガイドシステムを搭載した車両が運転支援パターンを形成している状態を示す概略図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｉ）〜図３（Ｃ）（ＩＩ）は、出受光時間と走査角度との関係情報を用いた路面段差検出制御を説明するための概略図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、出受光時間と走査角度との関係情報を用いた車高変化検出制御を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、車両運転ガイドシステムの動作を説明するための機能ブロック図である。図２は、実施形態１に係る車両運転ガイドシステムを搭載した車両が運転支援パターンを形成している状態を示す概略図である。
【００１７】
本実施形態に係る車両運転ガイドシステム１００は、路面に向けて出射した光を車両進行方向に走査して運転支援パターンを形成するためのシステムであり、図１に示すように、光ビームモジュール１１０（光出射部）と、受光部１３０および制御部１４０を含む制御装置１２０とを備える。制御部１４０は、車両用前照灯２１０（車両用灯具）の光軸を調節するためのレベリングアクチュエータ２２０に制御信号を送信可能に接続されている。車両用前照灯２１０は、従来公知の構造を有し、レベリングアクチュエータ２２０によって光軸を調節可能である。車両運転ガイドシステム１００と、車両用前照灯２１０と、レベリングアクチュエータ２２０とを含んで車両用灯具システム２００が構成されている。また、制御部１４０は、警報装置３１０に制御信号を送信可能に接続されている。
【００１８】
図２に示すように、光ビームモジュール１１０および受光部１３０は、車両３００の前部における車幅方向の左右に設けられている。車両用前照灯２１０も同様に、車両３００の前部における車幅方向の左右に設けられている。警報装置３１０は、例えば車両３００のインストルメントパネル（図示せず）などに設けられている。警報装置３１０は、制御部１４０からの制御信号に応じて警告ランプを点灯したり警告音を発したりする。あるいは、警報装置３１０は、制御部１４０からの制御信号に応じてナビゲーションシステムのディスプレイなどに警告情報を表示するものであってもよい。
【００１９】
以下、車両運転ガイドシステム１００の各部の構成について詳細に説明する。光ビームモジュール１１０は、図２に示すように、路面Ｌに向けて可視光ビーム１５０を出射することができる。そして、光ビームモジュール１１０は、可視光ビーム１５０を車両進行方向に走査して路面Ｌ上に運転支援パターン１５２を形成することができる。本実施形態の運転支援パターン１５２は、２本の直線パターンが車両３００の車幅と略等しい間隔をあけて車両進行方向に延びるように平行に並んだ形状を有するが、その形状は特に限定されない。光ビームモジュール１１０は、半導体レーザなどの従来公知の光ビーム発生器で構成されている。
【００２０】
受光部１３０は、光ビームモジュール１１０から照射され、路面Ｌで反射した可視光ビーム１５０の光を受けるように構成されている。受光部１３０は、路面Ｌで反射された可視光ビーム１５０の光を受けると、受けた光を電気信号に変換する。受光部１３０は、従来公知の受光素子などで構成することができる。光ビームモジュール１１０および受光部１３０は、それぞれ制御部１４０に接続されている。
【００２１】
制御部１４０は、光ビームモジュール１１０に対して可視光ビーム１５０を出射させるための制御信号を送信する。本実施形態において制御部１４０は、光ビームモジュール１１０による可視光ビーム１５０の出射をパルス制御する。また、制御部１４０は、光ビームモジュール１１０から出射された可視光ビーム１５０の走査制御を実行するとともに、可視光ビーム１５０の走査角度情報を保持する。可視光ビーム１５０が走査されることで、運転支援パターン１５２が形成される。運転者は、車両情報としての運転支援パターン１５２を視認して、これを目安とすることで、車両と路肩の障害物との間隔を把握することができる。
【００２２】
さらに、制御部１４０は、受光部１３０で生成された電気信号を受信する。制御部１４０は、可視光ビーム１５０を出射させるための制御信号の送信時間と、受光部１３０からの電気信号の受信時間とから、光ビームモジュール１１０による可視光ビーム１５０の出射から受光部１３０による受光までの時間（以下、適宜この時間を「出受光時間」と称する）を計算する。そして、制御部１４０は、計算した出受光時間と保持している走査角度情報とを用いて、出受光時間と可視光ビーム１５０の走査角度との関係を測定する。これにより、車両運転ガイドシステム１００を用いて、運転支援パターン１５２に加えたさらなる車両情報として、出受光時間と走査角度の関係情報を得ることができる。この出受光時間と走査角度との関係情報は、例えば以下に説明する路面段差検出制御と車高変化検出制御とに用いられることで運転支援に利用される。
【００２３】
図３（Ａ）（Ｉ）〜図３（Ｃ）（ＩＩ）は、出受光時間と走査角度との関係情報を用いた路面段差検出制御を説明するための概略図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）のそれぞれにおいて、図（Ｉ）は路面Ｌの形状を示し、図（ＩＩ）は図（Ｉ）に示す路面形状での出受光時間ｔと走査角度θとの関係を示している。図３（Ａ）は、路面Ｌが平面である場合であり、図３（Ｂ）は、路面Ｌに段差として突起部Ｌ１がある場合であり、図３（Ｃ）は、路面Ｌに段差として窪み部Ｌ２がある場合である。また、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）のそれぞれの図（ＩＩ）において、細曲線ｍは実測値であり、太実線ｎは実測値の近似線である。なお、本実施形態では、水平ラインＨと可視光ビーム１５０とがなす角度を走査角度θとしている。
【００２４】
図３（Ａ）（Ｉ）に示すように路面Ｌが平面である場合、走査角度θが小さくなるほど、可視光ビーム１５０が路面Ｌに到達するまでの距離（以下、適宜この距離を「可視光ビーム１５０の到達距離」と称する）は長くなる。したがって、図３（Ａ）（ＩＩ）に示すように、出受光時間ｔは走査角度θに応じて変化する。具体的には、走査角度θと出受光時間ｔとは走査角度θが大きくなるほど出受光時間ｔが小さくなる関係となる。
【００２５】
また、図３（Ｂ）（Ｉ）に示すように路面Ｌに突起部Ｌ１がある場合、車両３００が位置する路面Ｌの平坦部と突起部Ｌ１との境界ａを挟んで、走査角度θの変化に応じた可視光ビーム１５０の到達距離の変化量が変化する。すなわち、平坦部と突起部Ｌ１とで、走査角度θの単位変化量あたりの可視光ビーム１５０の到達距離の変化量が異なる。例えば、可視光ビーム１５０が車両３００に近い側（走査角度θ大）から遠い側（走査角度θ小）に向けて走査される状況では、境界ａに至るまでは可視光ビーム１５０の到達距離が徐々に長くなるが、境界ａから先は到達距離が徐々に短くなっていく。図３（Ｂ）（Ｉ）では、突起部Ｌ１が平坦部に対して垂直な側面（境界ａから頂部ｂまで）を持つため、境界ａを境にして到達距離の変化が逆転するが、突起部Ｌ１の形状によっては境界ａを超えても到達距離の変化が逆転しない場合もある。しかしながら、この場合であっても、突起部Ｌ１では、走査角度θの変化に応じた到達距離の変化量が平坦部に比べて小さくなる。よって、走査角度θの変化に応じた到達距離の変化量は変化するといえる。したがって、図３（Ｂ）（ＩＩ）に示すように、出受光時間ｔは、境界ａに対応する走査角度θａを挟んで、走査角度θの変化に応じた変化量が異なる。よって、走査角度θに応じた出受光時間ｔの変化には屈折点（θａの部分）が現れる。なお、図３（Ｂ）（ＩＩ）の走査角度θｂは、図３（Ｂ）（Ｉ）の頂部ｂに対応する走査角度θである。
【００２６】
また、図３（Ｃ）（Ｉ）に示すように路面Ｌに窪み部Ｌ２がある場合、車両３００が位置する路面Ｌの平坦部と窪み部Ｌ２との境界ｃを挟んで、走査角度θの変化に応じた可視光ビーム１５０の到達距離の変化量が変化する。例えば、可視光ビーム１５０が車両３００に近い側から遠い側に向けて走査される状況では、境界ｃを超えた可視光ビーム１５０は、モジュール１１０および境界ｃをつなぐ直線と窪み部Ｌ２との交点近傍にある地点ｄまで到達する。そのため、可視光ビーム１５０の到達距離は、境界ｃから地点ｄまで急激に長くなる。したがって、図３（Ｃ）（ＩＩ）に示すように、出受光時間ｔは、境界ｃに対応する走査角度θｃを挟んで、走査角度θの変化に応じた変化量が変化する。よって、走査角度θに応じた出受光時間ｔの変化には屈折点（θｃの部分）が現れる。なお、図３（Ｃ）（ＩＩ）の走査角度θｄは、図３（Ｃ）（Ｉ）の地点ｄに対応する走査角度θである。
【００２７】
そこで、制御部１４０は、走査角度θに応じた出受光時間ｔの変化に現れる屈折点に基づいて路面Ｌの段差を検出する。これにより、車両運転ガイドシステム１００を用いて路面Ｌの段差に関する情報を得ることができる。また、制御部１４０は、路面Ｌの段差を検出すると警報装置３１０を作動させるための制御信号を警報装置３１０に送信する。警報装置３１０は、制御部１４０から制御信号を受けると、警告ランプの点灯や警告音を発するなどの動作を実行する。これにより、運転者は、運転支援パターン１５２による視覚情報に加えて警報装置３１０の警報によって、車両３００前方の路面Ｌに側溝や縁石などの段差が存在することを認識することができる。また、例えば昼間など、運転支援パターン１５２の視認性が比較的低下する状況においても、より確実に運転者を支援することができる。なお、制御部１４０は、路面Ｌの段差が予め定めたしきい値以上の高さであるか否かを、出受光時間ｔと走査時間θとの関係情報から判断し、段差の高さがしきい値以上であった場合に、警報装置３１０に制御信号を送信するようにしてもよい。
【００２８】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、出受光時間と走査角度との関係情報を用いた車高変化検出制御を説明するための概略図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、車高変化にともなう可視光ビーム１５０の到達距離の変化と車両用前照灯２１０の光軸Ｏの変化を示している。図４（Ａ）は基準状態にある車両３００を、図４（Ｂ）は後傾姿勢にある車両３００を、図４（Ｃ）は前傾姿勢にある車両３００を、それぞれ示している。図４（Ｄ）は、走査角度θと走査時間ｔｓとの関係を示している。
【００２９】
図４（Ａ）に示すように、例えば無乗車、無積載状態である基準状態にある車両３００の後部荷室に荷物が積載されるなどすると、図４（Ｂ）に示すように、車両前部の車高が上がって車両３００は後傾姿勢となる。また、運転時に加速した場合も車両３００は後傾姿勢となる。車両３００が後傾姿勢になると、可視光ビーム１５０の到達距離は基準状態よりも長くなる。一方、基準状態にある車両３００の前部座席に人が乗車するなどすると、図４（Ｃ）に示すように、車両前部の車高が下がって車両３００は前傾姿勢となる。また、運転時に減速した場合も車両３００は前傾姿勢となる。車両３００が前傾姿勢になると、可視光ビーム１５０の到達距離は基準状態よりも短くなる。したがって、可視光ビーム１５０の到達時間は、可視光ビーム１５０の各走査周期における同一走査角度θで比較すると、車両姿勢の変化に応じて、すなわち車高変化に応じて変化する。
【００３０】
そこで、制御部１４０は、図４（Ｄ）に示すように可視光ビーム１５０の各走査周期Ｐｉ（ｉ＝１〜ｎ）における同一走査角度θ１での出受光時間ｔの変化に基づいて車高の変化を検出する。これにより、車両運転ガイドシステム１００を用いて車高に関する情報を得ることができる。例えば、制御部１４０は、走査周期Ｐｉ−１において同一走査角度θ１となる走査時間ｔｓｉ−１に得られた出受光時間ｔと、走査周期Ｐｉにおいて同一走査角度θ１となる走査時間ｔｓｉに得られた出受光時間ｔとを比較する。そして、制御部１４０は、出受光時間ｔが長くなった場合に車高が高くなったことを検出し、出受光時間ｔが短くなった場合に車高が低くなったことを検出する。
【００３１】
この車高に関する情報は、種々の車両制御に利用することができる。例えば、基準状態にある車両３００が後傾姿勢になると、車両用前照灯２１０の光軸Ｏはピッチ角度が上方に変位する（図４（Ｂ）において破線で示す位置）。また、車両３００が前傾姿勢になると、車両用前照灯２１０の光軸Ｏはピッチ角度が下方に変位する（図４（Ｃ）において破線で示す位置）。その結果、車両用前照灯２１０による前方照射光の到達距離が変化してしまう。
【００３２】
そこで、制御部１４０は、出受光時間ｔと走査角度θとの関係から得られた車高変化情報を用いて、車両用前照灯２１０の光軸Ｏを調節するレベリング制御を実行する。例えば、制御部１４０は、基準状態における出受光時間ｔ、および出受光時間ｔの変化と光軸Ｏのピッチ角度との関係を予め測定し、保持しておく。そして、制御部１４０は、各走査周期Ｐｉにおける同一走査角度θ１での出受光時間ｔが変化した場合に、予め保持している出受光時間ｔの変化と光軸Ｏのピッチ角度との関係を参照して、変化した車高に応じた光軸Ｏの位置を決定する。制御部１４０は、制御信号をレベリングアクチュエータ２２０に送信し、レベリングアクチュエータ２２０が決定位置まで光軸Ｏを調節する（図４（Ｂ）および図４（Ｃ）において実線で示す位置）。これにより、車両用前照灯２１０による前方照射光の到達距離を最適な距離に保つことができる。その結果、車高の変化が生じた場合であっても、運転者の視認性を確保することができる。また、車両運転ガイドシステム１００を用いて車高を検出することで、従来搭載していた車高センサを設ける必要がなくなるため、車両３００の製造コストを低減することができる。
【００３３】
なお、上述した路面段差検出制御と車高変化検出制御とは、一方の制御のみを実行してもよいし、両方の制御を実行してもよい。また、両方の制御を実行する場合、両方の制御を並行して実行してもよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係る車両運転ガイドシステム１００において、制御部１４０は、運転支援パターン１５２を形成するための車両運転ガイドシステム１００を利用して出受光時間ｔと操作角度θとの関係を測定している。この出受光時間ｔと操作角度θとの関係は、運転者を支援するために利用することができる。したがって、本実施形態によれば、車両情報取得装置を新たに設けることによる製造コストの増大を招くことなく、またスペース上の制約を受けることなく、運転者を支援するための車両情報を取得することができる。
【００３５】
なお、本実施形態に係る車両運転ガイドシステム１００は本発明の一態様である。この車両運転ガイドシステム１００は、光ビームモジュール１１０と、受光部１３０と、制御部１４０とを備え、制御部１４０によって出受光時間ｔと走査角度θとの関係が測定され、また上述した路面段差検出制御と車高変化検出制御が実行される。
【００３６】
本発明の他の態様としては、車両運転ガイドシステム１００の制御装置１２０を挙げることができる。この制御装置１２０は、受光部１３０と、制御部１４０とを備える。さらに、本発明の他の態様としては、車両用灯具システム２００を挙げることができる。車両用灯具システム２００は、車両用前照灯２１０と、光ビームモジュール１１０と、受光部１３０と、制御部１４０とを備える。
【００３７】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を実施形態に加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【００３８】
上述の実施形態において、運転支援パターン１５２は車両前方に形成されているが、車両後方に形成されてもよい。この場合であっても、上述の実施形態と同様の制御を実行することができ、これにより同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１００  車両運転ガイドシステム、  １１０  光ビームモジュール、  １２０  制御装置、  １３０  受光部、  １４０  制御部、  １５０  可視光ビーム、  １５２  運転支援パターン、  ２００  車両用灯具システム、  ２１０  車両用前照灯、  ３００  車両、  Ｌ  路面、  Ｏ  光軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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