(57)【要約】【課題】加速度センサの検出値から路面に対する車両の傾斜角度を取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法を提供する。【解決手段】車両用灯具の制御装置は、加速度センサ３１６から出力されるベクトルを受信するための受信部と、車両停止中に加速度センサ３１６から出力されるベクトルの傾きから合計角度θを取得し、車両の走行によって生じる運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得し、合計角度θと路面角度θｒとから車両姿勢角度θｖを導出し、導出された車両姿勢角度θｖを用いて車両用灯具の光軸調節を指示する制御信号を生成するための制御部と、制御信号を車両用灯具の光軸調節部に送信するための送信部と、を備える。【選択図】図３
2012096664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサから出力されるベクトルを受信するための受信部と、
車両停止中に加速度センサから出力されるベクトルの傾きから水平面に対する車両の傾斜角度を取得し、車両の走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、前記水平面に対する車両の傾斜角度と前記水平面に対する路面の傾斜角度とから路面に対する車両の傾斜角度を導出し、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて車両用灯具の光軸調節を指示する制御信号を生成するための制御部と、
前記制御信号を車両用灯具の光軸調節部に送信するための送信部と、
を備えたことを特徴とする車両用灯具の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、車両停止中に、水平面に対する車両の傾斜角度をもとに前記制御信号を生成し、車両発進時に、発進によって生じる加速度のベクトルの傾きから前記水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、前記路面に対する車両の傾斜角度を導出して、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて前記制御信号を生成する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、車両発進後の走行中に、走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから前記水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、前記路面に対する車両の傾斜角度を導出して、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて前記制御信号を生成する請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、取得した水平面に対する路面の傾斜角度に応じた車両用灯具の光軸調節量を導出し、導出された光軸調節量が所定のしきい値未満である場合に、前記制御信号の生成を回避するか光軸位置の維持を指示する制御信号を生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
車両用灯具の光軸調節量に上限が定められ、
前記制御部は、車両用灯具の光軸調節量が当該上限を越えないよう前記制御信号を生成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
光軸を調節可能な車両用灯具と、
加速度センサと、
前記車両用灯具を制御するための制御部と、を備え、
前記制御部は、車両停止中に前記加速度センサから出力されるベクトルの傾きから水平面に対する車両の傾斜角度を取得し、車両の走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、前記水平面に対する車両の傾斜角度と前記水平面に対する路面の傾斜角度とから路面に対する車両の傾斜角度を導出し、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて前記車両用灯具の光軸を調節することを特徴とする車両用灯具システム。
【請求項７】
加速度センサを用いて車両用灯具の光軸を調節するための車両用灯具の制御方法であって、
車両停止中に加速度センサから出力されるベクトルの傾きから水平面に対する車両の傾斜角度を取得し、車両の走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、前記水平面に対する車両の傾斜角度と前記水平面に対する路面の傾斜角度とから路面に対する車両の傾斜角度を導出し、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて車両用灯具の光軸を調節することを特徴とする車両用灯具の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具の制御装置、車両用灯具システム、および車両用灯具の制御方法に関し、特に自動車などに用いられる車両用灯具の制御装置、車両用灯具システム、および車両用灯具の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のピッチ方向の傾斜角度に応じて車両用前照灯の光軸位置を自動的に調節して照射方向を変化させるオートレベリング制御が知られている。一般に、オートレベリング制御では車両の傾斜検出装置として車高センサが用いられ、車高センサにより検出される車両のピッチ角度に基づいて前照灯の光軸位置が調節される。これに対し、特許文献１には、傾斜検出装置として重力センサを用いた構成が開示されている。また、特許文献２には、傾斜検出装置として水平面に対する傾斜角度を検出する三次元ジャイロセンサを用いた構成が開示されている。また、特許文献３には、傾斜検出装置として車両の重力方向に対する傾斜角を検出する傾斜計を用いた構成が開示されている。また、特許文献４には、傾斜検出装置として重力加速度を検出する加速度センサを用いた構成が開示されている。
【０００３】
車両の傾斜検出装置として重力センサや三次元ジャイロセンサなどを含む加速度センサを用いた場合、車高センサを用いた場合に比べてオートレベリングシステムをより安価にすることができ、また軽量化を図ることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０８５４５９号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４８５６号公報
【特許文献３】特開２００１−３４１５７８号公報
【特許文献４】特開２００９−１２６２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加速度センサを用いたオートレベリング制御において、加速度センサによって検出される傾斜角度は、水平面に対する路面の傾斜角度と路面に対する車両の傾斜角度とを含む、水平面に対する車両の傾斜角度である。一方、オートレベリング制御に必要な車両の傾斜角度は、路面に対する車両の傾斜角度である。そのため、加速度センサを用いたオートレベリング制御では、加速度センサによって得られた水平面に対する車両の傾斜角度から路面に対する車両の傾斜角度を取得して、得られた路面に対する車両の傾斜角度を用いて光軸調節を実施する必要がある。これに対し、本発明者は、加速度センサの検出値から路面に対する車両の傾斜角度を取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法を想到するに至った。
【０００６】
本発明は、発明者によるこうした認識に基づいてなされたものであり、その目的は、加速度センサの検出値から路面に対する車両の傾斜角度を取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法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、本発明のある態様は車両用灯具の制御装置であり、当該制御装置は、加速度センサから出力されるベクトルを受信するための受信部と、車両停止中に加速度センサから出力されるベクトルの傾きから水平面に対する車両の傾斜角度を取得し、車両の走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、水平面に対する車両の傾斜角度と水平面に対する路面の傾斜角度とから路面に対する車両の傾斜角度を導出し、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて車両用灯具の光軸調節を指示する制御信号を生成するための制御部と、制御信号を車両用灯具の光軸調節部に送信するための送信部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、加速度センサの検出値から路面に対する車両の傾斜角度を取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法を提供することができる。
【０００９】
上記態様において、制御部は、車両停止中に、水平面に対する車両の傾斜角度をもとに制御信号を生成し、車両発進時に、発進によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、路面に対する車両の傾斜角度を導出して、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて制御信号を生成してもよい。この態様によれば、運転者の視認性を確保しながら、オートレベリング制御の簡素化を図ることができる。
【００１０】
上記態様において、制御部は、車両発進後の走行中に、走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、路面に対する車両の傾斜角度を導出して、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて制御信号を生成してもよい。この態様によれば、車両走行中に光軸位置を補正することができるため、オートレベリング制御の精度向上を図ることができる。
【００１１】
上記態様において、制御部は、取得した水平面に対する路面の傾斜角度に応じた車両用灯具の光軸調節量を導出し、導出された光軸調節量が所定のしきい値未満である場合に、制御信号の生成を回避するか光軸位置の維持を指示する制御信号を生成してもよい。この態様によれば、頻繁な光軸調節を回避でき、制御部の制御負担を軽減することができる。
【００１２】
上記態様において、車両用灯具の光軸調節量に上限が定められ、制御部は、車両用灯具の光軸調節量が当該上限を越えないよう制御信号を生成してもよい。この態様によれば、光軸を上げ過ぎたり下げ過ぎたりしてしまうことを防ぐことができ、車両停止中に実施される水平面に対する車両の傾斜角度に基づいた光軸調節において、光軸位置が適正位置からずれた場合のずれ量を軽減することができる。
【００１３】
また、本発明の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、加速度センサと、車両用灯具を制御するための制御部と、を備え、制御部は、車両停止中に加速度センサから出力されるベクトルの傾きから水平面に対する車両の傾斜角度を取得し、車両の走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、水平面に対する車両の傾斜角度と水平面に対する路面の傾斜角度とから路面に対する車両の傾斜角度を導出し、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて車両用灯具の光軸を調節することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のさらに他の態様は車両用灯具の制御方法であり、当該制御方法は、加速度センサを用いて車両用灯具の光軸を調節するための車両用灯具の制御方法であって、車両停止中に加速度センサから出力されるベクトルの傾きから水平面に対する車両の傾斜角度を取得し、車両の走行によって生じる加速度のベクトルの傾きから水平面に対する路面の傾斜角度を取得し、水平面に対する車両の傾斜角度と水平面に対する路面の傾斜角度とから路面に対する車両の傾斜角度を導出し、導出された路面に対する車両の傾斜角度を用いて車両用灯具の光軸を調節することを特徴とする。
【００１５】
これらの態様によっても、加速度センサの検出値から路面に対する車両の傾斜角度を取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加速度センサの検出値から路面に対する車両の傾斜角度を取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係る車両用灯具システムの内部構造を説明する概略鉛直断面図である。
【図２】前照灯ユニットの照射制御部と車両側の車両制御部との動作連携を説明する機能ブロック図である。
【図３】実施形態１に係る車両用灯具システムによるオートレベリング制御を説明するための模式図である。
【図４】実施形態１に係る車両用灯具システムによるオートレベリング制御を説明するための模式図である。
【図５】実施形態１に係る車両用灯具システムのオートレベリング制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る車両用灯具システムの内部構造を説明する概略鉛直断面図である。本実施形態の車両用灯具システム２００は、左右対称に形成された一対の前照灯ユニットが車両の車幅方向の左右に１つずつ配置された配光可変式前照灯システムである。左右に配置された前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外は実質的に同一の構成であるため、以下では、右側の前照灯ユニット２１０Ｒの構造を説明し、左側の前照灯ユニットの説明は適宜省略する。なお、左側の前照灯ユニットの各部材について記載する場合には、説明の便宜上、各部材に対して前照灯ユニット２１０Ｒの対応する部材と同一の符号を付す。
【００２０】
前照灯ユニット２１０Ｒは、車両前方側に開口部を有するランプボディ２１２と、この開口部を覆う透光カバー２１４とを有する。ランプボディ２１２は、その車両後方側にバルブ１４の交換時等に取り外すことができる着脱カバー２１２ａを有する。ランプボディ２１２と透光カバー２１４とによって灯室２１６が形成されている。灯室２１６には、光を車両前方に照射する灯具ユニット１０（車両用灯具）が収納されている。
【００２１】
灯具ユニット１０の一部には、当該灯具ユニット１０の上下左右方向の揺動中心となるピボット機構２１８ａを有するランプブラケット２１８が形成されている。ランプブラケット２１８は、ランプボディ２１２の壁面に回転自在に支持されたエイミング調整ネジ２２０と螺合している。したがって、灯具ユニット１０は、エイミング調整ネジ２２０の調整状態で定められた灯室２１６内の所定位置に固定されるとともに、その位置を基準にピボット機構２１８ａを中心として、前傾姿勢または後傾姿勢等に姿勢変化可能である。また、灯具ユニット１０の下面には、曲線道路走行時などに進行方向を照らす曲線道路用配光可変前照灯などを構成するためのスイブルアクチュエータ２２２の回転軸２２２ａが固定されている。スイブルアクチュエータ２２２は、ユニットブラケット２２４に固定されている。
【００２２】
ユニットブラケット２２４には、ランプボディ２１２の外部に配置されたレベリングアクチュエータ２２６が接続されている。レベリングアクチュエータ２２６は、例えばロッド２２６ａを矢印Ｍ，Ｎ方向に伸縮させるモータなどで構成されている。ロッド２２６ａが矢印Ｍ方向に伸長した場合、灯具ユニット１０は、ピボット機構２１８ａを中心として後傾姿勢になるように揺動する。逆にロッド２２６ａが矢印Ｎ方向に短縮した場合、灯具ユニット１０は、ピボット機構２１８ａを中心として前傾姿勢になるように揺動する。灯具ユニット１０が後傾姿勢になると、光軸Ｏのピッチ角度、すなわち、光軸Ｏの上下方向の角度を上方に向けるレベリング調整ができる。また、灯具ユニット１０が前傾姿勢になると、光軸Ｏのピッチ角度を下方に向けるレベリング調整ができる。
【００２３】
灯具ユニット１０下方の灯室２１６の内壁面には、灯具ユニット１０の点消灯制御や配光パターンの形成制御、灯具ユニット１０の光軸調節などを実行する照射制御部２２８（制御部、制御装置）が配置されている。図１の場合、前照灯ユニット２１０Ｒを制御するための照射制御部２２８Ｒが配置されている。この照射制御部２２８Ｒは、スイブルアクチュエータ２２２、レベリングアクチュエータ２２６などの制御も実行する。なお、照射制御部２２８Ｒは、前照灯ユニット２１０Ｒの外に設けられてもよい。
【００２４】
灯具ユニット１０は、エイミング調整機構を備えることができる。例えば、レベリングアクチュエータ２２６のロッド２２６ａとユニットブラケット２２４の接続部分に、エイミング調整時の揺動中心となるエイミングピボット機構（図示せず）を配置する。また、ランプブラケット２１８には前述したエイミング調整ネジ２２０が車幅方向に間隔を空けて配置される。そして、２本のエイミング調整ネジ２２０を回転させることで、灯具ユニット１０をエイミングピボット機構を中心に上下左右に旋回させ、光軸Ｏを上下左右に調整することができる。このエイミング調整は、例えば車両出荷時や車検時、前照灯ユニット２１０Ｒの交換時に行われる。そして、前照灯ユニット２１０Ｒが設計上定められた姿勢に調整され、この姿勢を基準に配光パターンの形成制御や光軸位置の調節制御が行われる。
【００２５】
灯具ユニット１０は、回転シェード１２を含むシェード機構１８、光源としてのバルブ１４、リフレクタ１６を内壁に支持する灯具ハウジング１７、および投影レンズ２０を備える。バルブ１４は、例えば、白熱球やハロゲンランプ、放電球、ＬＥＤなどが使用可能である。本実施形態では、バルブ１４をハロゲンランプで構成する例を示す。リフレクタ１６は、バルブ１４から放射された光を反射する。そして、バルブ１４からの光およびリフレクタ１６で反射した光は、その一部が回転シェード１２を経て投影レンズ２０へと導かれる。回転シェード１２は、回転軸１２ａを中心に回転可能な円筒形状の部材であり、軸方向に一部が切り欠かれた切欠部と、複数のシェードプレート（図示せず）とを備える。切欠部またはシェードプレートのいずれかが光軸Ｏ上に移動されて、所定の配光パターンが形成される。リフレクタ１６は、その少なくとも一部が楕円球面状であり、この楕円球面は、灯具ユニット１０の光軸Ｏを含む断面形状が楕円形状の少なくとも一部となるように設定されている。リフレクタ１６の楕円球面状部分は、バルブ１４の略中央に第１焦点を有し、投影レンズ２０の後方焦点面上に第２焦点を有する。
【００２６】
投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸Ｏ上に配置される。バルブ１４は、投影レンズ２０の後方焦点を含む焦点面である後方焦点面よりも後方側に配置される。投影レンズ２０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、後方焦点面上に形成される光源像を、反転像として車両用灯具システム２００前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。なお、灯具ユニット１０の構成は特にこれに限定されず、投影レンズ２０を持たない反射型の灯具ユニットなどであってもよい。
【００２７】
図２は、上述のように構成された前照灯ユニットの照射制御部と車両側の車両制御部との動作連携を説明する機能ブロック図である。なお、上述のように右側の前照灯ユニット２１０Ｒおよび左側の前照灯ユニット２１０Ｌの構成は基本的に同一であるため、前照灯ユニット２１０Ｒ側のみの説明を行い前照灯ユニット２１０Ｌ側の説明は省略する。
【００２８】
前照灯ユニット２１０Ｒの照射制御部２２８Ｒは、受信部２２８Ｒ１と、制御部２２８Ｒ２と、送信部２２８Ｒ３と、メモリ２２８Ｒ４とを有する。照射制御部２２８Ｒは、車両３００に搭載された車両制御部３０２から得られた情報に基づいて電源回路２３０の制御を行い、バルブ１４の点灯制御を実行する。また、照射制御部２２８Ｒは、車両制御部３０２から得られた情報に基づいて可変シェード制御部２３２、スイブル制御部２３４、レベリング制御部２３６（光軸調節部）を制御する。加速度センサ３１６から出力されるベクトルを含む、車両制御部３０２から送信された各種情報は受信部２２８Ｒ１によって受信され、制御部２２８Ｒ２によって当該情報と必要に応じてメモリ２２８Ｒ４に記憶されている情報とから各種制御信号が生成される。そして、送信部２２８Ｒ３によって当該制御信号が灯具ユニット１０の電源回路２３０や可変シェード制御部２３２、スイブル制御部２３４、レベリング制御部２３６等に送信される。メモリ２２８Ｒ４は、例えば不揮発メモリである。
【００２９】
可変シェード制御部２３２は、回転シェード１２の回転軸１２ａに接続されたモータ２３８を回転制御して、所望のシェードプレートまたは切欠部を光軸Ｏ上に移動させる。また、スイブル制御部２３４は、スイブルアクチュエータ２２２を制御して灯具ユニット１０の光軸Ｏの角度を車幅方向（左右方向）について調整する。例えば、曲路走行や右左折走行などの旋回時に灯具ユニット１０の光軸Ｏをこれから進行する方向に向ける。レベリング制御部２３６は、レベリングアクチュエータ２２６を制御して、灯具ユニット１０の光軸Ｏを車両上下方向（ピッチ角度方向）について調整する。例えば、積載荷量増減時や乗車人数増減時における車両姿勢の前傾、後傾に応じて灯具ユニット１０の姿勢を調整して前方照射光の到達距離を最適な距離に調整する。車両制御部３０２は、前照灯ユニット２１０Ｌに対しても同様の情報を提供し、前照灯ユニット２１０Ｌに設けられた照射制御部２２８Ｌ（制御部、制御装置）が、照射制御部２２８Ｒと同様の制御を実行する。
【００３０】
前照灯ユニット２１０Ｌ，２１０Ｒによって形成される配光パターンは、運転者によるライトスイッチ３０４の操作内容に応じて切り替え可能である。この場合、ライトスイッチ３０４の操作に応じて、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒが可変シェード制御部２３２を介してモータ２３８を制御して灯具ユニット１０により形成する配光パターンを決定する。また、前照灯ユニット２１０Ｌ，２１０Ｒは、ライトスイッチ３０４の操作によらず、車両３００の状態や車両周囲の状況を各種センサで検出して最適な配光パターンを形成するように自動制御してもよい。この配光パターンの自動形成制御は、例えばライトスイッチ３０４によって配光パターンの自動形成制御が指示された場合に実行される。
【００３１】
先行車や対向車などの対象物を検出するために、車両制御部３０２にはステレオカメラなどのカメラ３０６が接続されている。カメラ３０６で撮影された画像フレームデータは、画像処理部３０８で対象物認識処理などの所定の画像処理が施され、その認識結果が車両制御部３０２へ提供される。また、車両制御部３０２は、車両３００に搭載されているステアリングセンサ３１０、車速センサ３１２、ナビゲーションシステム３１４、加速度センサ３１６などからの情報も取得可能である。そして、これにより照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒは、車両３００の走行状態や姿勢に応じて形成する配光パターンを選択したり、光軸Ｏの方向を変化させることができる。
【００３２】
続いて、上述の構成を備えた車両用灯具システム２００によるオートレベリング制御について詳細に説明する。なお、照射制御部２２８Ｌで行われる制御と照射制御部２２８Ｒで行われる制御とは同一であるため、ここでは照射制御部２２８Ｒ側のみの説明を行い照射制御部２２８Ｌ側の説明は省略する。
【００３３】
図３および図４は、実施形態１に係る車両用灯具システムによるオートレベリング制御を説明するための模式図である。図３は、重力加速度ベクトルＧ、運動加速度ベクトルα、および合成加速度ベクトルβの関係と、合計角度θ、路面角度θｒ、および車両姿勢角度θｖの関係を示している。図４は、車速Ｖおよび合計角度θの時間経過にともなう変化を示している。
【００３４】
たとえば、車両後部の荷室に荷物を載せたり後部座席に乗員がいる場合、車両姿勢は後傾姿勢となり、荷物が下ろされたり後部座席の乗員が下車した場合、車両姿勢は後傾姿勢の状態から前傾する。灯具ユニット１０の照射方向も車両３００の姿勢状態に対応して上下に変動して、前方照射距離が長くなったり短くなったりする。そこで、照射制御部２２８Ｒは、加速度センサ３１６から出力されるベクトルを車両制御部３０２を介して受信し、受信したベクトルから車両３００のピッチ方向の傾斜角度を検出し、レベリング制御部２３６を介してレベリングアクチュエータ２２６を制御して光軸Ｏのピッチ角度を車両姿勢に応じた角度とする。このように、車両姿勢に基づき灯具ユニット１０のレベリング調整をリアルタイムで行うオートレベリング制御を実施することで車両３００の使用状況に応じて車両姿勢が変化しても前方照射の到達距離を最適に調節することができる。
【００３５】
加速度センサ３１６は、例えば互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有する３軸加速度センサである。加速度センサ３１６は、センサのＸ軸が車両３００の前後軸と、センサのＹ軸が車両３００の左右軸と、センサのＺ軸が車両３００の上下軸と沿うように車両３００に取り付けられている。図３に示すように、加速度センサ３１６は、重力加速度ベクトルＧに対する車両３００の傾きを検出し、３軸方向における重力加速度ベクトルＧの各軸成分の数値を出力する。すなわち、加速度センサ３１６は、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度θｒと、路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度θｖとが含まれる、水平面に対する車両の傾斜角度である合計角度θをベクトルとして検出することができる。また、加速度センサ３１６は、車両３００の加減速時、重力加速度ベクトルＧと車両３００の走行によって生じる加速度のベクトルである運動加速度ベクトルαとが合成された合成加速度ベクトルβを検出し、３軸方向における合成加速度ベクトルβの各軸成分の数値を出力する。なお、路面角度θｒ、車両姿勢角度θｖ、および合計角度θは、それぞれＸ軸の上下方向の角度、言い換えれば車両３００のピッチ方向の角度である。また、以下の説明では加速度センサ３１６のＹ軸方向の成分、すなわち車両３００のロール方向の角度は考慮しない。
【００３６】
オートレベリング制御は、車両のピッチ方向の傾斜角度の変化にともなう車両用灯具の前方照射距離の変化を吸収して、照射光の前方到達距離を最適に保つことを目的とするものである。したがって、オートレベリング制御に必要とされる車両の傾斜角度は、車両姿勢角度θｖである。よって、加速度センサ３１６を用いてオートレベリング制御を実施するためには、加速度センサ３１６から得られる合計角度θから、車両姿勢角度θｖを抽出する必要がある。
【００３７】
そこで、本実施形態に係るオートレベリング制御では、照射制御部２２８が、車両停止中に加速度センサ３１６から出力されるベクトルの傾きから合計角度θを取得し、車両３００の走行によって生じる運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得する。そして、照射制御部２２８は、合計角度θと路面角度θｒとから車両姿勢角度θｖを導出し、導出された車両姿勢角度θｖを用いて灯具ユニット１０の光軸Ｏを調節する。車両３００は路面に対して平行に移動するため、運動加速度ベクトルαは車両姿勢角度θｖによらず路面に対して平行なベクトルとなる。よって、運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得することができる。
【００３８】
具体的には、例えば車両メーカの製造工場やディーラの整備工場などで、車両３００が水平面に置かれて基準状態とされる。基準状態は、例えば車両３００の運転席に１名乗車した状態、あるいは運転席に１名乗車したときにとるべき状態である。そして、工場の初期化処理装置のスイッチ操作、または照射制御部２２８Ｒと加速度センサ３１６とを車両制御部３０２を介して接続するＣＡＮ（Controller Area Network）システムの通信等により、照射制御部２２８Ｒに初期化信号が送信される。照射制御部２２８Ｒに送信された初期化信号は、受信部２２８Ｒ１で受信されて制御部２２８Ｒ２に送られる。制御部２２８Ｒ２は、初期化信号を受けると、受信部２２８Ｒ１が受信した加速度センサ３１６の出力ベクトルを基準ベクトルとしてメモリ２２８Ｒ４に記録する。また、制御部２２８Ｒ２は、必要に応じてこの基準ベクトルを用いて初期エイミング調整を実施する。
【００３９】
車両３００が実際に使用されている状況において、制御部２２８Ｒ２は、所定間隔で繰り返し加速度センサ３１６から出力されるベクトルを受信してメモリ２２８Ｒ４に記録する。そして、照射制御部２２８Ｒは、車両停止中に、加速度センサ３１６から出力された重力加速度ベクトルＧに相当するベクトルとメモリ２２８Ｒ４に記録されている基準ベクトルとのなす角度である合計角度θを算出し、この合計角度θをもとに灯具ユニット１０の光軸調節を指示する制御信号を生成する。生成された制御信号は、送信部２２８Ｒ３によってレベリング制御部２３６に送信される。レベリング制御部２３６は、制御信号にしたがってレベリングアクチュエータ２２６を制御する。これにより、光軸Ｏが合計角度θに応じた角度に調節される。算出された合計角度θは、メモリ２２８Ｒ４に記録される。
【００４０】
なお、前記「車両停止中」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０になったときから０を越えたときまでである。また、制御部２２８Ｒ２は、車速センサ３１２の検出値が０となった後、車両３００の姿勢が安定したときに合計角度θを算出する。制御部２２８Ｒ２は、加速度センサ３１６の出力値が安定したときに、車両３００の姿勢が安定したと判断することができる。前記「加速度センサ３１６の出力値が安定した時」は、例えば加速度センサ３１６の出力値の単位時間あたりの変化量が所定量以下となったときとしてもよいし、車速センサ３１２の検出値が０になってから所定時間経過後としてもよい。前記「車両停止中」、「所定量」、および「所定時間」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。
【００４１】
照射制御部２２８Ｒは、車両発進時に、車両３００の走行によって生じる加速度のベクトルとして、発進によって生じる運動加速度ベクトルαを導出する。この運動加速度ベクトルαは、発進直後に加速度センサ３１６から出力される合成加速度ベクトルβから、発進直前に加速度センサ３１６から出力される重力加速度ベクトルＧを差し引いて導出される。図４に示すように、前記「発進直前」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０となり、加速度センサ３１６の出力値が安定した後であって、車両３００の発進動作時の沈み込みによって姿勢変化が生じる所定期間Ｔ２よりも前の所定期間Ｔ１である。前記「発進直後」は、例えば車両発進時間ｔｓからの所定期間Ｔ３である。所定期間Ｔ１は、例えば１〜２秒間である。所定期間Ｔ２は、例えば車両発進時間ｔｓの１〜２秒前から車両発進時間ｔｓまでである。所定期間Ｔ３は、例えば２〜３秒間である。
【００４２】
例えば、制御部２２８Ｒ２は、車速センサ３１２の検出値が０を越えたときに、車両発進時であることを検知して、その時間を車両発進時間ｔｓとして認識し、所定期間Ｔ１における加速度センサ３１６の出力値を平均して得られるベクトルを運動加速度ベクトルαの導出に用いる重力加速度ベクトルＧとして取得する。また、制御部２２８Ｒ２は、所定期間Ｔ３における加速度センサ３１６の出力値を平均して得られるベクトルを運動加速度ベクトルαの導出に用いる合成加速度ベクトルβとして取得する。そして、制御部２２８Ｒ２は、取得した合成加速度ベクトルβから取得した重力加速度ベクトルＧを差し引いて運動加速度ベクトルαを導出する。
【００４３】
制御部２２８Ｒ２は、導出した運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得する。路面角度θｒは、運動加速度ベクトルαの鉛直方向成分と水平方向成分のアークタンジェントを計算することで得られる。なお、制御部２２８Ｒ２は、所定期間Ｔ３において路面角度θｒを繰り返し算出し、算出された路面角度θｒの平均角度を光軸調節に用いる路面角度θｒとしてもよい。そして、制御部２２８Ｒ２は、得られた路面角度θｒとメモリ２２８Ｒ４に記録されている合計角度θとから車両姿勢角度θｖを導出し、導出された車両姿勢角度θｖを用いて光軸調節のための制御信号を生成する。なお、制御部２２８Ｒ２は、運動加速度ベクトルαの導出に用いた重力加速度ベクトルＧと、メモリ２２８Ｒ４に記憶されている基準ベクトルとから合計角度θを算出し、この合計角度θを用いて車両姿勢角度θｖを導出してもよい。
【００４４】
制御部２２８Ｒ２は、車両姿勢角度θｖを導出して光軸調節のための制御信号を生成する際に次のような制御を実施する。すなわち、制御部２２８Ｒ２は、取得した路面角度θｒに応じた補正値を決定する。この補正値は、車両停止中に調節された光軸位置と、得られた路面角度θｒあるいは車両姿勢角度θｖに基づいて決まる光軸位置との差分（光軸調節量）である。本実施形態では、車両停止中は合計角度θに合わせて光軸位置が調節されているため、補正値は路面角度θｒそのものである。補正値が所定のしきい値以上である場合、制御部２２８Ｒ２は、合計角度θから補正値を差し引いて現在の車両姿勢角度θｖを導出し、光軸調節を実施する。補正値が所定のしきい値未満である場合、制御部２２８Ｒ２は、制御信号の生成を回避するか光軸位置の維持を指示する制御信号を生成して、光軸調節を回避する。このように補正値が所定のしきい以上である場合に光軸調節を実行することで、頻繁な光軸調節を回避でき、その結果、制御部２２８Ｒ２の制御負担を軽減することができ、またレベリングアクチュエータ２２６の長寿命化を図ることができる。
【００４５】
光軸調節を実施するか否かを決めるためのしきい値は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。また、当該しきい値は、車両３００が上り坂にいる場合、すなわち灯具ユニット１０が傾斜した路面の上方を向く場合と、車両３００が下り坂にいる場合、すなわち灯具ユニット１０が傾斜した路面の下方を向く場合とで異ならせてもよい。例えば、車両３００が上り坂にいる場合、車両停止中の合計角度θに基づく光軸調節によって光軸位置が適正位置よりも下方にずれ、車両３００が下り坂にいる場合、車両停止中の光軸調節によって光軸位置が適正位置よりも上方にずれる。そのため、車両３００が上り坂にいる場合は、車両３００が下り坂にいる場合に比べて運転者の視認性が低下する。そこで、運転者の視認性確保を優先する場合は、上り坂の場合のしきい値を下り坂の場合のしきい値よりも小さく設定する。例えば、上り坂の場合のしきい値は０．７％（０．４°）とし、下り坂の場合のしきい値は−１．５％（−０．９°）とする。車両３００が上り坂にいるか下り坂にいるかは、車両発進時に取得する路面角度θｒの傾きから判断することができる。
【００４６】
制御部２２８Ｒ２は、車両発進後の走行中に、走行によって生じる運動加速度ベクトルαの傾きを導出する。例えば、制御部２２８Ｒ２は、車速センサ３１２の検出値の変化量が所定時間一定の割合となったとき（以下、適宜この状態を定常加速状態と称する）、加速度センサ３１６から出力された合成加速度ベクトルβの大きさと方向（鉛直方向および水平方向に対する傾き）を導出する。また、制御部２２８Ｒ２は、車速センサ３１２の検出値から運動加速度ベクトルαの大きさを導出する。そして、制御部２２８Ｒ２は、合成加速度ベクトルβの大きさおよび方向と、運動加速度ベクトルαの大きさと、重力加速度ベクトルＧの既知の大きさとから、余弦定理を用いて運動加速度ベクトルαの水平方向に対する傾きを導出する。あわせて、加速度センサ３１６のＺ軸に対する重力加速度ベクトルＧの傾きを導出する。この重力加速度ベクトルＧは、車両停止中に加速度センサ３１６から出力されるベクトルに相当し、そのＺ軸に対する傾きは合計角度θに相当する。なお、前記「車両発進後の走行中」は、例えば車両発進時の光軸調節の終了後から車速センサ３１２の検出値が０になるまでである。また、前記「車両発進時」および前記「車両発進後の走行中」を合わせて「車両走行中」とする。
【００４７】
制御部２２８Ｒ２は、得られた運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得する。そして、制御部２２８Ｒ２は、導出した合計角度θから路面角度θｒを減じて車両姿勢角度θｖを導出する。そして、導出された車両姿勢角度θｖに基づいて決まる光軸位置と現在の光軸位置との差分を補正値として、補正値が所定のしきい値を超える場合に、導出された車両姿勢角度θｖを用いて光軸調節を実施する。このように補正値が所定のしきい値を越える場合に光軸調節を実行することで、頻繁な光軸調節を回避でき、その結果、制御部２２８Ｒ２の制御負担を軽減することができ、またレベリングアクチュエータ２２６の長寿命化を図ることができる。前記「しきい値」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。
【００４８】
なお、照射制御部２２８Ｒは、灯具ユニット１０が点灯している場合に上述したオートレベリング制御による光軸調節を実施し、灯具ユニット１０が消灯している場合は光軸調節を実施しない。
【００４９】
図５は、実施形態１に係る車両用灯具システムのオートレベリング制御フローチャートである。図５のフローチャートではステップを意味するＳ（Ｓｔｅｐの頭文字）と数字との組み合わせによって各部の処理手順を表示する。また、Ｓと数字との組み合わせによって表示した処理で何らかの判断処理が実行され、その判断結果が肯定的であった場合は、Ｙ（Ｙｅｓの頭文字）を付加して、例えば（Ｓ１０１のＹ）と表示し、逆にその判断結果が否定的であった場合は、Ｎ（Ｎｏの頭文字）を付加して、例えば（Ｓ１０１のＮ）と表示する。このフローは、たとえばライトスイッチ３０４によってオートレベリング制御モードの実行指示がなされている状態において、イグニッションがオンにされた場合に照射制御部２２８Ｒ（制御部２２８Ｒ２）により所定のタイミングで繰り返し実行され、イグニッションがオフにされた場合に終了する。
【００５０】
まず、制御部２２８Ｒ２は、車両走行中であるか判断する（Ｓ１０１）。車両走行中でない場合（Ｓ１０１のＮ）、制御部２２８Ｒ２は、車両姿勢が安定しているか判断する（Ｓ１０２）。車両姿勢が安定していない場合（Ｓ１０２のＮ）、制御部２２８Ｒ２は、光軸調節を指示する制御信号を生成せず、光軸調節を回避して本ルーチンを終了する。車両姿勢が安定している場合（Ｓ１０２のＹ）、制御部２２８Ｒ２は、加速度センサ３１６から出力されるベクトルから合計角度θを算出し、この合計角度θをもとに光軸調節を指示する制御信号を生成する（Ｓ１０３）。そして、制御部２２８Ｒ２は、例えばライトスイッチ３０４からの信号に基づいて、灯具ユニット１０が点灯しているか判断する（Ｓ１０４）。灯具ユニット１０が点灯していない場合（Ｓ１０４のＮ）、制御部２２８Ｒ２は、光軸調節を回避して本ルーチンを終了する。灯具ユニット１０が点灯している場合（Ｓ１０４のＹ）、制御部２２８Ｒ２は、光軸調節を実施して（Ｓ１０５）、本ルーチンを終了する。
【００５１】
車両走行中である場合（Ｓ１０１のＹ）、制御部２２８Ｒ２は、車両発進時あるいは定常加速状態であるか判断する（Ｓ１０６）。車両発進時あるいは定常加速状態である場合（Ｓ１０６のＹ）、制御部２２８Ｒ２は、走行によって生じる運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得し（Ｓ１０７）、補正値を決定する（Ｓ１０８）。続いて、制御部２２８Ｒ２は、補正値が所定のしきい値以上であるか判断する（Ｓ１０９）。補正値が所定のしきい値以上である場合（Ｓ１０９のＹ）、制御部２２８Ｒ２は、制御信号を生成し（Ｓ１０３）、灯具ユニット１０が点灯しているか判断する（Ｓ１０４）。そして、灯具ユニット１０が点灯していない場合は（Ｓ１０４のＮ）、光軸調節を回避して本ルーチンを終了し、灯具ユニット１０が点灯している場合は（Ｓ１０４のＹ）、光軸調節を実施して（Ｓ１０５）本ルーチンを終了する。
【００５２】
車両発進時あるいは定常加速状態でない場合（Ｓ１０６のＮ）、および補正値が所定のしきい値以上でない場合（Ｓ１０９のＮ）、制御部２２８Ｒ２は、制御信号を生成せず、光軸調節を回避して本ルーチンを終了する。
【００５３】
なお、左側の前照灯ユニット２１０Ｌについては、照射制御部２２８Ｌ（制御部２２８Ｌ２）が同様の制御を実行する。あるいは、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒの一方が制御信号を生成し、他方は生成された制御信号を取得して光軸Ｏを調節する構成であってもよい。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用灯具システム２００は、車両停止中に加速度センサ３１６から出力されるベクトルの傾きから合計角度θを取得し、車両３００の走行によって生じる運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得し、合計角度θと路面角度θｒとから車両姿勢角度θｖを導出し、導出された車両姿勢角度θｖを用いて光軸調節を実施している。そのため、本実施形態に係る車両用灯具システム２００によれば、加速度センサ３１６の検出値から車両姿勢角度θｖを取得して光軸を調節するオートレベリング制御の新たな方法を提供することができる。
【００５５】
また、例えば路面角度θｒあるいは車両姿勢角度θｖの基準値を保持し、加速度センサ３１６の出力値の変化に応じて路面角度θｒあるいは車両姿勢角度θｖの基準値を書き換えていく制御の場合には、基準値の書き換えの繰り返しによって調節誤差の増大を招く可能性がある。これに対し、本実施形態に係る車両用灯具システム２００では、車両の走行によって生じる運動加速度ベクトルαから路面角度θｒを取得し、この路面角度θｒを用いて車両姿勢角度θｖを導出して光軸調節を実施している。すなわち、車両３００の発進時や停止時あるいは一定加減速時などに、過去の制御状態から独立して路面角度θｒおよび車両姿勢角度θｖを導出しているため、そのような調節誤差の増大を招くことなく光軸調節を実施することができる。したがって、オートレベリング制御の精度向上を図ることができる。
【００５６】
また、車両用灯具システム２００は、車両停止中に、合計角度θをもとに光軸調節を実施し、車両発進時に、運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得し、車両姿勢角度θｖを導出して、この車両姿勢角度θｖをもとに光軸調節を実施している。車両停止中は運転者の視認性を確保する必要性が比較的低いため、車両停止中は合計角度θに基づいた光軸調節を許容することができる。そこで、車両停止中は合計角度θに基づいた光軸調節を実施して車両姿勢角度θｖの導出を省略することで、オートレベリング制御の簡素化を図ることができる。そして、車両発進時に車両姿勢角度θｖをもとに光軸調節を実施することで、車両走行中の運転車の視認性確保を図ることができる。したがって、本実施形態に係る車両用灯具システム２００によれば、オートレベリング制御の目的である運転者の視認性確保を達成しながら、オートレベリング制御を簡素化することができる。
【００５７】
また、車両用灯具システム２００は、車両発進後の走行中に、運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得し、車両姿勢角度θｖを導出して、この車両姿勢角度θｖをもとに光軸調節を実施している。これにより、車両走行中に光軸位置を補正することができるため、オートレベリング制御の精度向上を図ることができる。
【００５８】
なお、上述した実施形態に係る車両用灯具システム２００は本発明の一態様である。この車両用灯具システム２００は、光軸を調節可能な灯具ユニット１０と、加速度センサ３１６と、灯具ユニット１０を制御するための照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒとを備え、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒにより上述したオートレベリング制御を実行する。
【００５９】
本発明の他の態様としては、制御装置としての照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒを挙げることができる。照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒは、加速度センサ３１６から出力されるベクトルを受信するための受信部２２８Ｌ１，２２８Ｒ１と、上述したオートレベリング制御を実行するための制御部２２８Ｌ２，２２８Ｒ２と、制御部２２８Ｌ２，２２８Ｒ２により生成された制御信号をレベリング制御部２３６に送信するための送信部２２８Ｌ３，２２８Ｒ３とを備える。車両用灯具システム２００における照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒは広義の制御部に相当し、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒにおける制御部２２８Ｌ２，２２８Ｒ２は狭義の制御部に相当する。
【００６０】
またさらに、本発明の他の態様としては、車両用灯具の制御方法を挙げることができる。この制御方法は、車両停止中に加速度センサ３１６から出力されるベクトルの傾きから合計角度θを取得し、車両の走行によって生じる運動加速度ベクトルαの傾きから路面角度θｒを取得し、合計角度θと路面角度θｒとから車両姿勢角度θｖを導出し、導出された車両姿勢角度θｖを用いて灯具ユニット１０の光軸Ｏを調節する。
【００６１】
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。上述の実施形態に以下の変形が加えられて生じる新たな実施形態は、実施形態および変形がそれぞれ有する効果をあわせもつ。
【００６２】
上述の実施形態において、車両走行中に実施する光軸調節の回数を制限してもよい。例えば、車両走行中の光軸調節は、車両３００の一回の走行中に一回だけ実施される。あるいは、上述したしきい値が、ｎ回目の光軸調節時よりもｎ＋１回目の光軸調節時の方が大きい値となるように設定される。これにより、頻繁な光軸調節を回避でき、その結果、制御部２２８Ｒ２の制御負担を軽減することができ、またレベリングアクチュエータ２２６の長寿命化を図ることができる。前記「一回の走行中」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０を超えたときから、車速センサ３１２の検出値が０となるまでの間である。この「一回の走行中」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。
【００６３】
上述の実施形態において、灯具ユニット１０の光軸調節量に上限が定められてもよい。この光軸調節量の上限情報は例えばメモリ２２８Ｒ４に記録されており、制御部２２８Ｒ２は、光軸調節量が当該上限を越えないよう制御信号を生成する。これにより、光軸Ｏを上げ過ぎたり下げ過ぎたりしてしまうことを防ぐことができ、その結果、車両停止中に実施される合計角度θに基づいた光軸調節において、光軸位置が適正位置からずれた場合のずれ量を軽減することができる。その結果、運転者の視認性の低下と、他車両等にグレアを与えてしまうおそれを低減することができる。例えば、光軸Ｏを上方向に調節する場合の上限は、初期エイミング調整で設定される光軸位置を超えないように定められる。また、光軸Ｏを下方向に調節する場合の上限は、車両３００が水平面上で最大後傾姿勢となった状態で光軸Ｏを初期エイミング調整で設定される位置に戻すために必要な調節量から、規格や法規等に基づいて定まる光軸範囲の上限位置と初期エイミング調節で設定される位置との差分を差し引いた量とされる。なお、灯具ユニット１０の光軸Ｏの変位が許容される範囲が定められ、制御部２２８Ｒ２は、光軸Ｏが当該範囲を超えないように制御信号を生成してもよい。
【００６４】
上述の実施形態において、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒがレベリング制御部２３６を介さずに光軸調節部としてのレベリングアクチュエータ２２６を制御してもよい。すなわち、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒがレベリング制御部２３６として機能してもよい。また、上述の実施形態における光軸調節を指示する制御信号の生成は、車両制御部３０２が実施してもよい。すなわち、車両制御部３０２がオートレベリング制御を実行する制御装置を構成してもよい。この場合、照射制御部２２８Ｌ，２２８Ｒは、車両制御部３０２からの指示に基づいてレベリングアクチュエータ２２６の駆動を制御する。
【符号の説明】
【００６５】
Ｏ  光軸、  θ  合計角度、  θｒ  路面角度、  θｖ  車両姿勢角度、  Ｇ  重力加速度ベクトル、  α  運動加速度ベクトル、  β  合成加速度ベクトル、  １０  灯具ユニット、  ２００  車両用灯具システム、  ２２８，２２８Ｌ，２２８Ｒ  照射制御部、  ２２８Ｌ１，２２８Ｒ１  受信部、  ２２８Ｌ２，２２８Ｒ２  制御部、  ２２８Ｌ３，２２８Ｒ３  送信部、  ２３６  レベリング制御部、  ３００  車両、  ３１６  加速度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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