JP2018192836A - 路面描画システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の速度に応じて画像の表示位置を変化させることで運転者への注意喚起の効果を高めた路面描画システムの提供を目的とする。【解決手段】車両に搭載され車両の走行路を強調する画像を車両の前方の路面に描画する路面描画システムであって、光を照射して路面に画像を描画する走行路描画部と、車両の速度を検知する車速検知部と、走行路描画部を制御する制御ユニットと、を備え、走行路描画部は、光源ユニットと、光源ユニットから出射された光を変調して画像を形成する画像生成部と、画像を有する光を路面に投影する投影部と、を有し、制御ユニットは、車速検知部の検知結果に基づき、車両に対する画像の距離を変化させる、路面描画システム。【選択図】図２

Description

本発明は、路面描画システムに関する。

特許文献１には、道路情報および走行状態に応じて自車両前方路面に、運転者に対して車速や適性操舵に関する注意喚起を行う支援パターンを投影する運転支援装置が開示されている。

特開２０１５−１５３０５７号公報

運転者は、車速に応じて注意を払う視点の位置が変化する。すなわち、運転者は、車両が高速で走行する場合には車両の遠方に注意を払い、車両が低速で走行する場合には車両の近傍に注意を払う。本発明者らは、この点に着目して、車両の速度に応じて注意喚起のための画像の表示位置を変化させることを想到した。

本発明では、車両の速度に応じて画像の表示位置を変化させることで運転者への注意喚起の効果を高めた路面描画システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、一態様の路面描画システムは、車両に搭載され前記車両の走行路を強調する画像を前記車両の前方の路面に描画する路面描画システムであって、光を照射して前記路面に前記画像を描画する走行路描画部と、前記車両の速度を検知する車速検知部と、前記走行路描画部を制御する制御ユニットと、を備え、前記走行路描画部は、光源ユニットと、前記光源ユニットから出射された光を変調して前記画像を形成する画像生成部と、前記画像を有する光を前記路面に投影する投影部と、を有し、前記制御ユニットは、前記車速検知部の検知結果に基づき、前記車両に対する前記画像の距離を変化させる。

この構成によれば、路面描画システムは、車両検知部の検知結果に基づいて路面に表示される画像の位置を、車両に対して近づけたり離したりすることができる。したがって、車両の速度が速い場合に車両の遠方の路面に画像を表示させ、車両の速度が遅い場合に車両の近傍の路面に画像を表示させることで、運転者にとって視認しやすい場所に画像を表示させて画像による注意喚起の効果を高めることができる。

上述の路面描画システムにおいて、前記光源ユニットは、複数の前記光源を有し、複数の前記光源は、それぞれ前記路面上において前記車両の近傍から遠方に沿って並ぶ複数の配光領域を形成し、前記制御ユニットは、前記車速検知部の検知結果に基づき、少なくとも１つの前記光源の発光状態を切り替える構成としてもよい。

この構成によれば、光源ユニットは、車両の近傍から遠方に向かって並ぶ複数の配光領域に対応する複数の光源を有する。このため、複数の光源の発光状態を切り替えることで、路面上の配光領域を車両の前後方向に沿って変化させることができる。これにより、路面に表示される画像の位置を、車両に対して近づけたり離したりすることができる。このような光源の発光状態の切り替えを、車速検知部の検知結果に応じて行うことで、運転者にとって視認しやすい場所に画像を表示させて画像による注意喚起の効果を高めることができる。

上述の路面描画システムにおいて、前記制御ユニットは、複数の前記光源の発光量を個別に変更する発光量制御部を有し、前記発光量制御部は、複数の前記光源のうち前記車両の遠方側の配光領域を形成する前記光源の発光量を、前記車両の近傍側の配光領域を形成する前記光源の発光量よりも、高くする構成としてもよい。

この構成によれば、複数の光源の発光量は、発光量制御部によって制御される。したがって、路面上に形成された複数の配光領域ごとに路面上の照度を調整することができる。路面上に形成され複数の配光領域のうち車両の遠方側に位置する配光領域を照らす光源の発光量を高くして、画像内の照度を均一に近づけることができる。

上述の路面描画システムにおいて、前記投影部は、前記画像生成部で生成された前記画像を有する光を集光し前記投影部に入射させる集光光学系と、前記集光光学系で集光された光を反射して前記路面に投影する反射面を有し、前記反射面は、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる構成としてもよい。

この構成によれば、反射面が凸曲面であっても凹曲面であっても、車両遠方に向けて光を反射する領域に比べて、車両近傍に向けて光を反射する領域で光を反射し、反射面において光を反射する領域と結像面である路面において結像する領域との距離を短くして、結像した画像のピンボケを抑制できる。従って、画像を路面に鮮明に表示することが可能な路面描画システムを提供することが可能である。

上述の路面描画システムにおいて、前記投影部は、前記車両からの距離が互いに異なる領域に光を投影する複数の前記反射面と、複数の前記反射面のうちの何れか１つを選択して切り替える切替部と、有する構成としてもよい。

この構成によれば、互いに距離が異なる領域に向けて反射する複数の反射面を、切替部により切替えるので、各反射面により路面の異なる距離に画像を鮮明に表示できる。これにより、路面に表示される画像の位置を、車両に対して近づけたり離したりすることができる。このような光源の発光状態の切り替えを、車速検知部の検知結果に応じて行うことで、運転者にとって視認しやすい場所に画像を表示させて画像による注意喚起の効果を高めることができる。

上述の路面描画システムにおいて、前記走行路描画部は、前記路面上に前記走行路を強調する前記画像を表示するとともに、車両用前照灯としての配光パターンを形成する構成としてもよい。

この構成によれば、走行路描画部を車両用前照灯としても利用するため、走行路描画部と車両用前照灯とをそれぞれ設ける場合と比較して、全体として小型化することができる。

上述の路面描画システムにおいて、前記画像生成部は、前記車両用前照灯としての配光パターンを生成する配光パターン生成状態と、前記走行路を強調する前記画像を生成する走行路強調状態と、が高速で切り替わり、前記光源ユニットは、前記配光パターン生成状態の前記画像生成部に白色光を入射させ、前記走行路強調状態の前記画像生成部に白色光とは異なる色の可視光を入射させる構成としてもよい。

この構成によれば、路面描画システムは、白色光によって車両用前照灯としての配光パターンを形成するとともに、走行路を白色光とは異なる色の可視光で運転者の注意喚起を促す画像を表示することができる。

上述の路面描画システムにおいて、前記車両の前方の道路状況を検知する走行路認識部を備え、前記制御ユニットは、前記走行路認識部の認識結果を前記画像に反映させる構成としてもよい。

この構成によれば、走行路認識部により取得した道路状況に基づき走行路の状態を判定して走行可能か否かを運転者に明確に知らせることができる。なお、走行路認識部から取得する道路状況とは、路面の車線、縁石および轍の状態などを含む。

上述の路面描画システムにおいて、前記車両の前方の道路状況を外部から入手する走行路情報入手部を備え、前記制御ユニットは、前記走行路情報入手部が入手した情報を前記画像に反映させる構成としてもよい。

この構成によれば、外部から入手した道路状況を運転者に明確に知らせることができる。なお、外部から入手する道路状況とは、ＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System、道路交通情報通信システム）から取得された情報などを含む。

本発明の路面描画システムによれば、車両の速度に応じて画像の表示位置を変化させることで運転者への注意喚起の効果を高めた路面描画システムを提供することができる。

一実施形態に係る路面描画システムの概略図である。 一実施形態の投影モジュールを示す模式図である。 一実施形態の光源ユニットの模式図である。 一実施形態に係る路面描画システムによる画像の一例を示す図である。 一実施形態に係る路面描画システムによる画像の一例を示す図である。 一実施形態に係る路面描画システムによる画像の一例を示す図である。 一実施形態に係る路面描画システムによる画像の一例を示す図である。 一実施形態に係る路面描画システムによる画像の一例を示す図である。 一実施形態に係る路面描画システムによる画像の一例を示す図である。 変形例１の反射装置の斜視図である。 変形例１の反射装置において近距離用反射部を用いて路面を照射した状態を示す図である。 変形例１の反射装置において中距離用反射部を用いて路面を照射した状態を示す図である。 変形例１の反射装置において遠距離用反射部を用いて路面を照射した状態を示す図である。 変形例２の路面描画システムの投影モジュールを示す模式図である。 変形例３の路面描画システムの一部を示す概略図である。 変形例３の路面描画システムによって形成される配光パターンおよび画像の一例を示す模式図である。

以下、一実施形態である路面描画システムについて図面を参照しながら説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る路面描画システム１の概略図である。本実施形態の路面描画システム１は、車両に搭載され車両の走行路を強調する画像を車両の前方の路面に画像を描画する装置である。

路面描画システム１は、投影モジュール（走行路描画部）１０と、車速検知部１６と、撮像装置（走行路認識部）１５と、走行路情報入手部１７と、制御ユニット１３と、を備える。投影モジュール１０は、路面に光を照射して画像を描画する。制御ユニット１３は、走行路描画部を制御する。車速検知部１６は、車両の速度を検知して制御ユニット１３に伝達する。撮像装置１５は、前方の状況を検知して制御ユニット１３に伝達する。
路面描画システム１は、まず、車両の前方（例えば、バックミラーのフロントガラス側）に設けられた撮像装置１５において車両前方の画像を撮像するとともに、車速検知部１６において車両の速度を検知する。また、路面描画システム１は、走行路情報入手部１７において、道路状況を外部から入手する。次いで、制御ユニット１３は、撮像装置１５により取得された画像情報および走行路情報入手部１７が入手した情報を解析し表示する画像５８を決定する。さらに、車速検知部１６において取得された車両の速度の情報を基に投影モジュール１０を制御して、車両の前方の路面５７に画像５８を描画する。

図２は、本実施形態の投影モジュール１０を示す模式図である。
本実施形態の投影モジュール１０は、光源ユニット２０と、拡散板２４と、入射光学系２５と、画像生成部３１と、投影光学系（投影部）４１と、を備えている。

光源ユニット２０は、複数の光源２１が配列されてアレイ発光面を構成するアレイ光源である。すなわち、光源ユニット２０は、複数の光源２１を有する。光源２１は可視光を出射する。光源２１としては、発光ダイオード光源（ＬＥＤ、light emitting diode）又はレーザ光源を採用することができる。複数の光源２１は、発光量制御部５２によりそれぞれ個別にオン、オフ並びに発光量が制御される。すなわち、各光源２１の発光量は、発光量を最大とした１００％から完全に消灯した状態である０％までの間で調整することができる。光源２１は、発光量が０％の状態であるときにオフの状態であるとされる。

図３は、本実施形態の光源ユニット２０の模式図である。本実施形態の光源ユニット２０は、３つの光源２１と、光源用パッケージ部２２と、を有する。本実施形態において、３つの光源２１は、車両の上下方向（鉛直方向）に並べられている。また、３つの光源２１は、光源用パッケージ部２２に収められている。隣り合う光源２１同士の間には、わずかな隙間が設けられる。

本実施形態では、光源ユニット２０が３つの光源２１を有する場合について説明するが、光源ユニット２０が複数の光源２１を有していればその数は限定されない。また、本実施形態において、光源ユニット２０の複数の光源２１は上下方向に配列されているが、車両の幅方向と直交する方向に配列されていればよい。各光源２１をこのように配列することで、各光源２１からの出射された光によって路面上に形成される配光領域を、車両前後方向に並べて形成することができる。また、光源ユニットの変形例として、複数の光源を縦横に配列したアレイ光源を採用してもよい。この場合は、配列された光源のうち、一方向に並ぶ光源から照射された光が、投影された路面上で、車両前後方向に並ぶ。

上下方向に配列される３つの光源２１のうち、最も上側に位置するものを第１の光源２１Ａとし、最も下側に位置するものを第３の光源２１Ｃとし、第１の光源２１Ａと第３の光源２１Ｃとの間に位置する光源を第２の光源２１Ｂとする。図４Ａ〜図４Ｃを基に後段で説明するように、第１の光源２１Ａは、路面５７上の車両５５から最も遠い位置に配光領域（第１の配光領域５０Ａ）を形成する。第３の光源２１Ｃは、路面５７上の車両５５から最も近い位置に配光領域（第３の配光領域５０Ｃ）を形成する。また、第２の光源２１Ｂは、路面５７上の第１の光源２１Ａおよび第３の光源２１Ｃの間に配光領域（第２の配光領域５０Ｂ）を形成する。すなわち、車両の幅方向と直交する配列方向に沿って並ぶ複数の光源２１は、それぞれ路面上において車両の近傍側から遠方側に向かって並ぶ複数の配光領域を形成する。

拡散板２４は、光源ユニット２０と入射光学系２５との間に配置される。拡散板２４は、入射した光を拡散して透過させる。光源ユニット２０から出射され、拡散板２４を透過して光径が拡大した状態で入射光学系２５に入射する。
また、光源２１として白色光以外の光を照射するものを用いる場合には、拡散板２４として、光源２１から照射された光を受けて拡散性の白色光を照射する蛍光体板を用いてもよい。一例として、光源２１が青色光（紫外光の場合もある）を照射する場合、内部に蛍光体粒子を含む蛍光体板（拡散板２４）に入射した青色光は、蛍光体板を拡散しながら透過するとともに一部の光が蛍光体粒子によって波長変換させる。光源２１に起因する青色光と蛍光体粒子の励起により放出された黄色光は互いに混色し、結果として蛍光体板から拡散性の白色光が照射される。なお、蛍光体板は、内部に青色光を拡散させる拡散材が添加されていてもよい。

上述したように、光源ユニット２０において、隣接する光源２１同士の間には、わずかな隙間が設けられる（図３参照）。光源２１から照射された光が路面に投影されると、光源２１同士の隙間は、路面５７上の画像５８にダーク部を形成する要因となる場合がある。本実施形態によれば、光源ユニット２０と入射光学系２５との間に拡散板２４を配置することで、光源ユニット２０から照射された光を滲ませて入射光学系２５に入光させることができ、路面５７上の画像５８内にダーク部が形成されることを抑制できる。

図２に示すように、入射光学系２５は、光源２１からの光を集光し画像生成部３１の反射制御面を照射する。入射光学系２５は、一又は複数のレンズなどからなる。

画像生成部３１は、光源２１から出射された光を変調して画像を生成する。本実施形態において、画像生成部３１は、反射型デジタル光偏向装置（ＤＭＤ、Digital Mirror Device）からなる。反射型デジタル光偏向装置からなる画像生成部３１は、傾倒可能な複数のミラー素子を配列して構成された反射制御面を有する。

画像生成部３１の複数のミラー素子は、それぞれ制御ユニット１３からの信号により傾倒角度を反射側又は遮光側に制御される。画像生成部３１は、反射側に傾倒された複数のミラー素子の反射光により、任意形状の反射パターン（画像）３９を生成する。図２に示す例では、画像生成部３１は、矢印形状の反射パターン３９を生成する。
なお、投影モジュール１０には、遮光側に傾倒した各ミラー素子からの光を遮光するための光遮光部材３２が設けられている。

投影光学系４１は、画像生成部３１において生成された反射パターン３９を画像５８として車両前方に照射し路面５７に投影する。投影光学系４１は、集光光学系４２と、折返しミラー４３と、反射装置４４と、を備えている。

集光光学系４２は、一又は複数のレンズなどからなる。集光光学系４２は、画像生成部３１で生成された反射パターン３９を、折返しミラー４３を介して反射装置４４の反射部４５に照射する。また、集光光学系４２は、画像生成部３１から出射された反射パターン３９を集光して中間像５９を結像する。
折返しミラー４３は、集光光学系４２からの光を反射部４５に向けて反射するミラーである。

反射装置４４は、反射部４５を有する。反射部４５は、集光光学系４２で集光された光を路面５７に向けて反射する。反射部４５は、拡大投影用の凹面リフレクターである。反射部４５は、反射面４５ａを有する。すなわち、投影光学系４１は、反射面４５ａを有する。反射部４５は、反射面４５ａにおいて集光光学系４２で集光された光を反射して路面５７の所定の領域に投影する。反射面４５ａは非球面の自由曲面からなる凹面形状である。

反射面４５ａは、集光光学系４２により形成された中間像５９の後段に配置されている。したがって、光は、反射面４５ａの前段側で結像し、拡散方向に広がりながら凹面形状の反射面４５ａに入射し、反射面４５ａによって反射されることで再び集光される。
なお、本明細書において、「前段」および「後段」とは、光の透過経路に沿った前後関係（すなわち、光路において上流側および下流側）を意味し、投影モジュール１０内の各部位の配置を意味するものではない。

反射面４５ａの投影方向前方側の領域４５ｂは、車両近傍側の路面５７に向けて光を反射する。また、反射面４５ａの投影方向後方側の領域４５ｃは、車両遠方側の路面５７に向けて光を反射する。反射面４５ａは、投影方向後方側の領域４５ｃから投影方向前方側の領域４５ｂに向かうに従い、投影対象（路面５７の車両近傍から車両遠方）との距離に応じて連続的に曲率を変化させて形成されている。すなわち、反射面４５ａは、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる。これにより、車両遠方に向けて光を反射する投影方向後方側の領域４５ｃに比べて、車両近傍に向けて光を反射する投影方向前方側の領域４５ｂで光を反射し、反射面４５ａにおいて光を反射する領域と路面５７結像面である路面５７において結像する領域との距離を短くして、結像した画像５８のピンボケを抑制できる。

本実施形態によれば、画像５８を有する光を路面５７に向けて反射する反射部４５が、投影対象（路面の車両近傍から車両遠方）との距離に応じて連続的に曲率を変化させて形成されている。これにより、画像を路面５７に鮮明に表示することができ、ピンぼけの生じない高品質の画像５８の形成が可能となる。

次に、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃを参照して、路面描画システム１によって描画される画像５８について説明する。
図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃに示すように、投影モジュール１０を備えた路面描画システム１は、車両５５に搭載されて、車両５５から路面５７に向けて光を照射する。また、路面描画システム１は、車両５５の前方の路面５７に車両５５の走行路を強調する描画を行う。本実施形態において、路面描画システム１は、走行路を強調する画像５８として、車両５５の走行方向に延びる一対の棒状のレーンを描画する。一対の棒状のレーンは、互いに車両５５の車幅より若干広く配置されている。

図４Ａ〜図４Ｃは、それぞれ第３の光源２１Ｃ、第２の光源２１Ｂおよび第１の光源２１Ａのみを発光させた場合に、路面５７に描画される画像５８の例を示す図である。車両５５の前方の路面５７には、車両５５に遠い領域から近い領域に向かって順に並ぶ第１の路面領域５７Ａ、第２の路面領域５７Ｂおよび第３の路面領域５７Ｃが設定される。第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれ路面５７上の第１〜第３の路面領域５７Ａ〜５７Ｃに第１〜第３の配光領域５０Ａ〜５０Ｃを形成する。路面描画システム１は、第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃの発光量を制御することで、画像５８の表示位置を第１〜第３の路面領域５７Ａ〜５７Ｃに画像５８を描画する。

図４Ａは、第３の光源２１Ｃを発光させ、第１の光源２１Ａおよび第２の光源２１Ｂを消灯させた場合の画像５８を示す図である。第１の光源２１Ａから照射された光は、画像生成部３１において反射されることで反射像を形成し、さらに路面５７上の第１の配光領域５０Ａ内において画像５８を形成する。

車両５５が比較的低速（例えば３０ｋｍ／時間）で走行する場合には、図４Ａに示すように第３の路面領域５７Ｃのみに画像５８を表示することが好ましい。これは、車両５５が低速で走行する場合、運転者の注意は車両５５の近傍に向くため、遠方の領域に画像を表示する必要性が低いためである。また、車両５５が低速で走行する場合には、車両５５の前方を走行する他の車両との車間距離が短いため、画像５８が、他の車両の運転者の操作を阻害する虞があるためである。本実施形態によれば、路面５７の車両５５近傍の領域（すなわち第３の路面領域５７Ｃ）のみに、画像５８を表示する場合に、他の領域（第１および第２の路面領域５７Ａ、５８Ｂ）を担う他の光源（第１および第２の光源２１Ａ、２１Ｂ）を消灯することができ、エネルギ効率の高い路面描画システム１を実現できる。

図４Ｂは、第２の光源２１Ｂを発光させ、第１の光源２１Ａおよび第３の光源２１Ｃを消灯させた場合の画像５８を示す図である。第２の光源２１Ｂから照射された光は、画像生成部３１において反射されることで反射像を形成し、さらに路面５７上の第２の配光領域５０Ｂ内において画像５８を形成する。

車両５５が中速（例えば６０ｋｍ／時間）で走行する場合には、図４Ｂに示すように路面５７の車両５５からある程度離れた領域（すなわち第２の路面領域５７Ｂ）のみに画像５８を表示することが好ましい。本実施形態によれば、第２の路面領域５７Ｂのみに、画像５８を表示する場合に、第１および第３の光源２１Ａ、２１Ｃを消灯することができ、エネルギ効率の高い路面描画システム１を実現できる。

図４Ｃは、第１の光源２１Ａを発光させ、第２の光源２１Ｂおよび第３の光源２１Ｃを消灯させた場合の画像５８を示す図である。第３の光源２１Ｃから照射された光は、画像生成部３１において反射されることで反射像を形成し、さらに路面５７上の第３の配光領域５０Ｃ内において画像５８を形成する。

車両５５が高速（例えば１００ｋｍ／時間）で走行する場合には、図４Ｃに示すように路面５７の車両５５から最も遠い領域（すなわち第１の路面領域５７Ａ）のみに画像５８を表示することが好ましい。これは、車両５５が高速で走行する場合、運転者の注意は車両５５の遠方に向くため、近傍の領域に画像を表示する必要性が低いためである。本実施形態によれば、第１の路面領域５７Ａのみに、画像５８を表示する場合に、第２および第３の光源２１Ｂ、２１Ｃを消灯することができ、エネルギ効率の高い路面描画システム１を実現できる。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、車両５５の速度が高まるに従い、画像５８の表示位置を変化させるとともに、車両５５の走行方向に沿う画像５８の表示長さを長くすることが好ましい。なお、車両５５の走行方向に沿う画像５８の表示長さは、画像生成部３１において形成する反射画像の形状を調整することで容易に変化させることができる。これにより、車両５５の速度が高まるに従い、車両５５の運転者から視認される画像５８の範囲を十分に広くすることができる。
なお、図４Ａ〜図４Ｃにおいて、車両５５の走行方向に沿う画像５８の表示長さは、模式的に表したものであって、実際の長さとは異なる。

路面描画システム１は、車両５５の一定の高さから路面に向けて斜めに光を照射するため、車両５５からの距離が離れるに従い路面に入射する光の光束密度が低下する。したがって、路面描画システム１から路面５７に均一な光を照射すると、路面５７上の画像５８の照度は、車両５５から離れた位置に表示する際に低下する。本実施形態において、第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃは、発光量制御部５２によりそれぞれ個別に発光量が制御される。より具体的には、第３の路面領域５７Ｃに光を照射する場合に、第３の光源２１Ｃの発光量を６０％とし、第２の路面領域５７Ｂに光を照射する場合に、第２の光源２１Ｂの発光量を８０％とし、第１の路面領域５７Ａに光を照射する場合に、第１の光源２１Ａの発光量を１００％とする。つまり各光源（第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃ）の発光量は、形成する配光領域（第１〜第３の配光領域５０Ａ〜５０Ｃ）の車両５５からの距離に応じて調整できる。これにより、光源２１を切り替えて画像５８の位置を変化させた場合でああっても、路面上における画像５８の明るさを一定に保つことが可能となる。また、本実施形態によれば、光源２１の発光量を調整することで、表示位置の変化に伴う画像５８の明るさを一定に保つ構成を採用することで、エネルギ効率の高い路面描画システム１を実現できる。
なお、画像生成部３１は、ミラー素子の傾斜による反射のオンとオフとを高速に駆動し、オンとオフのデューティ比を調整することができる。本実施形態において画像生成部３１のデューティ比を調整して、単一の配光領域内の照度を車両５５からの距離に応じて調整してもよい。この場合、調整されるデューティ比は、車両５５に近くなるに従い、ＯＦＦとする時間を長くする。

図５Ａは、画像５８を第１〜第３の路面領域５７Ａ〜５７Ｃに跨って表示させる場合の画像５８を示す図である。図５Ａにおいて、第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃが発光する。第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃから照射された光は、路面５７上の第１〜第３の配光領域５０Ａ〜５０Ｃ内において画像５８を形成する。図５Ａに示す状態において、第１の配光領域５０Ａに対応する第１の光源２１Ａの発光量は９０％とされ、第２の配光領域５０Ｂに対応する第２の光源２１Ｂの発光量は８０％とされ、第３の配光領域５０Ｃに対応する第３の光源２１Ｃの発光量は６０％とされる。
なお、各光源の発光量は、対応する路面領域において最も車両から遠い部分において十分な光源発光量を得られる発光量を基準として調整される。

図５Ｂは、画像５８を第１および第２の路面領域５７Ａ、５７Ｂに跨って表示させる場合の画像５８を示す図である。図５Ｂにおいて、第１および第２の光源２１Ａ、２１Ｂが発光する。第１および第２の光源２１Ａ、２１Ｂから照射された光は、路面５７上の第１および第２の配光領域５０Ａ、５０Ｂ内において画像５８を形成する。図５Ｂに示す状態において、第１の配光領域５０Ａに対応する第１の光源２１Ａの発光量は１００％とされ、第２の配光領域５０Ｂに対応する第２の光源２１Ｂの発光量は８０％とされ、第３の配光領域５０Ｃに対応する第３の光源２１Ｃは消灯される。

図５Ｃは、画像５８を第２および第３の路面領域５７Ｂ、５７Ｃに跨って表示させる場合の画像５８を示す図である。図５Ｃにおいて、第２および第３の光源２１Ｂ、２１Ｃが発光する。第２および第３の光源２１Ｂ、２１Ｃから照射された光は、路面５７上の第２および第３の配光領域５０Ｂ、５０Ｃ内において画像５８を形成する。図５Ｃに示す状態において、第１の配光領域５０Ａに対応する第１の光源２１Ａは消灯され、第２の配光領域５０Ｂに対応する第２の光源２１Ｂの発光量は７０％とされ、第３の配光領域５０Ｃに対応する第３の光源２１Ｃの発光量は６０％とされる。

本実施形態によれば、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、形成する配光領域（第１〜第３の配光領域５０Ａ〜５０Ｃ）の車両５５からの距離に応じて、各光源（第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃ）の発光量を調整することで、複数の路面領域に跨って延びる画像５８内の路面上の照度の均一性を高めることができる。

本実施形態において画像生成部３１のデューティ比を調整して、隣り合う一対の配光領域に跨る画像５８において、発光量を高めた側（すなわち、遠方側）の配光領域の境界近傍の明るさを調整してもよい。この場合には、一対の配光領域同士の境界近傍において、路面５７上の照度の差分を低減し、自然な画像５８の描画を実現してもよい。

図１に戻って、路面描画システム１の構成について説明する。
撮像装置１５は、車両前方を撮像して処理することで、車両前方の走行路を認識する走行路認識部として機能する。車速検知部１６は、車両の速度を検知する。車速検知部１６は、車両から直接的に車速情報を取得する構成とすることができる。撮像装置１５および車速検知部１６が取得した走行路および車速の情報は、電気信号として制御ユニット１３の制御部５１に伝達される。

制御ユニット１３は、各種の画像の制御情報などが予め設定されたメモリ５３と、メモリ５３、撮像装置１５および車速検知部１６からの電気信号に基づいて制御信号を生成する制御部５１と、制御信号に基づいて画像生成部３１を駆動する駆動部５４と、複数の光源２１の発光量を個別に変更する発光量制御部５２と、を有している。制御ユニット１３は、画像生成部３１のミラー素子の傾倒態様を制御する処理を実行することにより画像を生成する。また、制御ユニット１３は、車速検知部１６において取得された車両５５の速度の情報を基に路面５７に画像５８を表示させる位置を決定し、発光量制御部５２により複数の光源２１の発光量を調整する。

（まとめ）
本実施形態の路面描画システム１によれば、制御ユニット１３は、車速検知部１６の検知結果に基づき、車両５５に対する画像５８の距離を変化させる。したがって、路面描画システム１は、車両５５の速度が速い場合に車両５５の遠方の路面５７に画像５８を表示させ、車両５５の速度が遅い場合に車両５５の近傍の路面５７に画像５８を表示させる。すなわち、本実施形態の路面描画システム１によれば、運転者にとって視認しやすい場所に画像を表示させて画像による注意喚起の効果を高めることができる。

特に、本実施形態では、複数の光源２１がそれぞれ路面５７上において車両５５の近傍から遠方に沿って並ぶ複数の配光領域（第１〜第３の配光領域５０Ａ〜５０Ｃ）を形成し、制御ユニット１３が、車速検知部１６の検知結果に基づき、少なくとも１つの光源２１の発光状態を切り替える。これにより、車両５５に対する路面５７上の画像５８の距離を変化させるため、光源２１から照射される光の利用効率を低下させることなく、運転者にとって視認しやすい場所に画像５８を表示できる。
なお、本明細書において、「少なくとも１つの光源の発光状態を切り替える」とは、複数の光源２１のうち、少なくとも１つの光源２１をオンからオフ、又はオフからオンに切り替えることを意味する。このように、少なくとも１つの光源２１をオンからオフ、又はオフからオンに切り替えることで、路面５７上において、画像５８の中心の位置を車両５５の走行方向に沿って移動させることができる。

本実施形態によれば、路面描画システム１には、車両５５の近傍から遠方に向かって並ぶ複数の配光領域（第１〜第３の配光領域５０Ａ〜５０Ｃ）に対応する複数の光源２１が設けられている。また、複数の光源２１の発光量は、発光量制御部５２によって制御される。したがって、路面５７上に形成された複数の配光領域ごとに路面５７上の照度を調整することができ、車両５５の近傍および遠方の路面５７の照度を均一に近づけることができる。より具体的には、発光量制御部５２は、複数の光源２１のうち車両５５の遠方側の配光領域を形成する光源２１の発光量を、車両５５の近傍側の配光領域を形成する光源２１の発光量よりも高くする、制御を行うことが好ましい。これにより、路面５７上に形成され複数の配光領域のうち車両５５の遠方側に位置する配光領域を照らす光源２１の発光量を高くして、画像５８内の照度を均一に近づけることができる。

本実施形態によれば、投影光学系４１の反射面４５ａは、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる構成を有する。これにより、上述したように、画像のピンボケを抑制でき、画像を路面に鮮明に表示することが可能な車両用灯具を提供できる。

本実施形態において、撮像装置１５は、車両５５の前方の道路状況を検知する走行路認識部として機能する。また、制御ユニット１３は、撮像装置１５による認識結果を画像５８に反映させる。路面描画システム１は、撮像装置１５により取得された認識結果に基づき、投影モジュール１０に路面５７に走行路を強調する描画を行わせる。これにより、路面描画システム１は、運転者の運転を補助して安全性を高めることができる。例えば、制御ユニット１３は、撮像装置１５により取得された走行路の変化に応じて、画像５８として一対の棒状のレーンをカーブさせたり、点滅させたりして運転者の視認を補助する役割を果たさせてもよい。また、制御ユニット１３は、撮像装置１５において走行路状に車両５５の走行を阻害する障害物が認識された場合には、認識結果に基づき車両５５が走行可能か否かを判定して、判定結果を画像５８に反映させてもよい。
なお、撮像装置１５から取得する道路状況とは、路面の車線、縁石および轍の状態などを含む。

本実施形態において、走行路情報入手部１７は、車両５５の前方の道路状況を外部から入手する。また、制御ユニット１３は、走行路情報入手部１７が入手した情報を画像５８に反映させる。この構成によれば、外部から入手した道路状況を運転者に明確に知らせることができる。なお、外部から入手する道路状況とは、ＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System、道路交通情報通信システム）から取得された情報などを含む。

（変形例１）
次に、図６を基に、上述の反射装置４４に代えて採用可能な変形例の反射装置１４４について説明する。なお、なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、本変形例の反射装置１４４は、複数（本実施形態では３つ）の反射部１４５と、切替部１４６と、を有する。反射部１４５は、集光光学系４２で集光された光を路面５７に向けて反射する。切替部１４６は、軸部１４６ａと、軸部１４６ａを軸中心に回転駆動する駆動部１４６ｂと、を有する。軸部１４６ａには、軸部１４６ａの軸中心に対して周方向に沿って等間隔に複数の反射部１４５が固定されている。切替部１４６は、駆動部１４６ｂによる軸部１４６ａの回転に伴い、複数の反射部１４５のうちの１つを集光光学系４２からの照射された光を受光する受光位置に切替えて配置させる。

反射装置１４４は、近距離用反射部１４５Ｘと、中距離用反射部１４５Ｙと、遠距離用反射部１４５Ｚとを有している。各反射部１４５Ｘ、１４５Ｙ、１４５Ｚの反射面１４５ａは、互いに距離が異なる路面５７上の領域に向けて反射するように設定されている。近距離用反射部１４５Ｘと中距離用反射部１４５Ｙと遠距離用反射部１４５Ｚとの各反射面１４５ａは、反射光を照射する距離が近いものほど、平均の曲率が大きい曲面に形成されている。近距離用反射部１４５Ｘを用いて路面５７に画像５８を表示した状態を図７Ａに示し、中距離用反射部１４５Ｙを用いて路面５７に画像５８を表示した状態を図７Ｂに示し、遠距離用反射部１４５Ｚを用いて路面５７に画像５８を表示した状態を図７Ｃに示す。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、それぞれの反射部１４５Ｘ、１４５Ｙ、１４５Ｚにより照射できる路面５７上の領域は、互いに異なる。また、それぞれの反射部１４５Ｘ、１４５Ｙ、１４５Ｚにより照射できる路面５７上の領域は、それぞれ第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃに対応する第１〜第３の路面領域５７Ａ〜５７Ｃに区画される。

本変形例によれば、互いに距離が異なる領域に向けて反射する複数の反射部１４５の反射面１４５ａを、切替部１４６により切替えるので、各反射面１４５ａにより路面の異なる距離に画像を鮮明に表示できる。これにより、車両５５に対する路面５７上の画像５８の距離を変化させるため、光源２１から照射される光の利用効率を低下させることなく、運転者にとって視認しやすい場所に画像５８を表示できる。

また、本変形例によれば、互いに距離が異なる領域に向けて反射する複数の反射部１４５において反射面１４５ａの曲率を適宜調整することで、各距離において画像を鮮明に表示する路面描画システム１を提供できる。また遠距離に反射光を照射した際、光が拡散して照度が低下することを防止できる。

また、本変形例は、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、路面５７上で区画される複数の路面領域（第１〜第３の路面領域５７Ａ〜５７Ｃ）において対応する光源の出力を調整して、車両５５の近傍および遠方の路面５７の照度を均一に近づけることができる。また上述の実施形態と同様に、画像生成部３１のデューティ比を調整して、配光領域内の照度を車両５５からの距離に応じて調整してもよい。

（変形例２）
図８は変形例２の投影モジュール（走行路描画部）２１０を示す模式図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本変形例の投影モジュール２１０は、反射部２４５を有する反射装置２４４を備える。反射部２４５は、凸面形状の反射面２４５ａを有する。反射面２４５ａは、集光光学系４２により形成された中間像２５９の前段に配置されている。したがって、光は、集光しながら凸面形状の反射面２４５ａに入射し、反射面２４５ａによって反射面と結像面との距離が調整されて前方に反射される。

凸面形状の反射面２４５ａは、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる。
反射面２４５ａの投影方向前方側の領域２４５ｂは、車両遠方側の路面５７に向けて光を反射する。また、反射面２４５ａの投影方向後方側の領域２４５ｃは、車両近傍側の路面５７に向けて光を反射する。反射面２４５ａは、投影方向後方側の領域２４５ｃから投影方向前方側の領域２４５ｂに向かうに従い、投影対象（路面５７の車両近傍から車両遠方）との距離に応じて連続的に曲率を変化させて形成されている。すなわち、反射面２４５ａは、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる。これにより、車両遠方に向けて光を反射する投影方向前方側の領域２４５ｂに比べて、車両近傍に向けて光を反射する投影方向後方側の領域２４５ｃで光を反射し、反射面２４５ａにおいて光を反射する領域と結像面である路面５７において結像する領域との距離を短くして、結像した画像５８のピンボケを抑制できる。

（変形例３）
図９は、変形例３の路面描画システム３０１の一部を示す概略図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。路面描画システム３０１は、投影モジュール（走行路描画部）３１０と、車速検知部１６と、撮像装置（走行路認識部）１５と、制御ユニット１３と、を備える。

本変形例の投影モジュール３１０は、図９に示す３つの光源ユニット３２０、入射光学系３２５および画像生成部３１と、図９において省略する投影光学系４１（図９において省略）と、を有する。

３つの光源ユニット３２０は、赤色光源ユニット３２０Ｒと、緑色光源ユニット３２０Ｇと、青色光源ユニット３２０Ｂと、に区別される。赤色光源ユニット３２０Ｒは、３つの赤色光源３２１Ｒを有する。緑色光源ユニット３２０Ｇは、３つの緑色光源３２１Ｇを有する。青色光源ユニット３２０Ｂは、３つの青色光源３２１Ｂを有する。赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂの３つの光源は、上下方向に配列されている。また、赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂの３つの光源は、それぞれ路面上において車両の近傍から遠方に沿って並ぶ複数の配光領域を形成する。すなわち、赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂの３つの光源は、上述の実施形態における第１〜第３の光源２１Ａ〜２１Ｃとして機能する。

赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂは、発光量制御部５２に接続されている。赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂの各光源は、発光量制御部５２よりそれぞれ発光量が制御されている。

入射光学系３２５は、光合成装置３２６と、３つのレンズ体３２７と、を有する。光合成装置３２６は、従来公知の直方体のクロスダイクロイックプリズムである。光合成装置３２６は、３つの入射面３２６ａと１つの出射面３２６ｂと、一対の反射面３２６ｃと、を有する。一対の反射面３２６ｃには、波長選択性反射膜が形成されている。３つの入射面３２６ａは、それぞれレンズ体３２７を介して赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂに対向する。光合成装置３２６は、各入射面３２６ａから入射した赤色光、緑色光および青色光を合成し白色光として出射面３２６ｂから出射する。光合成装置３２６から出射された光は、画像生成部３１に入射する。

図１０は、本変形例の路面描画システム３０１によって形成される配光パターンＰおよび画像５８の一例を示す模式図である。
路面描画システム３０１は、上述の実施形態と同様に、路面５７上に走行路を強調する画像５８を表示するとともに、車両用前照灯としての配光パターンＰを形成する。

図９に示すように、画像生成部３１および複数の光源ユニット３２０は、制御ユニット１３に接続されている。画像生成部３１は、制御ユニット１３において駆動部５４を介して制御部５１によって制御されている。また、上述したように、光源ユニット３２０の各光源は、制御ユニット１３において発光量制御部５２を介し制御部５１によって制御されている。

画像生成部３１は、制御部５１による制御によって、車両用前照灯としての配光パターンＰを生成する配光パターン生成状態と、走行路を強調する画像５８を生成する走行路強調状態と、が高速で切り替わる。すなわち、画像生成部３１は、複数のミラー素子の傾斜状態を高速に切り替えることで、ある瞬間において配光パターンＰを生成し、別の瞬間において画像５８を生成する。

３つの光源ユニット３２０は、画像生成部３１が配光パターン生成状態となる瞬間において、それぞれ発光して画像生成部３１に入射させる。また、３つの光源ユニット３２０のうち１つまたは２つは、画像生成部３１が走行路強調状態となる瞬間において、発光し、その他の光源ユニット３２０が消灯する。複数の光源ユニット３２０から照射された光は、光合成装置３２６を通過して画像生成部３１に入射する。３つの光源ユニット３２０が発光する場合、各光源ユニット３２０から照射された光は光合成装置３２６において合成されて白色となる。したがって、このとき画像生成部３１には白色光が入射する。反対に、複数の光源ユニット３２０のうち１つ又は２つが発光する場合、画像生成部３１には白色光とは異なる色の可視光が入射する。すなわち、光源ユニット３２０は、配光パターン生成状態の画像生成部３１に白色光を入射させ、走行路強調状態の画像生成部３１に白色光とは異なる色の可視光を入射させる。これにより、路面描画システム３０１は、路面５７上に白色の配光パターンＰを形成するとともに、路面５７上に白色光とは異なる色の画像５８を表示する。配光パターン生成状態と走行路強調状態とは、高速で切り替わるため運転者には、路面５７上に配光パターンＰと画像５８とが同時に表示されているように観察される。

一例として、走行路を強調する画像５８を赤色で表示させる場合について説明する。
この場合、赤色光源ユニット３２０Ｒは、画像生成部３１の状態に関わらず赤色光を照射する。一方で、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂは、画像生成部３１が配光パターン生成状態となる瞬間に、それぞれ緑色光および青色光を照射し、画像生成部３１が走行路強調状態となる瞬間に、消灯する。これにより、路面５７上において画像５８を赤色で表示することができる。また、走行路強調状態の画像生成部３１に入射する光を、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂに切り替えることで、画像５８の配色を路面５７上で切り替えてもよい。

本変形例の路面描画システム３０１によれば、白色光によって車両用前照灯としての配光パターンＰを形成するとともに、走行路を白色光とは異なる色の可視光で運転者の注意喚起を促す画像５８を表示することができる。また、本変形例の路面描画システム３０１によれば、投影モジュール３１０を車両用前照灯としても利用するため、走行路を強調する画像を表示させる描画装置と車両用前照灯とをそれぞれ設ける場合と比較して、全体として小型化することができる。

さらに、本変形例において、路面描画システム３０１は、赤色光源ユニット３２０Ｒ、緑色光源ユニット３２０Ｇおよび青色光源ユニット３２０Ｂを有するため、画像５８の配色を路面５７上で経時的に変化させることができる。これにより、路面５７上で画像を強調して、運転者の注意喚起を促す効果を高めることができる。

以上に、本発明の実施形態およびその変形例を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されない。
例えば、上述の実施形態において、画像生成部３１として反射型デジタル光偏向装置を用いた例について説明したが、画像生成部は液晶等の透過型の空間変調器、スキャニングミラーと蛍光体を組み合わせた描画装置などであってもよい。

１，３０１…路面描画システム、１０，２１０，３１０…投影モジュール（走行路描画部）、１３…制御ユニット、１５…撮像装置（走行路認識部）、１６…車速検知部、１７…走行路情報入手部、２０，３２０，３２０Ｒ，３２０Ｇ，３２０Ｂ…光源ユニット、２１，３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂ…光源、３１…画像生成部、３９…反射パターン（画像）、４１…投影光学系（投影部）、４２…集光光学系、４５ａ，１４５ａ，２４５ａ…反射面、５２…発光量制御部、５５…車両、５７…路面、５８…画像、１４６…切替部、Ｐ…配光パターン

Claims (9)

1. 車両に搭載され前記車両の走行路を強調する画像を前記車両の前方の路面に描画する路面描画システムであって、
   光を照射して前記路面に前記画像を描画する走行路描画部と、
   前記車両の速度を検知する車速検知部と、
   前記走行路描画部を制御する制御ユニットと、を備え、
   前記走行路描画部は、光源ユニットと、前記光源ユニットから出射された光を変調して前記画像を形成する画像生成部と、前記画像を有する光を前記路面に投影する投影部と、を有し、
   前記制御ユニットは、前記車速検知部の検知結果に基づき、前記車両に対する前記画像の距離を変化させる、
   路面描画システム。
2. 前記光源ユニットは、複数の前記光源を有し、
   複数の前記光源は、それぞれ前記路面上において前記車両の近傍から遠方に沿って並ぶ複数の配光領域を形成し、
   前記制御ユニットは、前記車速検知部の検知結果に基づき、少なくとも１つの前記光源の発光状態を切り替える、
   請求項１に記載の路面描画システム。
3. 前記制御ユニットは、複数の前記光源の発光量を個別に変更する発光量制御部を有し、
   前記発光量制御部は、複数の前記光源のうち前記車両の遠方側の配光領域を形成する前記光源の発光量を、前記車両の近傍側の配光領域を形成する前記光源の発光量よりも、高くする、
   請求項２に記載の路面描画システム。
4. 前記投影部は、前記画像生成部で生成された前記画像を有する光を集光し前記投影部に入射させる集光光学系と、前記集光光学系で集光された光を反射して前記路面に投影する反射面を有し、
   前記反射面は、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の路面描画システム。
5. 前記投影部は、前記車両からの距離が互いに異なる領域に光を投影する複数の前記反射面と、複数の前記反射面のうちの何れか１つを選択して切り替える切替部と、有する、
   請求項４に記載の路面描画システム。
6. 前記走行路描画部は、前記路面上に前記走行路を強調する前記画像を表示するとともに、車両用前照灯としての配光パターンを形成する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の路面描画システム。
7. 前記画像生成部は、前記車両用前照灯としての配光パターンを生成する配光パターン生成状態と、前記走行路を強調する前記画像を生成する走行路強調状態と、が高速で切り替わり、
   前記光源ユニットは、前記配光パターン生成状態の前記画像生成部に白色光を入射させ、前記走行路強調状態の前記画像生成部に白色光とは異なる色の可視光を入射させる、
   請求項６に記載の路面描画システム。
8. 前記車両の前方の道路状況を検知する走行路認識部を備え、
   前記制御ユニットは、前記走行路認識部の認識結果を前記画像に反映させる、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の路面描画システム。
9. 前記車両の前方の道路状況を外部から入手する走行路情報入手部を備え、
   前記制御ユニットは、前記走行路情報入手部が入手した情報を前記画像に反映させる、
   請求項１〜８の何れか一項に記載の路面描画システム。

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