JP5844074B2 - 車両の前照灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車等の車両の前照灯の点灯状態や配光を制御するための前照灯制御装置に関するものである。

自車の前方領域の視認性を高める一方で自車の前方に存在する先行車や対向車、特に対向車に対する眩惑を防止するために自車の前照灯の点灯状態や配光を制御するようにした前照灯制御装置が提案されている。その一つに特許文献１に記載の偏光を利用した偏光方式の前照灯制御装置がある。特許文献１の技術では自車の前照灯から出射する照射光を偏光させるとともにその波長帯域を制限し、自車の運転者には自車から出射した照射光に対応した偏光と波長帯域の光を視認するように構成している。そのため、自車の前照灯で照射した自車の前方領域を視認可能とする一方で対向車の前照灯から出射した光で自車の運転者が眩惑されることを防止することを可能としている。

また、他の一つとして、自車の前方の広い領域を複数の分割領域（ゾーン）に区画するとともに各ゾーン毎に光照射を行うように構成し、その上で各ゾーンを独立して光量制御して配光制御を行うＡＤＢ(Adaptive Driving Beam)方式と略称される前照灯制御装置がある。例えば、特許文献２ではランプ光源の前側に光透過素子をマトリクス配置した液晶板を配置し、この液晶板の光透過素子の光透過性をそれぞれ独立して制御することでランプ光源から出射した光を各光透過素子毎に制御して各光透過素子を透過した光による配光パターンを制御している。これにより、対向車が存在するゾーンへの照射光量を抑制しながらも対向車が存在しない広いゾーンでの照射光量を高め、ハイビームと同程度の配光を得ることが可能になる。

特開昭６１−２９１２１５号公報 特開平１−２４４９３４号公報

特許文献１の技術は、自車と対向車の各前照灯制御装置が同じ偏光方式である場合には有効に機能するが、対向車の前照灯制御装置が偏光方式を採用していない場合には自車の照射光によって対向車を眩惑するおそれがある。また、特許文献２の技術も自車が対向車に対して眩惑を防止することはできるが、対向車が自車と同じＡＤＢ方式を採用していない場合には対向車の照射光で自車の乗員が眩惑されることを回避することはできない。特許文献１，２のいずれの場合においても、対向車は通常ではロービーム配光で走行しているため、自車において重大な眩惑を受けることは回避できるが、対向車がロービーム配光であっても自車が多少の幻惑を受けることは完全には回避できないため、この眩惑によって自車の前方領域の視認性が低下してしまう。このように、特許文献１，２の技術は全ての車両が偏光方式又はＡＤＢ方式のいずれかの同じ方式の前照灯制御装置を備えている場合には有効であるが、全ての車両の方式が統一されていない場合、あるいは方式を統一するための実現に向けての経過時点では前記したように自車及び対向車における眩惑の回避と前方領域の視認性の確保との背反する課題を解決することは困難である。

本発明の目的は配光制御方式が統一されていない状況においても車両における眩惑を回避し、かつ同時に車両の前方領域の視認性を向上することが可能な前照灯制御装置を提供するものである。

本発明の車両の前照灯制御装置は、自車の前照灯を所定の配光制御方式で制御する配光制御手段と、他車における前照灯の配光制御方式を判定する配光判定手段とを備えている。第１の形態では、配光制御手段は自車の前照灯の照明光を所定方向の偏向軸の偏光に制御する手段であり、配光判定手段は他車の前照灯の照明光が偏光であるか否かを判定し、偏光と判定したときにはその偏光軸の方向が自車の偏光軸の方向と一致するか否かを判定する手段である。さらに、配光制御手段は他車の照明光が偏光でないとき、および他車の偏光軸の方向が自車の偏光軸の方向と一致するときに、自車の前方領域のうち他車が存在する領域を遮光する制御を行う。第２の形態では、配光制御手段は自車の前方領域を複数の領域に区画し、各領域を独立して光量制御するＡＤＢ制御手段であり、配光判定手段は他車の前照灯の配光制御がＡＤＢ制御されているか否かを判定する手段である。さらに配光制御手段は他車がＡＤＢ制御されていないときに自車の前方領域のうち他車が存在しない領域の照射光度を増加させる制御を行う。

本発明における配光判定手段は、他車の照射光を検知する光検知手段、他車を撮像した画像を解析する画像解析手段、他車との間の通信により得られる情報に基づく車々間通信手段の少なくとも一つを含んで構成される。

本発明によれば、自車の前方に存在する対向車等の他車の配光制御方式が自車の配光制御方式と異なると判定した場合に自車の配光を予め設定した配光に制御することで他車に対する眩惑を回避し、かつ自車の前方領域の視認性を改善する。例えば、自車の配光制御方式が偏光方式の場合には、自車の前方領域の視認性を確保しながらも他車の存在する領域を遮光して他車の眩惑を回避する。また、自車の配光制御方式がＡＤＢ方式の場合には、他車の眩惑を回避しながらも他車が存在しない自車の前方領域の照射光度を増加して前方領域の視認性を改善する。

本発明を適用した実施形態１の概略構成図。 実施形態１のヘッドランプの断面図。 配光制御板の概念構成を示す部分分解斜視図。 偏光検知器の概念構成図。 実施形態１の配光制御動作を説明する図。 本発明を適用した実施形態２の概略構成図。 実施形態２のヘッドランプの断面図。 実施形態２の配光制御動作を説明する図。

（実施形態１）
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の前照灯制御装置を偏向方式を採用した前照灯装置として自動車に適用した実施形態１の概念構成図である。自動車ＣＡＲの前部の左右にはそれぞれ前照灯、すなわち左ヘッドランプＬＨＬと右ヘッドランプＲＨＬが配設されている。これらのヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬはそれぞれ電子制御回路からなる配光制御ユニットＥＣＵにより点灯・消灯および配光が制御される。運転席の前側、例えばフロントガラスには偏光フィルタＰＦが配置されており、自車の前方領域をこの偏光フィルタＰＦを通して視認するようになっている。また、自車の前部には対向車から照射された光を検知するための偏光検知器ＰＤが配置されており、検知信号を前記配光制御ユニットＥＣＵに出力する。

図２は前記左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの概略構成図であり、両ヘッドランプの構成は同じである。回転楕円形状のリフレクタ２の第１焦点Ｆ１に光源１が配置され、第２焦点Ｆ２の近傍位置に配光制御板３が配置されている。さらに、その前側には円筒状のホルダ５によって後側焦点を前記第２焦点にほぼ一致させた凸レンズからなる照射レンズ４が配設されている。前記光源１はここではランプ光軸Ｌｘに沿ってリフレクタ２に支持されたステム１１の上面と下面にそれぞれ支持された２つのＬＥＤ（発光ダイオード）１２で構成されており、各ＬＥＤ１２が発光されたときに出射される光をリフレクタ２に投射するように構成している。この光源１はバルブ（電球）であってもよい。ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの点灯時には各ＬＥＤ１２から出射した光はリフレクタ２で反射されて第２焦点Ｆ２に集光され、その際に配光制御板３を透過され、さらに照射レンズ４により前方に向けて照射される。このとき配光制御板３において透過する光の一部を遮光することにより任意の配光パターンによって前方を照射することが可能になる。

配光制御板３は、図３に部分分解図を示すように、液晶板３３の両面に対をなす光透過素子電極３４，３５が密接され、さらに両外面に入光側と出光側の一対の偏光板３１，３２が配設され、これらは積層状態に一体化されている。前記光透過素子電極３４，３５はいずれも透明導電板で構成されており、一方の電極３４は液晶板３３のほぼ全面にわたって配設された１つのコモン電極として構成され、他方の電極３５は液晶板３３のほぼ全面にわたって枡目状（マトリクス）に配列した多数のマトリクス電極として構成されている。これらコモン電極３４と各マトリクス電極３５とに前記配光制御ユニットＥＣＵから所定の電位を印加することが可能とされている。前記一対の偏光板３１，３２は互いに所定の偏光軸の方向となるように関係付けられており、ここでは両偏光板３１，３２の偏光軸は鉛直方向に向けられており、さらに前記した偏光フィルタＰＦの偏光軸と同一方向に向けられている。

この配光制御板３は、コモン電極３４とマトリクス電極３５との間に電位が印加されないときには入光側の偏光板３１を透過して偏光軸が鉛直方向に向けられた偏光は液晶板３３を透過し、さらに出光側の偏光板３２を透過して出射される。一方、コモン電極３４とマトリクス電極３５との間に電位が印加されたときには、入光側の偏光板３１を透過した偏光は液晶板３３を透過する際に偏光軸が９０度回転されるため出光側の偏光板３２を透過されることがない。したがって、配光制御ユニットＥＣＵにおいて多数のマトリクス電極３５に対する電位の印加を制御することにより、電位が印加されたマトリクス電極３５において光源１から出射した光が前方に照射されることが遮光されることになり、これにより両ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬでは偏光を任意の配光パターンで光照射することが可能になる。

前記偏光検知器ＰＤは、図４（ａ）に概略構成を示すように、互いに偏光軸を９０度相違させて並列配置した水平偏光板１０１及び鉛直偏光板１０２と、各偏光板１０１，１０２の背後に配設して各偏光板を透過した偏光の光量を電圧として検出する一対の受光器１１１，１１２と、両受光器１１１，１１２で検出した両電圧を加算する加算器１２１及び両電圧を減算する減算器１２２を備えている。この偏光検知器によれば、図４（ｂ）に示すように、減算器１２２の減算出力Ｖｄは、入射される偏光の偏光軸の方向、すなわち鉛直方向に対する偏光軸の角度に応じて変化される。すなわち、ここでは偏光の偏光軸が０°（水平方向）のときに最大となり、９０°（鉛直方向）のときに最小となる。また、減算器１２２の出力Ｖｄが０のときには受光した光は偏光されていない光であると検知する。なお、偏光軸の角度変化に応じて減算出力Ｖｄは最大と最小の中間値となり、０となることもあるが、本発明が適用される偏光方式では偏光軸は水平方向又は鉛直方向のいずれかに設定されるので減算出力Ｖｄが０になることは無く、したがって受光した光が偏光であるか否かを検知することは可能である。また、図４（ｃ）に示すように、加算器１２１の加算出力Ｖａは対向車の照射光が偏光であるか否かにかかわらず対向車が自車に接近するのにしたがって増加する特性である。

この実施形態１の前照灯制御装置では、これまでの偏光方式による照明が可能である。すなわち、配光制御ユニットＥＣＵは左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの光源１を発光させると同時に配光制御板３に対して電位は印加しない。これにより、光源１から出射した光はリフレクタ２で反射された後に配光制御板３を透過し、照射レンズ３により前方の広い領域に向けて照射される。例えば、図５（ａ）に示すように、ハイビーム配光に相当する領域Ａａを照射する。このとき両ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの照射光は配光制御板３によって偏光板３１，３２の偏光軸に沿った偏光とされる。一方、前方に照射された偏光が前方の路面、あるいは対向車や先行車、ここでは対向車ＣＡＲ１によって反射されると、この反射された偏光は自車の偏光フィルタＰＦの偏光軸と同じ偏光軸の方向であるため当該偏光フィルタＰＦを透過され、自車の乗員は対向車ＣＡＲ１を視認することが可能になる。このとき、対向車ＣＡＲ１においても同じ偏光方式の前照灯制御装置を備えており、その際の偏光軸の方向が自車と相違していれば対向車ＣＡＲ１の照射光が自車の偏光フィルタＰＦを透過することがないため自車の乗員が対向車ＣＡＲ１の照射光によって眩惑されることはなく、同様の理由で対向車ＣＡＲ１の乗員が自車の照射光によって眩惑されることもない。

しかし前記したように対向車において偏光方式の前照灯制御装置を備えていない場合には、自車による照射光によって対向車の乗員が眩惑されるおそれがある。また、対向車においては自車を確認することによって自車への眩惑を回避するために通常ではロービーム配光での走行が行われるがこのロービーム配光でも自車においては幾分の眩惑が生じるため、この眩惑によって自車の前方の視認性が低下されるおそれがある。さらに、対向車が偏光方式の前照灯制御装置を備えている場合でも、その偏光軸が自車の偏光軸と一致しているときには自車と対向車が互いに眩惑されるおそれがある。このように、自車あるいは対向車において眩惑のおそれが生じる状況のときには自車の偏光検知器ＰＤは対向車の照射光を検知し、対向車の照射光が偏光であるか否か、あるいは偏光の場合にはその偏光軸の方向を検知する。対向車の照射光が自車と異なる方向の偏光軸の偏光であると検知したときには、前記したように自車と対向車のそれぞれが眩惑を受けるおそれがないため、配光制御ユニットＥＣＵは特に眩惑を回避するための制御は行わない。

一方、偏光検知器ＰＤでの検知に基づいて、図４（ｃ）に示したように対向車が自車に接近して前記加算出力Ｖａが所定のしきい値Ｖｔを越えるようになり、しかも図４（ｂ）に示した減算出力Ｖｄに基づいて対向車の照射光が偏光でないと検知したとき、及び対向車の照射光が偏光でも偏光軸の方向が自車の偏光軸と同じであると検知したときには配光制御ユニットＥＣＵは眩惑を回避するための制御を実行する。すなわち、配光制御ユニットＥＣＵは左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの各配光制御板３の特定のマトリクス電極３５に対して電位を印加する。ここでは、図５（ｂ）に示すように、自車の前方領域を第１〜第４の象限に区画した場合に、対向車ＣＡＲ１が存在する蓋然性の高い第１象限ないし第４象限の上側一部を含む領域Ａｂに相当するマトリクス電極３５に対して所定の電位を印加する。これにより、第１象限及び第４象限の一部領域に相当するマトリクス電極３５が配設されている液晶板３３の領域で偏光軸の回転が行われ、これらのマトリクス電極３５において光源１から出射した光が前方に向けて照射されない状態、すなわち遮光されることになる。これにより、対向車ＣＡＲ１に対する眩惑が防止できる。その一方で第２〜第４象限に対する照射はほぼ確保されるので、対向車ＣＡＲ１のロービーム配光によって自車が多少眩惑されるような場合でも前方領域の広い領域の光照射を確保でき、自車がロービーム配光での光照射を行う場合よりも視認性を高めることができる。

なお、この実施形態では偏光検知器ＰＤで対向車の照射光を検知することによって対向車を検知しているが、対向車の位置を検出するための撮像カメラ等を備えている場合には、検出した対向車に相当する位置のマトリクス電極についてのみ電位を印加することで、いわゆるＡＤＢ方式が実現でき、対向車が存在する領域のみ遮光して対向車の眩惑を防止し、同時に対向車以外の前方領域を光照射することで前方領域の視認性をさらに高めることが可能になる。

（実施形態２）
図６は本発明の配光制御方式としてＡＤＢ方式を採用した前照灯制御装置に適用した実施形態２の概念構成図であり、実施形態１と等価な部分には同一符号を付してある。自動車ＣＡＲの前部の左右には左ヘッドランプＬＨＬと右ヘッドランプＲＨＬが配設されている。これらのヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬはそれぞれ配光制御ユニットＥＣＵにより点灯・消灯および配光が制御される。自車ＣＡＲの前部には前方領域を撮像するための撮像カメラＣＡＭが配設されており、この撮像カメラＣＡＭで撮像した画像を前記配光制御ユニットＥＣＵに出力するようになっている。さらに、自車には対向車との間で各種情報を送受信可能な車々間通信装置ＴＲＸが配設されており、前記配光制御ユニットＥＣＵとの間で当該情報を入出力するように構成されている。実施形態２では自車ＣＡＲには実施形態１の偏光フィルタＰＦや偏光検知器ＰＤは備えていない。

前記左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬは図７に示すように大略は実施形態１とほぼ同じであり、光源１、リフレクタ２、配光制御板３、照射レンズ４を備えているが、さらに補助光源６を備えている。この補助光源６は第１焦点Ｆ１を外れた位置に設けられた補助ＬＥＤ６１と、この補助ＬＥＤ６１から出射した光を前方に向けて所要の光束状態で反射する補助リフレクタ６２で構成されており、当該補助光源６が点灯されたときには補助光源６から出射した光を照射レンズ４を通して前方の左側領域に向けて照射するように構成されている。

前記配光制御ユニットＥＣＵは、実施形態１と同様に両ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの各配光制御板３に対する電位の印加を制御するとともに前記補助光源６の点灯・消灯を制御する。また、前記配光制御ユニットＥＣＵは前記撮像カメラＣＡＭが撮像した画像を画像解析して対向車を検出し、かつ検出した対向車の位置、すなわち自車の前方領域における座標位置を検出することが可能である。さらに、前記配光制御ユニットＥＣＵは自車がＡＤＢ方式を採用していることの情報を車々間通信装置ＴＲＸにより他車に対して送信し、同時に車々間通信装置ＴＲＸで受信した信号から他車、特に対向車がＡＤＢ方式を採用しているか否かを判定することが可能である。

この実施形態２の前照灯制御装置では、配光制御ユニットＥＣＵは左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの光源１を発光させると同時に撮像カメラＣＡＭで撮像した画像に基づいて対向車の位置を検出し、さらに車々間通信装置ＴＲＸでの情報の受信に基づいて対向車の前照灯制御装置がＡＤＢ方式であるか否かを判定する。図８（ａ）に示すように、対向車ＣＡＲ１がＡＤＢ方式を採用していると判定した場合には、配光制御ユニットＥＣＵは左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの各配光制御板３に対し、撮像カメラＣＡＭで検出した対向車位置に相当するマトリクス電極３５に対して電位を供給する。これにより、対向車ＣＡＲ１に相当するマトリクス電極３５の液晶板３３の領域で偏光軸の回転が行われ、これらの電極において光源から出射した光が前方に向けて照射されずに遮光されることになり、対向車ＣＡＲ１を含む領域Ａｃを遮光して対向車ＣＡＲ１に対する眩惑が防止できる。その一方で当該領域Ａｃを除く領域Ａａに対する照射は確保されるので、前方領域の広い領域の光照射を確保でき、自車における視認性を高めることができる。

一方、配光制御ユニットＥＣＵにおいて対向車ＣＡＲ１がＡＤＢ方式を採用していないと判定した場合には、左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの各配光制御板３に電圧を印加するマトリクス電極３５を多少増加して遮光領域Ａｄを拡大し、対向車ＣＡＲ１の眩惑を確実に防止できるようにする。例えば、実施形態１と同様に第１象限と第４象限の一部領域にまで遮光領域Ａｄを拡大するようにしてもよい。なお、この遮光領域の拡大は必ずしも必要とされるものではなく、自車の走行状況に応じて、例えば高速走行時等において行うものである。その一方で配光制御ユニットＥＣＵは左右ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの各補助光源６を点灯して自車の前方領域の左側領域、例えば第２象限の一部領域及び第３象限の領域を照射し、当該自車の前方左側領域Ａｅの照射光度を増加する。すなわち、対向車ＣＡＲ１がＡＤＢ方式を採用していないときには対向車ＣＡＲ１はロービーム配光であると推測され、このロービーム配光によって自車においてＡＤＢ方式よりも少なくない眩惑が生じるため、第２及び第３象限の領域の照射光度を増加することにより自車の前方領域の広い領域の光照射を確保し、自車がロービーム配光での光照射を行う場合よりも視認性を高めることができる。

この実施形態２では車々間通信により対向車の前照灯制御装置がＡＤＢ方式を採用しているか否かを判定しているが、自車の撮像カメラで撮像した画像に基づいて対向車の照射光の光度や光度分布を検出することで対向車がＡＤＢ方式の照射を行っているか否かが判断でき、これに基づいて対向車の前照灯制御装置の方式を判定することも可能である。このようにすれば自車単独で適切な前照灯制御が実現できる。

また、実施形態２では補助光源を用いて自車の前方左側領域の光度を高める構成としているが、ヘッドランプにガルバノミラー等のような光源から出射した光を多数の光束に分割し、かつ各分割光束の照射方向を制御して所望の配光パターンを得るように構成した前照灯制御装置の場合には、対向車に向けられていた分割光束を前方左側領域に向くように光軸制御することによっても対向車に対する眩惑を回避する一方で自車の前方左側領域の光度を高める配光制御を実現することができる。この場合には光源から出射した光を遮光することがないので光の利用効率を高めて低消費電力を図る上で有効である。

さらに、実施形態１においても他車に対する遮光を行うと同時に実施形態２のように他車が存在しない領域の照射光度を増加する制御を行うように構成してもよい。

本発明は偏光方式やＡＤＢ方式等のように対向車に対する眩惑を回避する一方で自車の前方領域の視認性を高めるように前照灯を点灯・消灯及び配光を制御するようにした車両の前照灯制御装置に適用することが可能である。

ＣＡＲ 自車
ＣＡＲ１ 対向車
ＬＨＬ，ＲＨＬ ヘッドランプ
ＥＣＵ 配光制御ユニット
ＰＦ 偏光フィルタ
ＰＤ 偏光検知器
ＣＡＭ 撮像カメラ
ＴＲＸ 車々間通信装置
１ 光源
２ リフレクタ
３ 配光制御板
４ 照射レンズ
６ 補助光源
１２ ＬＥＤ
３１，３２ 偏光板
３３ 液晶板
３４，３５ 光透過素子電極
６１ 補助ＬＥＤ
６２ 補助リフレクタ
１０１，１０２ 偏光板
１１１，１１２ 受光器
１２１ 加算器
１２２ 減算器

Claims (3)

1. 自車の前照灯を所定の配光制御方式で制御する配光制御手段と、他車における前照灯の配光制御方式を判定する配光判定手段とを備える車両の前照灯制御装置であって、前記配光制御手段は自車の前照灯の照明光を所定方向の偏向軸の偏光に制御する手段であり、前記配光判定手段は他車の前照灯の照明光が偏光であるか否かを判定し、偏光と判定したときにはその偏光軸の方向が自車の偏光軸の方向と一致するか否かを判定する手段であり、さらに前記配光制御手段は他車の照明光が偏光でないとき、および他車の偏光軸の方向が自車の偏光軸の方向と一致するときに、自車の前方領域のうち他車が存在する領域を遮光する制御を行うことを特徴とする車両の前照灯制御装置。
2. 自車の前照灯を所定の配光制御方式で制御する配光制御手段と、他車における前照灯の配光制御方式を判定する配光判定手段とを備える車両の前照灯制御装置であって、前記配光制御手段は自車の前方領域を複数の領域に区画し、各領域を独立して光量制御するＡＤＢ制御手段であり、前記配光判定手段は他車の前照灯の配光制御がＡＤＢ制御されているか否かを判定する手段であり、さらに前記配光制御手段は他車がＡＤＢ制御されていないときに自車の前方領域のうち他車が存在しない領域の照射光度を増加させる制御を行うことを特徴とする車両の前照灯制御装置。
3. 前記配光判定手段は、他車の照射光を検知する光検知手段、他車を撮像した画像を解析する画像解析手段、他車との間の通信により得られる情報に基づく車々間通信手段の少なくとも一つを含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の前照灯制御装置。

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