JP7045822B2 - センサシステム、および当該センサシステムを備えるランプユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両外部の環境情報を検知するセンサシステム、および当該センサシステムを備えるランプユニットに関する。

車両に搭載されたカメラ等の車載センサにより車両外部の障害物を検知する手段が特許文献１などに知られている。

特開２０１７－８７７５８号公報

ところで、例えば、自動二輪車の場合に、道路のコーナーを走行するために車体が傾く（バンクする）と、車載センサにより障害物を適切に検知できない可能性がある。

本発明は、車体の傾き状態に関わらず、車両外部の環境情報を適切に検知可能なセンサシステム、および当該センサシステムを備えるランプユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のセンサシステムは、
曲がる方向に向かって車体を傾けることでコーナーを走行可能な車両に搭載され、前記車両の外部の環境情報を検知するセンサを備えたセンサシステムであって、
前記車体の傾き状態に応じて、前記環境情報の検出範囲を補正する補正機構を有している。

本開示のセンサシステムによれば、車体の傾き状態に関わらず、車両外部の環境情報を適切に検知することができる。そのため、例えば、運転支援時の安全性向上に寄与することができる。

また、本発明のセンサシステムにおいて、
センサは、ＬｉＤＡＲ、カメラおよびレーダの少なくとも一つであってもよい。

車両外部の環境情報を正確に検知するため、センサとしてはこれらを用いることが好ましい。

また、本発明のセンサシステムにおいて、
前記補正機構は、一軸アクチュエータまたは二軸アクチュエータから構成されていてもよい。

この構成によれば、センサの角度の機械的な調節を容易に行うことができる。

また、本発明のセンサシステムにおいて、
前記補正機構は、前記センサによる検出範囲を制御可能な制御部から構成されており、
前記制御部は、前記車体が垂直状態にある場合の基本検出範囲に対して、前記車体の傾き状態に応じて追加検出範囲を付加するように前記検出範囲を調節してもよい。

この構成によれば、センサの傾きを調節する機械的な構成を省略できるため、センサのレイアウト自由度を確保しつつ、構造の大型化を抑制しやすくなる。

また、本発明のランプユニットは、
曲がる方向に向かって車体を傾けることでコーナーを走行可能な車両に設けられたランプユニットであって、
前記車両の前方を照射するヘッドランプと、
上記に記載のセンサシステムと、
前記補正機構により補正された前記検出範囲で取得された環境情報に基づいて、前記ヘッドランプの照明状態を変更させるように構成された制御部と、を備えている。

本開示のランプユニットによれば、補正機構によって補正されたセンサの検知情報を、ヘッドランプによる配光パターンの形成に適切に反映させることができる。

本発明によれば、車体の傾き状態に関わらず、車両外部の環境情報を適切に検知可能なセンサシステム、および当該センサシステムを備えるランプユニットを提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両の一例を示す斜視図である。 車両に搭載されるランプユニットのブロック図である。 ランプユニットの概略構成を示す図である。 車両の車体が傾いていない状態のときにランプユニットに搭載された外部センサによる車両外部の環境情報の検出範囲を示す図である。 車体が傾いた状態における従来の外部センサによる環境情報の検出範囲を示す図である。 車体が傾いた状態における本実施形態に係る外部センサによる環境情報の検出範囲の調整を説明する図である。 変形例に係るランプユニットの概略構成を示す図である。 図７の変形例に係るランプユニットに搭載される外部センサによる環境情報の検出範囲の態様を説明する図である。 車体が傾いた状態における図７の変形例に係る外部センサによる環境情報の検出範囲の調整を説明する図である。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態における、「左右方向」、「前後方向」、「上下方向」とは、図１に示す車両１００について、説明の便宜上、設定された相対的な方向である。

図１は、本実施形態に係る車両１００の一例として自動二輪車を示す。自動二輪車１００は、曲がる方向に向かって車体を傾けることで道路のコーナー（カーブ）に沿って走行することが可能な車両である。本実施形態の車両は、この自動二輪車１００のように、曲がる方向に向かって車体を傾けることでコーナーを走行可能な車両であればよく、車輪の数は限定されない。したがって、例えば自動三輪車、自動四輪車などであっても、この自動二輪車１００と同様に走行可能であれば本実施形態の車両に含まれる。

図１に示すように、自動二輪車１００には、その前部にランプユニット１が搭載されている。ランプユニット１は、車両前方を照射可能なヘッドランプ２と、外部の情報を検知する外部センサ３（センサの一例）とを備えている。なお、本実施形態では、一個のランプユニット１を備える自動二輪車１００を例示しているが、例えば左右に一個ずつのランプユニットを備える自動二輪車であってもよい。また、ヘッドランプと外部センサが別体として、異なる場所、例えば、ヘッドランプが車両前部の中央部に、外部センサがヘッドランプの下方であって車両正面から視認されにくい箇所に配置されていてもよい。

図２に示すように、ランプユニット１は、ヘッドランプ２および外部センサ３の動作を制御する制御部５を備えている。制御部５には、ヘッドランプ２および外部センサ３が接続されているとともに、自動二輪車１００の傾き状態を検知するバンク角センサ６と、自動二輪車１００の速度を検知するための速度センサ７等が接続されている。

外部センサ３は、自動二輪車１００の周辺環境（例えば障害物、他車（前走車、対向車）、歩行者、道路形状、交通標識等）を含む自車両の外部の環境情報を取得することが可能なセンサである。外部センサ３は、例えばＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ＲａｎｇｉｎｇまたはＬａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、カメラ、レーダ等の少なくとも一つで構成されている。本実施形態では、例えば、外部センサ３はＬｉＤＡＲセンサであるものとして説明する。

バンク角センサ６は、自動二輪車１００の車体が鉛直線に対して左右に傾斜したときの傾斜角を検知することが可能なセンサである。バンク角センサ６は、例えばジャイロセンサで構成されている。なお、自動二輪車１００の車体に搭載されたカメラで撮影した画像に基づいて車体の傾斜角を算出するようにしてもよい。

ＬｉＤＡＲセンサ３、バンク角センサ６および速度センサ７によって検知された各情報は、制御部５へ送信される。制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３、バンク角センサ６および速度センサ７の各々から送信されてきた情報に基づいて、ヘッドランプ２の動作を制御する。例えば制御部５は、各センサの検知情報に基づいてヘッドランプ２を制御し、車両前方に形成される配光パターンを調整することが可能である。

制御部５は、バンク角センサ６（および速度センサ７）の検知情報に基づいて、ＬｉＤＡＲセンサ３を制御し、ＬｉＤＡＲセンサ３による車両外部の環境情報の検出範囲を調整することが可能である。ＬｉＤＡＲセンサ３の検出範囲の調整方法については追って詳述する。

図３は、ランプユニット１の概略構成を示す図である。図３に示すように、ランプユニット１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ１１と、ランプボディ１１の開口部を覆うように取り付けられた透明の前面カバー１２とを備えている。このランプボディ１１と前面カバー１２とにより形成される灯室１３の内部に、ヘッドランプ２とＬｉＤＡＲセンサ３が収容されている。図３に示すように、制御部５、バンク角センサ６、および速度センサ７は、ランプユニット１の外部であって自動二輪車１００の車体の所定位置に搭載されているが、この例に限られない。制御部５、バンク角センサ６、および速度センサ７は、ランプユニット１の灯室１３内に設けられていてもよい。制御部５は、自動二輪車１００に搭載されている統合制御部（ＥＣＵ）の一機能として実現されてもよいし、灯室１３内に配置された制御装置の一機能として実現されてもよい。

ヘッドランプ２は、光源２１を備えている。光源２１は、レンズとリフレクタの少なくとも一方を含む光学系を備えており、所定の領域を照明する光を出射する。光源２１においては、ランプ光源や発光素子が使用されうる。ランプ光源の例としては、白熱ランプ、ハロゲンランプ、放電ランプ、ネオンランプなどが挙げられる。発光素子の例としては、発光ダイオード、レーザダイオード、有機ＥＬ素子などが挙げられる。

ヘッドランプ２は、支持プレート４１により灯室１３内の所定位置に支持されている。支持プレート４１は、エイミングスクリュー４２を介してランプボディ１１に取り付けられている。ヘッドランプ２は、エイミングスクリュー４２を回転させて支持プレート４１の姿勢を調節することで光源２１の光軸を水平方向および垂直方向に調整できるように構成されている。

ＬｉＤＡＲセンサ３は、非可視光を出射する構成、および当該非可視光が自動二輪車１００の外部に存在する物体に反射した結果の戻り光を検出する構成を備えている。すなわち、ＬｉＤＡＲセンサ３は、自動二輪車１００の外部の環境情報を検出するセンサである。ＬｉＤＡＲセンサ３は、必要に応じて出射方向（すなわち検出方向）を変更して当該非可視光を掃引する走査機構を備えうる。本実施形態においては、非可視光として波長９０５ｎｍの赤外光が使用される。

ＬｉＤＡＲセンサ３は、例えば、ある方向へ非可視光を出射したタイミングから戻り光を検出するまでの時間に基づいて、当該戻り光に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを検出位置と関連付けて集積することにより、ＬｉＤＡＲセンサ３は、戻り光に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。これに加えてあるいは代えて、ＬｉＤＡＲセンサ３は、出射光と戻り光の波長の相違に基づいて、戻り光に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。これに加えてあるいは代えて、ＬｉＤＡＲセンサ３は、例えば路面からの戻り光の反射率の相違に基づいて、対象物の色（路面における白線など）に係る情報を取得できる。

ＬｉＤＡＲセンサ３は、検出された戻り光の属性（強度や波長など）に対応する信号を出力する。上記の情報は、ＬｉＤＡＲセンサ３より出力された信号が制御部５によって適宜に処理されることにより取得される。

ランプユニット１は、センサアクチュエータ３１（補正機構の一例）を備えている。センサアクチュエータ３１は、ＬｉＤＡＲセンサ３の姿勢を調節するための装置である。センサアクチュエータ３１の少なくとも一部は、灯室１３内に配置され、ＬｉＤＡＲセンサ３と結合されている。本実施形態では、ＬｉＤＡＲセンサ３とセンサアクチュエータ３１とによりセンサシステム３０が構成されている。

センサアクチュエータ３１は、回動体であるＬｉＤＡＲセンサ３を直交する二本の軸線周りで駆動する、いわゆる二軸アクチュエータである。センサアクチュエータ３１は、ＬｉＤＡＲセンサ３の姿勢を水平面内（図３における前後方向と左右方向を含む面内）と垂直面内（図３における左右方向と上下方向を含む面内）で変化させるように構成されている。二軸アクチュエータ自体の構成は周知であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態に係るＬｉＤＡＲセンサ３は、自動二輪車１００のバンクに応じてその角度が補正されればよいため、センサアクチュエータ３１は、ＬｉＤＡＲセンサ３を前後方向に沿った一本の軸線周りで駆動する一軸アクチュエータとして構成されていてもよい。

制御部５は、バンク角センサ６によって検知された自動二輪車１００の車体の傾斜角度に関する情報（以下、バンク角情報と称する）を、バンク角センサ６から取得する。具体的には、制御部５は、バンク角センサ６から出力された自動二輪車１００の走行中におけるバンク角情報に関連付けられた信号に基づくバンク角信号Ｓ１を生成し、センサアクチュエータ３１へ入力する。バンク角信号Ｓ１は、バンク角センサ６により検出された自動二輪車１００の垂直面内における姿勢の調節量に対応する属性（電圧値、電流値、周波数など）を有している。

センサアクチュエータ３１は、バンク角信号Ｓ１に基づいてＬｉＤＡＲセンサ３の垂直面内における姿勢を調節する。すなわち、本実施形態に係るランプユニット１においては、センサアクチュエータ３１によるＬｉＤＡＲセンサ３の姿勢（垂直面内の傾き）の調節は、バンク角センサ６によるバンク角情報の検出に基づいて行なわれる。

ＬｉＤＡＲセンサ３の姿勢が調節された後に、制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３から車両外部の環境情報に関する信号Ｓ２（以下、環境情報信号Ｓ２と称する）を取得する。制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３から取得した環境情報信号Ｓ２に基づいて、ヘッドランプ２の照明状態を変化させるように構成されている。

次に、ＬｉＤＡＲセンサ３による車両外部の環境情報の検出範囲の調節方法について、図４～図６を参照しつつ説明する。図４～図６は、自動二輪車１００が、自車線Ｃと対向車線Ｄとからなる道路において、自車線Ｃを走行している状況を示している。なお、図４等に示すＨ－Ｈ線は水平方向を表す。

図４は、自動二輪車１００の車体が傾いていない（すなわち、車体が鉛直線に沿った）状態での、ＬｉＤＡＲセンサ３による環境情報の検出範囲を示す図である。図５は、車体が鉛直線に対して左側に傾いた状態での、従来の外部センサによる環境情報の検出範囲を示す図である。図６は、車体が鉛直線に対して左側に傾いた状態での、本実施形態に係るＬｉＤＡＲセンサ３による環境情報の検出範囲の調整を説明する図である。

図４に示すように、自動二輪車１００が車体を垂直にした状態で走行している場合、例えば直線道路を走行している場合には、ＬｉＤＡＲセンサ３による環境情報の検出範囲Ｒ１（検出範囲Ｒ１は、例えば横長の矩形状であるとする）は、その上辺および下辺が水平方向Ｈに沿っている。これにより、検出範囲Ｒ１には、自動二輪車１００の前方の所定範囲が適切に含まれている。

ところが、図５に示すように、自動二輪車１００が車体を例えば鉛直線に対して左側に傾けた場合、例えば左コーナーを走行するために車体を左に傾けて走行している場合、センサアクチュエータ３１を備えていない従来の外部センサでは、車体の傾きに応じて外部センサによる検出範囲Ｒ２も水平方向Ｈに対して傾いた状態となる。これにより、従来の外部センサによる検出範囲Ｒ２では、図５に破線で示した自動二輪車１００が垂直である場合の検出範囲Ｒ１における左上部分Ｒ１１および右下部分Ｒ１２が検出範囲に含まれなくなってしまう。特に、左コーナーの走行時において検出範囲Ｒ１の左上部分Ｒ１１が検出範囲に含まれなくなると、曲がる方向側の環境情報の検知性能が低下する可能性がある。

これに対して、本実施形態のランプユニット１では、制御部５は、バンク角センサ６から出力される傾き信号Ｓ１に基づいて、ＬｉＤＡＲセンサ３の検出範囲Ｒ３の上辺および下辺が水平方向Ｈに常に沿うように、ＬｉＤＡＲセンサ３の垂直面内における傾きをセンサアクチュエータ３１によって調整するよう構成されている。これにより、図６に示すように、自動二輪車１００が車体を例えば左に傾けて走行した場合でも、ＬｉＤＡＲセンサ３の検出範囲Ｒ３は、車体を垂直にした状態と同様の範囲となるように調節される。

以上のような構成の自動二輪車１００に搭載されたランプユニット１によれば、センサシステム３０が、自動二輪車１００の外部の環境情報を検知するＬｉＤＡＲセンサ３と、自動二輪車１００の車体の傾き状態に応じて、ＬｉＤＡＲセンサ３の検出範囲Ｒ３を補正するためのセンサアクチュエータ３１と、を有している。このため、走行中に車体が傾いた場合でも、ＬｉＤＡＲセンサ３の検出範囲が常に一定範囲となるように調節することができるので、車体の傾き状態に関わらず、環境情報を適切に取得することができる。そのため、例えば、自動二輪車１００の運転支援時の安全性向上に寄与することができる。

また、ランプユニット１は、その灯室１３内にヘッドランプ２とＬｉＤＡＲセンサ３を収容している。このようにヘッドランプ２とＬｉＤＡＲセンサ３との搭載箇所を限りなく近づけることで、検出範囲が調節されたＬｉＤＡＲセンサ３により検出された環境情報を、ヘッドランプ２による配光パターンの形成に正確に反映させることができる。

加えて、車両の周囲の情報を効率的に取得する観点、および意匠上の観点からは、車両の前後に配置されるランプユニット１内に車両外部の情報を取得するためのＬｉＤＡＲセンサ３を含ませることが望まれている。本実施形態の構成によれば、ランプユニット１内にヘッドランプ２とＬｉＤＡＲセンサ３を収容しているため、上記のような要望に応えることができる。

（変形例）
ＬｉＤＡＲセンサ３による検出範囲の調節方法の変形例について、図７～９を参照しつつ説明する。変形例に係るＬｉＤＡＲセンサ３の検出範囲の調節方法は、ソフトウェア制御で検出範囲が調節される点で、ＬｉＤＡＲセンサ３の垂直面内における傾きをセンサアクチュエータ３１により機械的に制御することで検出範囲を調節する上記実施形態と相違する。なお、上記の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

図７は、変形例に係るランプユニット１Ａの構成を模式的に示している。制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３により取得された環境情報信号Ｓ３を取得するように構成されている。

本変形例においては、ＬｉＤＡＲセンサ３の姿勢を調節する機構（例えば、上記実施形態のセンサアクチュエータ３１）が設けられていない。したがって、自動二輪車１００が傾いた場合、この車体の傾きに対応するようにＬｉＤＡＲセンサ３の傾きを変更するのではなく、ＬｉＤＡＲセンサ３より取得された検知情報の側を補正する。具体的には、制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３より取得された検知情報を、車体が垂直な状態で走行中であるとしたら得られたであろう情報に補正する。これにより、車体の傾きに対応するようにＬｉＤＡＲセンサ３の傾きが調節された場合と実質的に同じ情報が得られる。なお、本変形例では、ＬｉＤＡＲセンサ３と制御部５とによりセンサシステム３０Ａが構成されている。

図８は、ＬｉＤＡＲセンサ３による環境情報の検出範囲のエリア設定を説明するための模式図である。図８に破線で示すエリアＲｍａｘは、ＬｉＤＡＲセンサ３で取得可能な最大検出範囲である（以下、最大エリアＲｍａｘと称する）。ＬｉＤＡＲセンサ３は、最大エリアＲｍａｘで検出された情報（最大エリア情報）を環境情報信号Ｓ３として制御部５へ出力する。

エリアＲｒは、自動二輪車１００の車体が垂直な状態（傾いていない状態）で走行している場合に、環境情報の検出範囲として採用される範囲である（以下、基本エリアＲｒと称する）。エリアＲ１ａおよびＲ１ｂは、車体が鉛直線に対して左側に傾いた状態で走行している場合に、基本エリアＲｒに追加されて環境情報の検出範囲として採用される範囲である（以下、左バンク時追加エリアＲ１ａ，Ｒ１ｂと称する）。左バンク時追加エリアＲ１ａは、基本エリアＲｒの左上部に設けられたエリアであり、左バンク時追加エリアＲ１ｂは、基本エリアＲｒの右下部に設けられたエリアである。エリアＲ２ａおよびＲ２ｂは、車体が鉛直線に対して右側に傾いた状態で走行している場合に、基本エリアＲｒに追加されて環境情報の検出範囲として採用される範囲である（以下、右バンク時追加エリアＲ２ａ，Ｒ２ｂと称する）。右バンク時追加エリアＲ２ａは、基本エリアＲｒの右上部に設けられたエリアであり、右バンク時追加エリアＲ２ｂは、基本エリアＲｒの左下部に設けられたエリアである。

制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３より環境情報信号Ｓ３として取得した最大エリアＲｍａｘの検知情報と、バンク角センサ６から取得した傾き情報とに基づいて、実際の環境情報として採用すべき検出範囲を抽出する。具体的には、バンク角センサ６から取得した傾き情報に基づいて自動二輪車１００の車体が垂直な状態であると判定された場合には、制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３の最大エリア情報のうち基本エリアＲｒ内の検知情報を環境情報として採用する。また、図９に示すように、車体が左側に傾いた状態であると判定された場合には、制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３の最大エリア情報のうち基本エリアＲｒ内の検知情報に加えて、左バンク時追加エリアＲ１ａ，Ｒ１ｂ内の検知情報を環境情報として採用する。これにより、車体が左側に傾いた場合であっても特に曲がる方向側の環境情報の検知性能を維持することができる。
なお、車体が右側に傾いた状態であると判定された場合には、制御部５は、ＬｉＤＡＲセンサ３の最大エリア情報のうち基本エリアＲｒ内の検知情報に加えて、右バンク時追加エリアＲ２ａ，Ｒ２ｂ内の検知情報を環境情報として採用する。

本変形例に係るセンサシステム３０Ａの構成によれば、ＬｉＤＡＲセンサ３による環境情報の取得範囲を適切に調節することができる。また、ＬｉＤＡＲセンサ３の傾きを調節するための機械的な構成（例えば、センサアクチュエータ３１）を省略できるため、ＬｉＤＡＲセンサ３のレイアウト自由度を確保しつつ、構造の大型化を抑制しやすく、ランプユニット１内へのヘッドランプ２とＬｉＤＡＲセンサ３の統合が容易になる。

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

１：ランプユニット、２：ヘッドランプ、３：外部センサ（センサの一例）、５：制御部、６：バンク角センサ、７：速度センサ、３１：センサアクチュエータ、４１：支持プレート、４２：エイミングスクリュー、３０，３０Ａ：センサシステム、１００：自動二輪車（車両の一例）、Ｒ１～Ｒ３：検出範囲、Ｒｍａｘ：最大エリア、Ｒｒ：基本エリア、Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ：左バンク時追加エリア、Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ：右バンク時追加エリア

Claims (5)

1. 曲がる方向に向かって車体を傾けることでコーナーを走行可能な車両に搭載され、前記車両の前方外部の環境情報を検知するセンサを備えたセンサシステムであって、
   前記車体の傾き状態に応じて、前記環境情報の検出範囲を補正する補正機構を有し、
   前記補正機構は、前記センサによる検出範囲から取得された検知情報を補正するためのソフトウェア制御を実行する制御部から構成されており、
   前記制御部は、前記車体が垂直状態にある場合の基本検出範囲に対して、前記基本検出範囲を維持しつつ前記車体の傾き状態に応じて前記基本検出範囲に追加検出範囲を付加するように前記検知情報を調節する、センサシステム。
2. 前記基本検出範囲は、横長の矩形状に形成され、
   前記制御部は、前記車体が左側にバンクする場合には前記基本検出範囲の左上部及び右下部に前記追加検出範囲を付加する一方で、前記車体が右側にバンクする場合には前記基本検出範囲の右上部及び左下部に前記追加検出範囲を付加する、請求項１に記載のセンサシステム。
3. 前記センサは、ＬｉＤＡＲ、カメラおよびレーダの少なくとも一つである、請求項１または２に記載のセンサシステム。
4. 曲がる方向に向かって車体を傾けることでコーナーを走行可能な車両に設けられたランプユニットであって、
   前記車両の前方を照射するヘッドランプと、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサシステムと、
   前記補正機構により補正された前記検出範囲で取得された環境情報に基づいて、前記ヘッドランプの照明状態を変更させるように構成された制御部と、
   を備えている、ランプユニット。
5. 前記ランプユニットの灯室内に、前記ヘッドランプと前記センサが収容されている、請求項４に記載のランプユニット。

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