JP7283244B2 - レーダ搭載灯具ユニット - Google Patents

Description

本開示は、レーダ搭載灯具ユニットに関する。

特許文献１には、車両の前部に設置されて、レーザレーダ装置と灯具とを備えるレーダ搭載灯具ユニットが記載されている。

特開平６－２９４８７０号公報

レーダ搭載灯具ユニットでは、灯具の光照射方向がずれる軸ズレが発生したり、灯具の照度が低下したりすることがあった。
本開示は、灯具の軸ズレおよび照度低下の少なくとも一方を検出することを目的とする。

本開示の一態様は、灯具（２）と、光走査部（１２）と、光検出部（１３）と、物体検出部（１４）と、データ取得部（Ｓ４０）と、領域判断部（Ｓ６０，Ｓ７０）と、異常判断部（Ｓ８０～Ｓ１３０）とを備えるレーダ搭載灯具ユニット（１）である。

灯具は、車両に搭載されて、車両の周辺を照明するために車両の外部に向けて可視光を照射する。光走査部は、車両に搭載されて、車両の外部に向けてレーザ光を走査しながら照射するように構成される。光検出部は、反射したレーザ光の光量を検出するように構成される。物体検出部は、光検出部による検出結果に基づいて、レーザ光を反射した反射物体を検出するように構成される。

データ取得部は、灯具が可視光の照射を実行しているときに、車両の外部において物体検出部が反射物体を検出する領域として予め設定された物体検出領域を分割した複数の部分領域のそれぞれについて、光検出部による検出結果を示す光量検出データを取得するように構成される。

領域判断部は、複数の部分領域のそれぞれについて、光量検出データが示す光量に関連する光量パラメータに基づいて、灯具により可視光が正常に照明されている正常部分領域であるか、灯具により可視光が正常に照明されていない異常部分領域であるかを判断するように構成される。

異常判断部は、物体検出領域内における正常部分領域および異常部分領域の少なくとも一方の分布に基づいて、灯具の照度が低下しているか否か、及び、灯具の軸がずれているか否かの少なくとも一つを判断するように構成される。

このように構成された本開示のレーダ搭載灯具ユニットは、灯具が可視光の照射を実行しているときに、物体検出領域を分割した複数の部分領域のそれぞれの光量を検出することにより、物体検出領域内における正常部分領域および異常部分領域の分布を取得することができる。そして、灯具が正常である場合には、物体検出領域内における正常部分領域が多い。一方、灯具の照度が低下するか灯具の軸がずれる異常が発生した場合には、物体検出領域内における正常部分領域の数が少なくなり異常部分領域の数を多くなる。さらに、灯具の照度が低下する場合と、灯具の軸がずれる場合とでは、異常部分領域の分布が異なることが多い。

以上より、本開示のレーダ搭載灯具ユニットは、灯具の軸ズレおよび照度低下の少なくとも一方を検出することができる。

レーダ搭載灯具ユニットの構成を示すブロック図である。 レーザレーダ装置の照射領域とヘッドライトの照射領域とを示す図である。 物体検出領域内における複数の部分領域を示す図である。 灯具異常検出処理を示すフローチャートである。 ヨーおよびピッチの角度ズレ量の算出方法を説明する図である。 ロールの角度ズレ量の算出方法を説明する図である。

以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のレーダ搭載灯具ユニット１は、車両に搭載され、図１に示すように、ヘッドライト２と、レーザレーダ装置３と、筐体４とを備える。

ヘッドライト２は、車両の前部に取り付けられ、車両の前方へ向けて可視光を照射する。これにより、ヘッドライト２は、夜間における車両の走行中に、車両の前方に対する運転者の視界を確保することができる。

レーザレーダ装置３は、車両の前部に取り付けられる。そしてレーザレーダ装置３は、車両の前方へ向けてレーザ光を照射し、反射したレーザ光を検出することにより、少なくとも、車両の前方に存在する物体（以下、前方物体）までの距離を検出する。

本実施形態のレーザレーダ装置３は、レーザ光を二次元的に走査しながら車両の前方へ向けて照射し、レーザ光を反射した前方物体の位置を検出するライダー装置である。ライダーは、ＬＩＤＡＲとも表記される。ＬＩＤＡＲは、Light Detection and Rangingの略である。

レーザレーダ装置３は、光源１１と、光走査部１２と、光検出部１３と、制御部１４とを備える。
光源１１は、例えば半導体レーザダイオードで構成されており、レーザ光を照射する。光走査部１２は、二次元的に走査して、光源１１からのレーザ光をレーザレーダ装置３の外部へ照射するとともに、前方物体で反射してレーザレーダ装置３の内部に入射したレーザ光を光検出部１３へ導く。光検出部１３は、光走査部１２により導かれたレーザ光の光量を検出する。

制御部１４は、光走査部１２の走査方向を検出し、この検出結果に基づいて、光走査部１２によるレーザ光走査を制御する。また制御部１４は、光源１１からレーザ光を照射した時刻と、反射レーザ光を光検出部１３が検出した時刻との差に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測するための処理を行う。

制御部１４は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵ２１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭ２２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵ２１が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、制御部１４を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

制御部１４には、ヘッドライト２のオンおよびオフを切り替えるために運転者によって操作されるヘッドライトスイッチ６が接続される。
筐体４は、ヘッドライト２およびレーザレーダ装置３を内部に収容する。

図２に示すように、例えば、ヘッドライト２が車両の前方へ向けて可視光を照射する可視光照射領域Ｒ１は、レーザレーダ装置３が車両の前方へ向けてレーザ光を照射するレーザ光照射領域Ｒ２を包含するように設定されている。

図３に示すように、レーザレーダ装置３が車両の前方において物体を検出する物体検出領域Ｒ３は、レーザ光照射領域Ｒ２と一致しており、車幅方向をＸ軸とし、車幅方向に垂直な方向をＹ軸として、Ｘ軸方向にｍ個でＹ軸方向にｎ個の矩形状の部分領域に分割されている。なお、ｍ，ｎは正の整数である。

物体検出領域Ｒ３におけるＸ軸方向の視野角をＶＡｘとし、物体検出領域Ｒ３におけるＹ軸方向の視野角をＶＡｙと表記すると、１つの部分領域におけるＸ軸方向の視野角ＶＡｘ＿ｒと、１つの部分領域におけるＹ軸方向の視野角ＶＡｙ＿ｒとは、下式（１），（２）で表される。

ＶＡｘ＿ｒ ＝ ＶＡｘ／ｍ ・・・（１）
ＶＡｙ＿ｒ ＝ ＶＡｙ／ｎ ・・・（２）
レーザレーダ装置３は、物体検出領域Ｒ３を構成するｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれについて、部分領域に存在する物体から反射した反射レーザ光を検出する。

次に、レーザレーダ装置３の制御部１４が実行する灯具異常検出処理の手順を説明する。灯具異常検出処理は、予め設定された異常検出周期が経過する毎に実行される処理である。レーザレーダ装置３の制御部１４は、灯具異常検出処理が実行されている間、光源１１によるレーザ光の照射を停止し、光走査部１２による走査を継続する。これにより、レーザレーダ装置３は、レーザ光が照射されていない状態で、車両の外部から入射する光を、物体検出領域Ｒ３におけるｍ×ｎ個の部分領域毎に検出することができる。

灯具異常検出処理が実行されると、制御部１４は、図４に示すように、まずＳ１０にて、ヘッドライトスイッチ６がオン状態であるか否かを判断する。ヘッドライト２は、ヘッドライトスイッチ６がオン状態である場合に可視光の照射を実行し、ヘッドライトスイッチ６がオフ状態である場合に可視光の照射を停止する。

ここで、ヘッドライトスイッチ６がオフ状態である場合には、制御部１４は、灯具異常検出処理を終了する。一方、ヘッドライトスイッチ６がオン状態である場合には、制御部１４は、Ｓ２０にて、制御部１４のＲＡＭ２３に設けられたタイマを起動する。このタイマは、例えば１ｍｓ毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値が０からインクリメント（すなわち、１加算）する。

そして制御部１４は、Ｓ３０にて、予め設定されたデータ蓄積時間が経過したか否かを判断する。具体的には、制御部１４は、タイマの値がデータ蓄積時間に相当する値以上であるか否かを判断する。

ここで、データ蓄積時間が経過していない場合には、制御部１４は、Ｓ４０にて、光検出部１３から、ｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれの光量検出データを取得し、Ｓ３０に移行する。一方、データ蓄積時間が経過した場合には、制御部１４は、Ｓ５０にて、ｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれについて、データ蓄積時間内に取得した複数の光量検出データの平均値を算出する。さらに制御部１４は、Ｓ６０にて、ｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれと、Ｓ５０で算出した平均値との対応関係を示すノイズマップを作成する。

そして制御部１４は、Ｓ７０にて、Ｓ６０で作成したノイズマップと、ＲＯＭ２２に予め記憶されている閾値マップとを比較する。閾値マップは、ｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれと、部分領域毎に予め設定された領域閾値との対応関係を示す。具体的には、制御部１４は、Ｓ７０にて、まず、ｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれについて、ノイズマップに格納されている平均値が、閾値マップに格納されている領域閾値以上であるか否かを判断する。そして制御部１４は、Ｓ７０にて、平均値が領域閾値以上である部分領域を正常部分領域とし、平均値が領域閾値未満である部分領域を異常部分領域とする。さらに制御部１４は、Ｓ７０にて、正常部分領域の数（以下、正常領域数）を算出する。

さらに制御部１４は、Ｓ８０にて、Ｓ７０で算出した正常領域数が予め設定された異常判断値以上であるか否かを判断する。ここで、正常領域数が異常判断値未満である場合には、制御部１４は、Ｓ９０にて、平均値が領域閾値未満である部分領域（以下、異常部分領域）の分布に基づいて、ヘッドライト２の軸ズレの角度ズレ量を算出する。

例えば、図５に示すように、矩形状の物体検出領域Ｒ３を構成するｍ×ｎ個の部分領域のうち、（ｍ－２）列、（ｍ－１）列およびｍ列における部分領域の全てが異常部分領域である場合には、ヨーの角度ズレ量は、１つの部分領域におけるＸ軸方向の視野角ＶＡｘ＿ｒを用いて、ＶＡｘ＿ｒ×３で算出される。例えば、ＶＡｘ＿ｒ＝０．１［°］である場合には、ヨーの角度ズレ量は、０．３［°］である。

すなわち、制御部１４は、物体検出領域Ｒ３の右端または左端における１列の全体、または、右端または左端における連続した複数の列の全体が、異常部分領域である場合には、異常部分領域となっている列の数に、Ｘ軸方向の視野角ＶＡｘ＿ｒを乗じることにより、ヨーの角度ズレ量を算出する。

また、矩形状の物体検出領域Ｒ３を構成するｍ×ｎ個の部分領域のうち、（ｎ－１）行およびｎ行における部分領域の全てが異常部分領域である場合には、ピッチの角度ズレ量は、１つの部分領域におけるＹ軸方向の視野角ＶＡｙ＿ｒを用いて、ＶＡｙ＿ｒ×２で算出される。例えば、ＶＡｙ＿ｒ＝０．１［°］である場合には、ピッチの角度ズレ量は、０．２［°］である。

すなわち、制御部１４は、物体検出領域Ｒ３の上端または下端における１行の全体、または、上端または下端における連続した複数の行の全体が、異常部分領域である場合には、異常部分領域となっている行の数に、Ｙ軸方向の視野角ＶＡｙ＿ｒを乗じることにより、ピッチの角度ズレ量を算出する。

また、例えば図６に示すように、物体検出領域Ｒ３の左端から右端に向かうにつれて、下端における異常部分領域が徐々に増えている場合には、下端における異常部分領域の数の増加率に基づいて、ロールの角度ズレ量が算出される。図６では、直線ＳＬで示すように、増加率は（４／１６）である。このため、ロールの角度ズレ量は、ａｒｃｔａｎ（４／１６）で算出される。なお、ａｒｃｔａｎ（４／１６）は、約１４［°］に相当する。

すなわち、制御部１４は、物体検出領域Ｒ３の左端から右端に向かうにつれて、上端または下端における異常部分領域が徐々に増減している場合には、上端または下端における異常部分領域の数の増減率に基づいて、ロールの角度ズレ量を算出する。

そして制御部１４は、図４に示すように、Ｓ１００にて、Ｓ９０において角度ズレ量を算出することができたか否かを判断する。ここで、角度ズレ量を算出することができた場合には、制御部１４は、Ｓ１１０にて、ＲＡＭ２３に設けられた軸ズレフラグＦ１をセットして、灯具異常検出処理を終了する。以下の説明において、フラグをセットするとは、そのフラグの値を１にすることを示し、フラグをクリアするとは、そのフラグの値を０にすることを示す。

一方、角度ズレ量を算出することができなかった場合には、制御部１４は、Ｓ１２０にて、ＲＡＭ２３に設けられた照度低下フラグＦ２をセットして、灯具異常検出処理を終了する。なお、物体検出領域Ｒ３において異常部分領域がまばらに存在する場合には、角度ズレ量を算出することができない。

またＳ８０にて、正常領域数が異常判断値以上である場合には、制御部１４は、Ｓ１３０にて、軸ズレフラグＦ１および照度低下フラグＦ２をクリアして、灯具異常検出処理を終了する。

このように構成されたレーダ搭載灯具ユニット１は、ヘッドライト２と、光走査部１２と、光検出部１３と、制御部１４とを備える。
ヘッドライト２は、車両に搭載されて、車両の前方を照明するために車両の外部に向けて可視光を照射する。光走査部１２は、車両に搭載されて、車両の外部に向けてレーザ光を走査しながら照射する。光検出部１３は、反射したレーザ光の光量を検出する。制御部１４は、光検出部１３による検出結果に基づいて、レーザ光を反射した反射物体を検出する。

制御部１４は、ヘッドライト２が可視光の照射を実行しているときに、車両の外部において制御部１４が反射物体を検出する領域として予め設定された物体検出領域Ｒ３を分割した複数の部分領域のそれぞれについて、光検出部１３による検出結果を示す光量検出データを取得する。

制御部１４は、複数の部分領域のそれぞれについて、光量検出データが示す光量に基づいて、ヘッドライト２により可視光が正常に照明されている正常部分領域であるか、ヘッドライト２により可視光が正常に照明されていない異常部分領域であるかを判断する。正常部分領域は、光量検出データが示す光量が予め設定された領域閾値以上となる部分領域である。異常部分領域は、光量検出データが示す光量が領域閾値未満となる部分領域である。

制御部１４は、物体検出領域Ｒ３内における正常部分領域および異常部分領域の分布に基づいて、ヘッドライト２の照度が低下しているか否か、及び、ヘッドライト２の軸がずれているか否かを判断する。

このようにレーダ搭載灯具ユニット１は、ヘッドライト２が可視光の照射を実行しているときに、物体検出領域Ｒ３を分割した複数の部分領域のそれぞれの光量を検出することにより、物体検出領域Ｒ３内における正常部分領域および異常部分領域の分布を取得することができる。そして、ヘッドライト２が正常である場合には、物体検出領域Ｒ３内における正常部分領域が多い。一方、ヘッドライト２の照度が低下するかヘッドライト２の軸がずれる異常が発生した場合には、物体検出領域Ｒ３内における正常部分領域の数が少なくなり異常部分領域の数を多くなる。さらに、ヘッドライト２の照度が低下する場合と、ヘッドライト２の軸がずれる場合とでは、異常部分領域の分布が異なることが多い。

以上より、レーダ搭載灯具ユニット１は、ヘッドライト２の軸ズレおよび照度低下の少なくとも一方を検出することができる。
また制御部１４は、物体検出領域Ｒ３内における異常部分領域の分布と、物体検出領域Ｒ３内において１つの異常部分領域が占める視野角ＶＡｘ＿ｒおよび視野角ＶＡｙ＿ｒとに基づいて、ヘッドライト２の軸ズレの大きさを示す角度ズレ量を算出する。

また制御部１４は、角度ズレ量を算出することができた場合に、ヘッドライト２の軸がずれていると判断し、角度ズレ量を算出することができなかった場合に、ヘッドライト２の照度が低下していると判断する。

以上説明した実施形態において、ヘッドライト２は灯具に相当し、制御部１４は物体検出部に相当し、Ｓ４０はデータ取得部としての処理に相当し、Ｓ６０，Ｓ７０は領域判断部としての処理に相当する。また、Ｓ８０～Ｓ１３０は異常判断部としての処理に相当し、Ｓ９０はズレ量算出部としての処理に相当し、部分領域の光量は光量パラメータに相当し、視野角ＶＡｘ＿ｒ，ＶＡｙ＿ｒは異常部分領域が占める角度範囲に相当する。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
［変形例１］
例えば上記実施形態では、物体検出領域Ｒ３内における全ての部分領域を用いて、ヘッドライト２の異常を検出する形態を示した。しかし、物体検出領域Ｒ３内における一部の部分領域を間引いて、ヘッドライト２の異常を検出するようにしてもよい。また、物体検出領域Ｒ３内において、特定領域（例えば、車両が走行する路面）を含む部分領域のみを用いて、ヘッドライト２の異常を検出するようにしてもよい。

［変形例２］
上記実施形態では、ｍ×ｎ個の部分領域のそれぞれについて正常部分領域であるか否かを判断する形態を示した。しかし、複数の部分領域をまとめて１つの統合部分領域として、統合部分領域毎に正常部分領域であるか否かを判断するようにしてもよい。

［変形例３］
上記実施形態では、部分領域の光量を用いてヘッドライト２の異常を検出する形態を示したが、部分領域の光量の単位時間当たりの変化やばらつきの増減を異常判断の指標としてもよい。

本開示に記載の制御部１４及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部１４及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部１４及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。制御部１４に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

上述したレーダ搭載灯具ユニット１の他、当該レーダ搭載灯具ユニット１を構成要素とするシステム、当該レーダ搭載灯具ユニット１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、灯具異常検出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…レーダ搭載灯具ユニット、２…ヘッドライト、３…レーザレーダ装置、１２…光走査部、１３…光検出部、１４…制御部

Claims (3)

1. 車両に搭載されて、前記車両の周辺を照明するために前記車両の外部に向けて可視光を照射する灯具（２）と、
   前記車両に搭載されて、前記車両の外部に向けてレーザ光を走査しながら照射するように構成された光走査部（１２）と、
   反射した前記レーザ光の光量を検出するように構成された光検出部（１３）と、
   前記光検出部による検出結果に基づいて、前記レーザ光を反射した反射物体を検出するように構成された物体検出部（１４）と、
   前記灯具が前記可視光の照射を実行しているときに、前記車両の外部において前記物体検出部が前記反射物体を検出する領域として予め設定された物体検出領域を分割した複数の部分領域のそれぞれについて、前記光検出部による検出結果を示す光量検出データを取得するように構成されたデータ取得部（Ｓ４０）と、
   複数の前記部分領域のそれぞれについて、前記光量検出データが示す前記光量に関連する光量パラメータに基づいて、前記灯具により前記可視光が正常に照明されている正常部分領域であるか、前記灯具により前記可視光が正常に照明されていない異常部分領域であるかを判断するように構成された領域判断部（Ｓ６０，Ｓ７０）と、
   前記物体検出領域内における前記正常部分領域の数と、予め設定された異常判断値とを比較することによって、前記灯具の照度が低下しているか否か、及び、前記灯具の軸がずれているか否かの少なくとも一つを判断するように構成された異常判断部（Ｓ８０～Ｓ１３０）と
   を備えるレーダ搭載灯具ユニット（１）。
2. 請求項１に記載のレーダ搭載灯具ユニットであって、
   前記物体検出領域内における前記異常部分領域の分布と、前記物体検出領域内において１つの前記異常部分領域が占める角度範囲とに基づいて、前記灯具の軸ズレの大きさを示す角度ズレ量を算出するように構成されたズレ量算出部（Ｓ９０）を備えるレーダ搭載灯具ユニット。
3. 請求項２に記載のレーダ搭載灯具ユニットであって、
   前記異常判断部は、前記ズレ量算出部が前記角度ズレ量を算出することができた場合に、前記灯具の軸がずれていると判断し、前記ズレ量算出部が前記角度ズレ量を算出することができなかった場合に、前記灯具の照度が低下していると判断するレーダ搭載灯具ユニット。

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