JP2017154732A - 運転支援情報を提示する車両照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転支援情報の提示を伴う車両照明装置を提供する。【解決手段】本発明は、車両（１）の照明装置に関し、照明装置は、第１の照明によって規定される第１の光ビーム（６）を形成するように配置され、車両（１）の前方の道路シーン（５）のための少なくとも１つの照明手段（４）と、第２の照明によって規定される第２の光ビーム（１０）を生成するための装置（７）であって、第２のビーム（１０）を第１の光ビーム（６）上に重ねるように構成される装置（７）とを備え、第１の照明および第２の照明の総和が第１の照明よりも大きく、かつ第２の光ビーム（１０）が運転支援情報（９）を形成することを特徴とする。自動車に適用可能である。【選択図】図１

Description

本発明の分野は、自動車に装備されるヘッドライトなど、自動車用の照明装置の分野である。

車両照明装置は、従来、車両の運転者が夜間状況において全く安全に運転することを可能にする照明ビームを車両の前方の道路上に投射するために使用される。

これらの照明装置は、ハイビーム機能およびロービーム機能のために、最小規制距離まで道路を照らすように設計される。例えばハイビーム機能では３００メートルであるこの最小距離は、光ビームにおいて、特に車両の前方の３から１５メートルの間に位置するビームの一部分において制限をもたらす。

実際には、３００メートルで必要とされる最小照明を達成することを確保するため、この照明は、多くの場合、３から１５メートルの間に位置する部分で非常に強い。なお、特にビームの長距離到達の印象を減少させるリスクによって、および／または車両が走行する濡れた道路の表面上の反射により運転者以外の使用者の目をくらませるリスクによって、この領域内の照明が車両の運転者を妨害してはならないので、これも規制される。故に、車両の前方の３から１５メートルの間に位置するこの部分の照明は、垂直面にある横軸に沿って測定される−４°で１２０００カンデラに制限される。

従来技術の装置では、３００メートルで必要とされる最小照明を提供することに成功するために、３から１５メートルの間で１２０００カンデラのこの制限値を達成するのが一般的である。

この状況と並行して、車両の照明ビームを、その中に運転支援情報を埋め込むために使用することがますます望ましい。

なお、３から１５メートルの間に位置するビームの部分が最大許容照明であるとき、ポジティブ・コントラストによって画像を埋め込むことは不可能になる。したがって、利用可能な唯一の手段はネガティブ・コントラストであるが、後者は情報がビーム内の光の欠如によって区切られる場合にのみ効果的である。そのような場合、情報が表示される領域は光を奪われ、したがって、この領域内のいかなる道路要素も運転者の目に見えなくなる。例えば、道穴（pot hole）が道路を変形させ、情報がこの道穴を覆う場合、情報は運転者の目に見えなくなり、したがって運転者はそれを回避することができなくなる。

故に、車両の運転者の安全のレベルを維持しながら、情報をビーム内で目に見えるようにする別の方法を見つけることが重要である。

本発明は、道路シーンの十分な視界を提供し、かつ運転者が容易に検知することができる運転支援情報を運転者の安全のレベルに影響を与えることなくビーム内に表示することができる、自動車用の照明装置を提案することによってこの技術的課題を解決する。

したがって、本発明の目的は、第１の照明によって規定される第１の光ビームを形成するように配置される車両の前方の道路シーンのための少なくとも１つの照明手段と、第２の照明によって規定される第２の光ビームを生成するための装置であって、第２のビームを第１の光ビーム上に重ねるように構成される装置と、を備え、第１の照明および第２の照明の総和が第１の照明よりも大きく、かつ、第２の光ビームが運転支援情報を形成する、ことを特徴とする車両用の照明装置を設計することである。

つまり、それは第２のビームが非ゼロの照明を示すこと、より具体的には運転支援情報の照明が第１の光ビームの照明よりも強いことを意味する。故に、第１のビームは、光の背景を、少なくともそれらの一部の上に投射される情報に対して形成する。情報が投射される第１の光ビームの部分は、第１の光ビームの制限された部分である。より具体的には、情報は道路シーンのレベルに投射される。

「運転支援情報」は、運転者の注意を引く任意の種類の情報を網羅することを理解されたい。例えば、本情報は、特に、例えば車両が走行する道路の歩道を強調することにより、安全、危険に関するか、あるいは速度もしくは方向などの運転と関連のある情報に関してもよい。

そのような設計は、多数の利点を提供する。

第一に、それは、光ビーム内に運転者が完全に検知することができる運転支援情報を表示することを可能にするが、それは、背景とのそのコントラストが、道路それ自体を観察する、および具体的にはその欠陥を検知するのに十分な照明を維持しながら、情報を目に見えるようにするからである。

第二に、短距離の視界と長距離の視界との間の投射軸に沿って光ビームを均一にし、これがこれまでにまだ達成されていなかった視的快適性を与える。実際には、この均一性は、特に濡れた道路を運転するときに、短距離の光を生成することができるグレアのリスクを制限する。さらには、光ビームの均一性は、長距離でのビームの到達のより良好な印象を与えることを可能にする。

ビームの均一性は、本発明に係る装置によって照らされる道路の地面上に投射される所与の照明距離にわたり、ビームの照明が一定であることを意味することを理解されたい。

単独でまたは組み合わせて取り込まれる本発明の異なる特徴によれば、以下の規定を設けることが可能になる。

− 車両の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する道路シーンの一部分内の第１のビームの照明は、照明手段が、第１のビームの照明が道路シーンのこの部分内で一定であるように配置されることができることから、２０ルクスから５０ルクスの間にあり、特に３０ルクスに等しい。

− 車両の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する道路シーンの一部分内にある第２のビームの照明は、３０ルクスから１５０ルクスの間にあり、
− 第２のビームの照明は、第１のビームの照明よりも強く、
第１および第２のビームのこれらの照明レベルは、第１のビームによって形成される背景上に第２のビームによって投射される情報を識別することを可能にする。

− 第１の光ビームと第２の光ビームとのコントラストは、ゼロ以上であり、それは、０から５の間、より具体的には２から４の間にあってもよい。これらの照明の差異が、ポジティブ・コントラストによって第１のビーム上に投射される情報のより良好な可読性を確実にすることを可能にする。

− 照明手段と、第２のビームを生成するための装置とは、光線ビームを放出する少なくとも１つの光源と、光線ビームを受信し、それを波長変換装置の表面にわたって分散させる走査システムとを備える少なくとも１つの同じ組立品、または、少なくとも１つの均一光源と、１つのＬＣＤ画面もしくはマイクロミラーとを備える同じ組立品によって形成され、
均一光源は、それがいくつかの光源ユニットに分けられないという点において、ピクセル化される光源とは区別される面光源であることを理解されたい。したがって、ＬＣＤ画面は、均一光源の前に配置されることができる液晶のマトリックスを備え、それがこの光源から生じる光の伝送を調節することを可能にする。

− 照明手段と、第２のビームを生成するための装置とは、第１の光ビームおよび第２の光ビームを生成する少なくとも１つの同じ光源を共有し、光源は、ピクセル化され、同じ平面内に延在しかつ強度が個々に制御されることができる個々の光源のマトリックスによって形成することができる。

− 照明手段は、個々の光源が延在する平面と焦点平面が一致する少なくとも１つの光学システムを備える。

本発明の別の主題は、先に規定されるような照明装置を備える自動車ヘッドライトである。

本発明はまた、少なくとも１つの第１の光ビームを形成するように配置され、車両の前方の道路シーンを照らすための少なくとも１つの手段を備える車両照明装置であって、第１のビームの照明が車両の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する道路シーンの一部分内で、特に車両の移動軸に沿って、一定であることを特徴とする車両照明装置を網羅することができる。

故に、本発明は、車両の前方の短距離での均一な光の背景を確保することを可能にする。短距離でのこの均一な光の背景は、数ある中でも、光ビームのより広大な到達の印象を与えることを可能にし、それが運転者により良好な視的快適性を提供することを可能にする。

そのような場合、車両の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する道路シーンの部分内の第１のビームの照明は、２０ルクスから５０ルクスの間にあり、ここで、車両の前方の２００から３００メートルの間に位置する道路シーンの一部分内の第１のビームの照明は、０．５ルクスから２ルクスの間にある。

本発明の他の特徴、詳細、および利点は、図面に関連した指示として以下に本明細書内に与えられる説明を理解することでより明白に明らかになるであろう。

本発明に係る照明装置を備える車両の斜視図である。 本発明で使用される光源の例示的実施形態の概略図である。 車両の前方の２５メートルに位置する画面上に、ビームの主軸に直角に投射される、本発明に係る照明装置によって生成される光ビームの画像を表す。 道路の側面図と、本発明に係る照明装置を備え、この道路に位置する車両の側面図である。 本発明に係る照明装置と道路上の地面インパクト点とを分離する距離の関数として、本発明に係る照明装置によって提供される照明と比較した従来技術に係る照明装置の照明を表すグラフである。

図面は、本発明を実装するために本発明を詳細に説明するものであり、当該図面は、当然ながら、必要な場合には本発明をより良く規定するために使用されることができるということが、まず留意されるべきである。

図１は、車両１の前方に位置する道路シーン５のための少なくとも１つの照明手段４をそれぞれが有する少なくとも１つの照明装置２を備える自動車１を概略的に表す。「車両の前方」は、車両が前に進んでいるときに道路シーンに相対して位置するその前方部分を規定する。

照明手段４は、第１の光ビーム６を形成するように配置される。好適には、第１のビーム６は規制対応している。ビームは、順守されるべき光度グリッドを設定する国または共同体の規制を満たすときに規制対応していると考えられる。ヘッドライトの例として、第１の光ビームは、欧州規制ＥＣＥ Ｒ９８、ＥＣＥ Ｒ１１２、ＥＣＥ Ｒ１１３、もしくはＥＣＥ Ｒ１２３（それらの最新の修正条項は遅くとも２０１５年１２月９日に実施）、および／または、最新の修正条項が２０１５年１２月１５日に実施された、「連邦自動車安全基準（Federal Motor Vehicle Safety Standard）１０８」（ＦＭＶＳＳ１０８）などの米国規制を順守することができる。これらの規制に従って、第１の光ビームは特にハイビームまたはロービームであることができる。

故に、第１の光ビーム６は、ヘッドライトの高さに位置する基準直線に対して４度未満の角度βに従って、１２０００カンデラ（Ｃｄ）未満の光強度に相当する第１の照明を示す。この基準直線は、照明装置２の光軸を形成する。鉛直角βは、光軸を通過して垂直面内に延在する。この光軸は、例えば、車両１の照明手段４を横断する。この鉛直角に従って、車両の前方少なくとも１５メートルの距離Ｄは、照明手段４がロービームを生成するときに第１の光ビーム６によって照らされる。

照明装置２はまた、第２の光ビーム１０を生成するための少なくとも１つの装置７を備える。第２のビーム１０を生成するためのこの装置７は、第２の光ビーム１０を第１の光ビーム６上に重ねるように構成される。第２のビーム１０は、第２の照明を示し、運転支援情報９を形成する。好適には、光ビーム６、１０の重畳は規制に対応する。

運転支援情報９は、例えば、車両の速度、信号情報、あるいは車両１の運転者を誘導する情報に関する。運転支援情報９は、第１の光ビーム６の照明よりも強い照明を示す。つまり、第１のビーム６および第２のビーム１０の照明の総和は、第１のビーム１０の照明よりも大きい。第１の光ビーム６によって形成される背景と第２の光ビーム１０によって形成される情報９とのコントラストは、第２のビーム１０を生成するための装置７と照明手段４との間で発生される異なる光量値によって提供される。

図２に図示された例示的実施形態によれば、照明手段および第２のビーム１０を生成するための装置は、ここでは、第１の光ビームおよび第２の光ビームを同時に生成する同じ光源１２を共有する。図２は、ピクセル化された光源のマトリックスの形態である光源１２の実施形態を示す。このマトリックスは、ここでは２つの方向（ｙ、ｚ）に延在する平面πに位置する多数のピクセルＰを備える。ピクセルＰは、ｙ軸に従って水平に、かつｚ軸に従って鉛直に配列される。この例示的実施形態では、マトリックスのピクセルＧ１の第１の群は、第１のビーム６を形成するようにされ、ピクセルＧ２の第２の群は、第２のビーム１０を形成するようにされる。故に、ここでは、ピクセルＧ２の第２の群が生成装置７に見立てられる。この実施形態によれば、各ピクセルＰは、個別に制御することができるため、光強度および照明は、オンもしくはオフ・モードで、または直線的に制御することができる。

変形例によれば、光源１２は、マイクロミラーの回転変調が所与の方向において所望の光強度を取得することを可能にするＤＭＤ型（「デジタルミラーデバイス」）のものであることができる。

別の変形例によれば、光源１２は、面光源を備え、その前に液晶が置かれるＬＣＤ型（液晶ディスプレイ）のものであることができる。液晶の動きが、光の通過を許可または防止し、故に、ピクセル化された光源１２を形成する。

本発明のさらに別の実施形態によれば、光源１２は、光線ビームを走査システムに送信するレーザー型であり、走査システムは、発光体を有するプレートなどの波長変換装置の表面にわたって光線ビームを分散させる。

光源１２は、光を道路シーン上に投射するための光学システム１４と関連付けられることができる。光源１２としてピクセルのマトリックスを使用する実施形態では、光学システム１４は、ピクセルのマトリックスの平面πと一致する、つまり光源１２と一致する焦点領域を示す。

可能な場合、本発明に係る照明装置２が道路シーンの光強度を可能にし、第１のビーム６および第２のビーム１０の照明の均一性を最適化することも可能になる。ビームの同質性または均一性とは、ビームの照明が地面上で測定される所与の照明距離にわたり一定であることを意味することを理解されたい。

図３は、車両１の前方の２５メートルで光軸に直角に置かれる画面１６上に投射される、照明手段４から取得される第１の光ビーム６および第２の光ビーム１０の画像の例を表す。光源のピクセルの画像Ｉは、ピクセルの輝度に比例して照明を示し、第２のビーム１０によって形成される情報９についても同様である。

照明手段は、第１のビーム６の照明および第２のビーム１０の照明が車両の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する道路シーン５の一部分において一定であるように配置される。光強度は、各光ビーム６、１０について所与の方向において、以下の規則
Ｉ（α，β）＝ＥｘＤ^２
に従い、Ｅは、ルクスで表現されるビームの照明に相当し、Ｄは、照明手段４と、方向（α，β）で関連付けられる地面インパクト点とを分離する距離に相当する。

このようにして、光強度は、第１のビーム６による地面の均一照明を確保することを可能にする。また、車両１の前方の３から１５メートルの間に存在する道路シーン５の一部分内の第１のビーム６の照明は、２０ルクスから５０ルクスの間にあり、それは１０メートルでは２０００Ｃｄから５０００Ｃｄの間にある光強度に相当する。好ましくは、第１のビーム６の照明は３０ルクスに等しい。さらには、車両の前方の３００メートルに位置する道路シーン５の一部分内の第１のビーム６の照明は、０．５ルクスから２ルクスの間にある。

図４に示すように、方向（α，β）は、角度αおよびβによって規定される。水平角αは、ビームの光軸に対して水平面で測定されるビームによって形成される角度に相当する。つまり角度αは、より広いまたはより狭い道路の部分を照らすことを可能にする。好ましくは、角度αは、−４０°から４０°の間にある値を取る。鉛直角βは、ヘッドライトの高さに位置する基準直線Ｖに対してビームによって形成される角度に相当し、ヘッドライトの光軸を形成する。角度βは、ヘッドライトからより離れた距離またはより近い距離にある道路の一部分を照らすことを可能にする。角度βは、−１０°から−４°の間にある値を取ることができる。

第１の光ビーム６および第２の光ビーム１０の光強度は、鉛直角βの関数として制御することができる。実際には、図４が示すように、
ｔａｎ（β）＝Ｈ／Ｄ
であり、βは、既に規定されているように鉛直角に相当し、Ｈは、地面に対する車両１上のヘッドライトの高さに相当し、およびＤは、所与の鉛直角βにおける地面上での第１のビーム６または第２のビーム１０のインパクト点間の距離に相当する。

故に、車両の前方の３から１５メートルの間では、規則Ｉ（α，β）＝ＥｘＤ^２は、
Ｉ（α，β）＝Ｅｘ（Ｈ／ｔａｎ（β））^２
となる。

これらの条件において、地面上の照明は、Ｅ＝Ｉ／Ｄ^２となり、所与の強度および距離の定数に相当する。したがって、照明は、ビーム６、１０のそれぞれにおいて均一である。

規制基準を順守するため、０から５の間（０は含まない）にあるコントラストを用いたポジティブ・コントラストにより第２のビーム１０による運転支援情報９の作成を可能にするために、最大６０００Ｃｄの第１のビーム６の光強度を超過しないことが最良である。外形コントラストの式は、
（ＬＭＡＸ−ＬＭＩＮ）／ＬＭＩＮ
に相当し、ＬＭＡＸは、第１のビーム６および第２のビーム１０の総和から生じる輝度に相当し、ＬＭＩＮは、第１のビーム６の輝度に相当する。つまり、ＬＭＡＸは、運転支援情報９の輝度に相当する。

輝度は光強度に直接的に比例するため、１のコントラストは、６０００Ｃｄの第１のビーム６および６０００Ｃｄの第２のビームに相当して取得され、ビーム６および１０の総和の輝度は１２０００Ｃｄに等しい。２のコントラストは、４０００Ｃｄの第１のビーム６および８０００Ｃｄの第２のビーム１０に相当し、故に、ビーム６および１０の総和の輝度は１２０００Ｃｄに等しい。３のコントラストは、３０００Ｃｄの第１のビーム６および９０００Ｃｄの第２のビーム１０に相当し、ビーム６および１０の総和の輝度は１２０００Ｃｄに等しい。４のコントラストは、２４００Ｃｄの第１のビーム６および９６００Ｃｄの第２のビーム１０に相当し、ビーム６および１０の総和の輝度は１２０００Ｃｄに等しい。５のコントラストは、２０００Ｃｄの第１のビーム６および１００００Ｃｄの第２のビーム１０に相当し、ビーム６および１０の総和の輝度は１２０００Ｃｄに等しい。

このように、コントラストは、０から５の間（０を含まない）、および第１のビーム６に対してくっきりした外形を示す情報９を取得するために理想的には２から４の間に位置付けられる。２から４の間のコントラストは、規制基準を順守しつつ、８０００から９６００Ｃｄの間の第２のビーム１０の強度で４０００Ｃｄの第１のビーム６の強度に実質的に相当する。

これらの光強度は、３０ルクスから１５０ルクスの間にある、車両１の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する道路シーン５の一部分内の第２のビーム１０の照明に相当する。第２のビーム１０の照明は、第１のビーム６の照明よりも強い場合があり、それが、本発明を装備する車両が走行する道路を照らすビームを維持しながら、識別するのが特に容易な情報９を有することを可能にする。第１の光ビーム６によって形成される背景と第２の光ビーム１０によって提供される情報９とのそのようなコントラストは、情報９を生成するための装置７および照明手段４により発生される照明差異によって提供される。

図５のグラフに示すように、照明Ｅｍａｘを通過する曲線は、先行技術の照明装置によって生成される照明を例示する。この曲線は、実質的に１５メートルで最大照明となる釣鐘型曲線である。一方、本発明に係る照明装置によって生成される照明Ｅ０は、１５メートルまで一定であり、その後より長い距離では次第に減少する。これは、第一に、近接光では制御されかつ均一な照明を可能にし、第二に、地面上の光のレベルの減少を可能にし、それが濡れた道路の場合に使用者に対するグレア効果を制限する。強い照明を必要としない道路シーンの領域内に余剰光がない限りは、照明装置の電気消費も最適化される。

Claims (17)

1. 車両（１）の照明装置であって、第１の照明によって規定される第１の光ビーム（６）を形成するように配置され、前記車両（１）の前方の道路シーン（５）のための少なくとも１つの照明手段（４）と、第２の照明によって規定される第２の光ビーム（１０）を生成するための装置（７）であって、前記第２のビーム（１０）を前記第１の光ビーム（６）上に重ねるように構成される装置（７）と、を備え、
   前記第１の照明および前記第２の照明の総和が前記第１の照明よりも大きく、かつ前記第２の光ビーム（１０）が運転支援情報（９）を形成する、照明装置。
2. 前記車両（１）の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する前記道路シーン（５）の一部分内の前記第１のビーム（６）の前記照明が、２０ルクスから５０ルクスの間にある、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のビーム（６）の前記照明が３０ルクスに等しい、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記照明手段（４）が、前記車両（１）の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する前記道路シーン（５）の一部分内で前記第１のビーム（６）の前記照明が一定になるように配置される、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記第１（６）の光ビームと前記第２（１０）の光ビームとのコントラストが０から５の間（０を含まない）にある、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記車両（１）の前方の３メートルから１５メートルの間に存在する前記道路シーン（５）の一部分内の前記第２のビーム（１０）の前記照明が、３０ルクスから１５０ルクスの間にある、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記照明手段（４）と、前記第２のビーム（１０）を生成するための前記装置（７）とが、前記第１の光ビーム（６）および前記第２の光ビーム（１０）を生成する少なくとも１つの同じ光源（１２）を共有する、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
8. 前記光源（１２）がピクセル化される、請求項７に記載の装置。
9. 前記光源（１２）が、同じ平面（π）内に延在する個々の光源のマトリックスによって形成される、請求項８に記載の装置。
10. 前記照明手段（４）が、前記個々の光源が延在する前記平面（π）と焦点平面が一致する少なくとも１つの光学システム（１４）を備える、請求項８または９に記載の装置。
11. 複数の光源の光強度が、個々に制御可能である、請求項８から１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記照明手段（４）と、前記第２のビーム（１０）を生成するための前記装置（７）とが、光線ビームを放出する少なくとも１つの光源（１２）と、前記光線ビームを受信し、当該光線ビームを波長変換装置の表面に分散させる走査システムと、を備える少なくとも１つの同じ組立品によって形成される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
13. 前記照明手段（４）と、前記第２のビーム（１０）を生成するための前記装置（７）とが、均一光源およびＬＣＤ画面を備える少なくとも１つの同じ組立品によって形成される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
14. 前記照明手段（４）と、前記第２のビーム（１０）の前記装置（７）が、均一光源およびマイクロミラーを備える少なくとも１つの同じ組立品によって形成される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
15. 前記第２の光ビーム（１０）が、前記第１の光ビーム（６）の少なくとも一部内で前記第１の光ビーム（６）上に重ねられるように構成され、この部分が前記道路シーン（５）の領域に相当する、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記第２の光ビーム（１０）の前記第２の照明が、前記第１の光ビーム（６）の前記第１の照明より強い、請求項１から１５のいずれかに記載の装置。
17. 請求項１から１６のいずれかに記載の照明装置（２）を備える自動車（１）のヘッドライト。