特開 2022-191079 ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191079

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20221220BHJP

   F21S 45/60 20180101ALI20221220BHJP

   F21V 29/90 20150101ALI20221220BHJP

   F21W 102/10 20180101ALN20221220BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 Z

F21S45/60

F21V29/90

F21W102:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099712

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】弁理士法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】金近 正之

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA13

5J084AC02

5J084BA03

5J084BA31

5J084BA48

5J084BB20

5J084CA03

5J084DA08

5J084EA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】車両用灯具に備わったヒータにより、灯具に内蔵されたＬｉＤＡＲセンサへの悪影響を回避すること。
【解決手段】車両用灯具に備わったヒータの制御装置であって、車両用灯具に内蔵された物体検知ＬｉＤＡＲセンサから出射されるセンサ光の出光期間の立ち上がりエッジを検出し、当該立ち上がりエッジに対応してヒータへの駆動電圧の供給を開始する、ヒータの制御装置である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用灯具に備わったヒータの制御装置であって、
前記車両用灯具に内蔵された物体検知センサから出射されるセンサ光の出光期間の立ち上がりエッジを検出し、当該立ち上がりエッジに対応して前記ヒータへの駆動電圧の供給を開始する、
ヒータ制御装置。

【請求項2】

前記立ち上がりエッジを検出する検出部と、
前記駆動電圧を供給する給電部と、
を含む、請求項１に記載のヒータ制御装置。

【請求項3】

前記センサ光の強度を検出する光センサを更に含み、
前記光センサの検出信号に基づいて前記立ち上がりエッジを検出する、
請求項１又は２に記載のヒータ制御装置。

【請求項4】

前記センサ光は、間欠的に繰り返し出射されており、
前記駆動電圧は、前記センサ光が出射される毎に供給される、
請求項１～３の何れか１項に記載のヒータ制御装置。

【請求項5】

前記駆動電圧は、前記センサ光の出光後、前記物体検知センサの最小検出距離に相当する時間が経過するまでの間に供給が停止される、
請求項４に記載のヒータ制御装置。

【請求項6】

前記駆動電圧は、第１時期の前記立ち上がりエッジに対応して供給が開始され、前記第１時期よりも後に到来する第２時期の前記立ち上がりエッジに対応して供給が停止される、
請求項４に記載のヒータ制御装置。

【請求項7】

前記ヒータは、前記車両用灯具の前面カバー内に設けられたＺｎＯ膜である、
請求項１～６の何れか１項に記載のヒータ制御装置。

【請求項8】

請求項１～７の何れか１項に記載のヒータ制御装置と、
前記ヒータ制御装置によって制御されるヒータと、
物体検知センサと、
を備える、車両用灯具。

【請求項9】

車両用灯具に備わったヒータの制御方法であって、
前記車両用灯具に内蔵された物体検知センサから出射されるセンサ光の出光期間の立ち上がりエッジを検出すること、
前記立ち上がりエッジに対応して前記ヒータへの駆動電圧の供給を開始すること、
を含む、ヒータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２０－３０９０８号公報（特許文献１）には、車両後面に設けられたヒータと、外気温を測定する温度センサと、温度センサの測定値に応じてヒータへの通電制御を行う制御部を備え、外気温の測定値が第１温度以上かつ第２温度未満の場合にはヒータに通電し、当該測定値が第１温度未満又は第２温度以上の場合にはヒータへの通電を停止する、ヒータシステムが記載されている。ヒータは、例えば車両の尾灯に設けられる。

【0003】

ところで、近年では例えば運転支援システムや自動運転システムを構成するために、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）などの技術による物体検知センサを車両に搭載することが多くなっている。ここで、例えば上記のような物体検知センサを車両用灯具に内蔵させる場合を考える。この場合、ヒータへの通電時に電流の立ち上がり時のエネルギーが電磁放射されて物体検知センサの駆動回路へノイズとして飛び込んでしまい、悪影響（例えば検出精度の低下）を与える可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－３０９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示に係る具体的態様は、ヒータによるセンサへの悪影響を回避可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本開示に係る一態様のヒータの制御装置は、（ａ）車両用灯具に備わったヒータの制御装置であって、（ｂ）前記車両用灯具に内蔵された物体検知センサから出射されるセンサ光の出光期間の立ち上がりエッジを検出し、当該立ち上がりエッジに対応して前記ヒータへの駆動電圧の供給を開始する、ヒータ制御装置である。
［２］本開示に係る一態様の車両用灯具は、前記［１］のヒータ制御装置と、前記ヒータ制御装置によって制御されるヒータと、物体検知センサと、を備える、車両用灯具である。
［３］本開示に係る一態様のヒータの制御方法は、（ａ）車両用灯具に備わったヒータの制御方法であって、（ｂ）前記車両用灯具に内蔵された物体検知センサから出射されるセンサ光の出光期間の立ち上がりエッジを検出すること、（ｃ）前記立ち上がりエッジに対応して前記ヒータへの駆動電圧の供給を開始すること、を含む、ヒータの制御方法である。

【0007】

上記構成によれば、ヒータによるセンサへの悪影響を回避可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１（Ａ）は、一実施形態の車両用灯具を正面側から見た外観の模式図である。図１（Ｂ）は、この車両用灯具の内部構造を示す図である。

【図2】図２は、車両用灯具の動作制御に係る構成を説明するためのブロック図である。

【図3】図３（Ａ）は、ヒータの駆動電圧波形の一例を示す図である。図３（Ｂ）は、物体検知センサ１３から出射するレーザ光の光強度波形の一例を示す図である。図３（Ｃ）は、物体検知センサ１３において受光される光の光強度波形の一例を示す図である。

【図4】図４（Ａ）は、比較例のヒータの駆動電圧波形の一例を示す図である。図４（Ｂ）は、比較例の物体検知センサ１３から出射するレーザ光の光強度波形の一例を示す図である。図４（Ｃ）は、比較例の物体検知センサ１３において受光される光の光強度波形の一例を示す図である。

【図5】図５は、コントローラのヒータ駆動装置による動作の流れを示すフローチャートである。

【図6】図６（Ａ）は、変形実施例のヒータの駆動電圧波形の一例を示す図である。図６（Ｂ）は、変形実施例の物体検知センサ１３から出射するレーザ光の光強度波形の一例を示す図である。図６（Ｃ）は、変形実施例の物体検知センサ１３において受光される光の光強度波形の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１（Ａ）は、一実施形態の車両用灯具を正面側から見た外観の模式図である。図１（Ｂ）は、この車両用灯具の内部構造を示す図であり、例えば図１（Ａ）を水平面で切断し、上方から見た図である。各図に示す本実施形態の車両用灯具１は、例えば車両の前部に配置されて前照灯として用いられるものである。なお、ここでは左右いずれかに配置される１つの車両用灯具１のみを示す。車両用灯具１は、筐体１０、アウターレンズ１１、ランプユニット１２、物体検知センサ１３、光センサ１４、光学フィルタ１５、ヒータ１６、コントローラ１７を含んで構成されている。

【0010】

筐体１０は、車両用灯具１のランプユニット１２、物体検知センサ１３、光センサ１４、光学フィルタ１５、ヒータ１６、コントローラ１７を収容するものであり、プラスティックなど適宜の材料を用いて構成されている。

【0011】

アウターレンズ１１は、筐体１０に取り付けられる前面カバーであり、筐体１０内部に配置されたランプユニット１２等のそれぞれを保護する。このアウターレンズ１１は、光を透過する部材で構成されている。

【0012】

ランプユニット１２は、筐体１０内に配置されており、コントローラ１７の制御を受けて点消灯する。ランプユニット１２からの光はアウターレンズ１１を介して外部へ出射し、車両前方に照射される。

【0013】

物体検知センサ１３は、パルス状のレーザ光（センサ光）を車両前方の広範囲に走査しながら出射し、このレーザ光が対象体の表面で反射して得られる反射光を検出することにより、対象体の形状や対象体との相対距離を検出するものである。本実施形態では、物体検知センサ１３として、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging／Laser Imaging Detection and Ranging）装置を用いる。本実施形態の物体検知センサ１３から出射するレーザ光は、例えば７５０ｎｍ～１．５μｍ程度の近赤外波長のレーザ光である。

【0014】

光センサ１４は、物体検知センサ１３の前面側など物体検知センサ１３から出射するレーザ光の一部が入射し得る位置に設けられており、入射するレーザ光を検出してその強度に応じた検出信号をコントローラ１７へ出力する。

【0015】

光学フィルタ１５は、特定波長の光を透過させてそれ以外の波長の光を減衰させるバンドパスフィルタである。本実施形態の光学フィルタ１５としては、物体検知センサ１３のレーザ光の波長に対応する光を透過させ、それ以外の波長、特にヒータ１６から発せられる遠赤外波長（例えば３．０μｍ～１ｍｍ）の光を減衰させるように設定されたバンドパスフィルタが用いられる。

【0016】

ヒータ１６は、アウターレンズ１１への着雪等を防ぐために熱を発生させるためのものである。ヒータ１６は、例えば図示のようにアウターレンズ１１の内側であって、少なくとも物体検知センサ１３のレーザ光の出射範囲に対応する範囲に配置される。このヒータ１６としては、少なくとも物体検知センサ１３の出射するレーザ光に対する透明度が高い導電膜を用いられる。例えば、特開２０１７－１３３０７９号公報に記載されている導電性及び広帯域での光透過性の高いＺｎＯ膜を用いてヒータ１６を構成することが好ましい。

【0017】

コントローラ１７は、ランプユニット１２の点消灯を制御するとともに、ヒータ１６の動作を制御する。コントローラ１７は、ランプユニット１２、光センサ１４、ヒータ１６の各々と接続されている。このコントローラ１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するコンピュータを用い、このコンピュータにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって実現される。

【0018】

図２は、車両用灯具の動作制御に係る構成を説明するためのブロック図である。図示のように、物体検知センサ１３は、発光部３１、受光部３２及び制御回路３３を含んで構成されている。また、コントローラ１７は、ヒータ駆動装置４０とランプ駆動装置５０を含んで構成されている。ヒータ駆動装置４０は、出光時期検出部４１及び駆動電圧出力部４２を含んで構成されている。

【0019】

物体検知センサ１３の発光部３１は、レーザ光を二次元方向ないし三次元方向に走査しながら出射する。この出射されたレーザ光の一部は光センサ１４によって検出される。光センサ１４の位置は、発光部３１によるレーザ光の走査に影響を与えない位置とすることが好ましい。出射されたレーザ光は、光学フィルタ１５及びヒータ１６を透過して外部へ出射し、対象体２によって反射される。

【0020】

物体検知センサ１３の受光部３２は、対象体２による反射光を受光してその大きさに応じた検出信号を出力する。制御回路３３は、発光部３１の動作を制御するとともに、受光部３２によって受光される反射光の強度やそのタイミングに基づいて対象体２との相互距離や対象体２の形状などを含む距離画像を生成する。生成された距離画像のデータは図示しない上位装置へ供給される。

【0021】

ヒータ駆動装置４０は、ヒータ１６の動作制御を行う。ランプ駆動装置５０は、ランプユニット１２の点消灯を制御する。

【0022】

ヒータ駆動装置４０の出光時期検出部４１は、光センサ１４の検出信号に基づいて、物体検知センサ１３から出射するレーザ光の出光期間の立ち上がりエッジ（出光時期）を検出する。駆動電圧出力部４２は、出光時期検出部４１によって検出されるレーザ光の立ち上がりエッジに対応して前記ヒータへの駆動電圧の供給を開始する。

【0023】

図３（Ａ）は、ヒータの駆動電圧波形の一例を示す図である。図３（Ｂ）は、物体検知センサ１３から出射するレーザ光の光強度波形の一例を示す図である。図３（Ｃ）は、物体検知センサ１３において受光される光の光強度波形の一例を示す図である。

【0024】

図３（Ｂ）に示すように、物体検知センサ１３から出射するレーザ光は、一定周期で間欠的に繰り返し出射される。このレーザ光のパルス幅Ｗや繰り返し周期Ｔは、距離分解能や最大検出距離などに応じて適宜設定されるものであり、例えば距離分解能を７５ｃｍであればパルス幅Ｗが５ｎｓに設定され、最大検出距離が２００ｍであれば内部処理時間等を含め繰り返し周期Ｔが４０ｍｓ（２５Ｈｚに相当）に設定される。また、図３（Ｃ）に示すように、反射光を検出する際の誤検出を防ぐために、レーザ光の出射時期から一定期間内の反射光を無視する期間である受信ブランク期間Ｂが設けられる。この受信ブランク期間Ｂは、例えばレーザ光の出光時期を始点として１０ｎｓの期間が設定される。

【0025】

このような物体検知センサ１３の動作に対して、ヒータ駆動装置４０の出光時期検出部４１は、光センサ１４から出力される検出信号を用いてレーザ光の立ち上がりエッジを検出する。この検出された立ち上がりエッジに対応して、図３（Ａ）に示すように駆動電圧出力部４２によりヒータ１６への駆動電圧の供給が開始される。図示のように、駆動電圧はレーザ光が出射される毎に繰り返し供給される。この繰り返し回数を増減し、あるいは供給を間欠的にすることによってヒータ１６の温度を制御することができる。

【0026】

これにより、ヒータ１６への駆動電圧の供給開始に伴ってエネルギーが電磁放射されることによるノイズ（図３（Ｃ）中、スパイク状に示される波形）が物体検知センサ１３の受信部３２に飛び込んだとしても、上記した受信ブランク期間内であるので、ノイズとして除去することができる。従って、反射光の光強度が小さい場合でも対象体２を検知することが可能となる。

【0027】

なお、「立ち上がりエッジに対応して」とは、レーザ光の立ち上がりエッジが検出された後、極めて小さい遅延時間を経て駆動電圧の供給が開始されることを意味する。一般には立ち上がりエッジに同期しているとも言えるが、原理上、立ち上がりエッジと駆動電圧の供給の始期が厳密に一致することを意味するものではない。

【0028】

また、図３（Ａ）に示すように、駆動電圧の供給を開始した後、駆動電圧出力部４２は、受信ブランク期間Ｂが経過する以前の適宜の時期に駆動電圧の供給を停止する。図示の例では、受信ブランク期間Ｂの終期とほぼ同じ時期に駆動電圧の供給が停止される。

【0029】

図４（Ａ）は、比較例のヒータの駆動電圧波形の一例を示す図である。図４（Ｂ）は、比較例の物体検知センサ１３から出射するレーザ光の光強度波形の一例を示す図である。図４（Ｃ）は、比較例の物体検知センサ１３において受光される光の光強度波形の一例を示す図である。ここでいう比較例とは、ヒータ１６の駆動電圧を物体検知センサ１３から出射するレーザ光の出光時期と関連付けていない場合の動作例である。

【0030】

図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、ヒータの駆動電圧は、物体検知センサ１３からのレーザ光の出射時期とは連動せずに間欠的に供給されているとする。この場合、図４（Ｃ）に示すように、ヒータの駆動電圧によるノイズ（スパイク状波形）を除去するために、例えばノイズに対応して設定したスレッシュホールドレベルｔｈを設定してとすると、それ以下の光強度で受信される反射光も除外されてしまうことになる。このため、例えば遠方に存在する対象体２を検知できなくなる場合が生じる。

【0031】

図５は、コントローラのヒータ駆動装置による動作の流れを示すフローチャートである。なお、このヒータ駆動装置によるヒータ制御は、例えば、図示しない温度センサ等により検出される環境温度（車両用灯具の周辺温度）が所定の基準値以下となった際に実行されるものとする。

【0032】

ヒータ駆動装置４０の出光時期検出部４１は、光センサ１４の検出信号に基づいて、物体検知センサ１３から出射するレーザ光の出光期間の立ち上がりエッジ（出光時期）を検出する（ステップＳ１１）。

【0033】

次に、ヒータ駆動装置４０の駆動電圧出力部４２は、出光時期検出部４１によって検出されるレーザ光の立ち上がりエッジに対応してヒータへの駆動電圧の始期を設定し（ステップＳ１２）、駆動電圧の供給を開始する（ステップＳ１２）。なお、駆動電圧の終期までの時間は予め定められているものとするが、駆動電圧出力部において適宜設定してもよい。

【0034】

その後、ステップＳ１１へ戻る。それにより、レーザ光の繰り返し周期に対応した周期で間欠的にヒータ１６へ駆動電圧が印加される。

【0035】

図６（Ａ）は、変形実施例のヒータの駆動電圧波形の一例を示す図である。図６（Ｂ）は、変形実施例の物体検知センサ１３から出射するレーザ光の光強度波形の一例を示す図である。図６（Ｃ）は、変形実施例の物体検知センサ１３において受光される光の光強度波形の一例を示す図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、ヒータの駆動電圧は、第１時期のレーザ光の立ち上がりエッジに対応して供給が開始された後、第１時期よりも後に到来する第２時期でのレーザ光の立ち上がりエッジに対応して供給が停止されてもよい。この場合に図示の例では２つ目のレーザ光の出射時期を第２時期としているが、これに限定されず３つ目以降のレーザ光の出射時期を第２時期としてもよい。例えば、１つ目のレーザ光の立ち上がりエッジに対応して駆動電圧の供給を開始し、２つ目のレーザ光には連動させずに駆動電圧の供給を継続し、３つ目のレーザ光の立ち上がりに対応して駆動電圧の供給を停止する、といった動作としてもよい。ヒータの駆動電圧によるノイズは駆動電圧の立ち上がり時（始期）に大きく発生するので、上記のようにレーザ光の立ち上がりエッジに連動して駆動電圧の供給開始時期と停止時期を設定することによっても、ノイズの影響を回避することができる（図６（Ｃ）参照）。

【0036】

以上のような実施形態によれば、ヒータによるセンサへの悪影響を回避可能となる。

【0037】

なお、本開示は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では光センサ１４を用いてレーザ光の立ち上がりエッジを検出していたが、物体検知センサ１３から直接的に立ち上がりエッジを示す信号を得られる場合には当該信号を用いてコントローラ１７の出射時期検出部４１における立ち上がりエッジの検出動作を行ってもよい。

【0038】

また、上記した実施形態ではヒータ駆動装置４０とランプ駆動装置５０を一体化したコントローラ１７を例示していたが、ヒータ駆動装置４０とランプ駆動装置５０とは別体に構成されていてもよい。

【0039】

また、上記した実施形態では車両用灯具の一例として前照灯を示したが車両用灯具はこれに限定されず、例えば尾灯などであってもよい。

【符号の説明】

【0040】

１：車両用灯具、１０：筐体、１１：アウターレンズ、１２：ランプユニット、１３：物体検知センサ、１４：光センサ、１５：光学フィルタ、１６：ヒータ、１７：コントローラ、３１：発光部、３２：受光部、３３：制御回路、４０：ヒータ駆動装置、４１：出光時期検出部、４２：駆動電圧出力部、５０：ランプ駆動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】