CN103118900B - 前照灯装置及其亮度控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有LED作为光源的用于车辆的前照灯装置，该前照灯装置包括状况检测部（33）以及减光控制部（35），所述状况检测部（33）检测前照灯（21、22）的点亮状态，所述减光控制部（35）基于前照灯（21、22）的点亮状态将前照灯（21、22）的亮度减小至大于零的规定值。

Description

前照灯装置及其亮度控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的前照灯装置，更具体地，涉及一种具有可调亮度的前照灯装置以及一种用于前照灯装置的亮度控制方法。
背景技术
所有车辆都要求配备前照灯。有时试图在法律限制范围内改善驾驶员的视野。例如，已知一种AFS（自适应前照明系统），在AFS中，当车辆行驶时，光轴沿着车辆被驾驶员操纵的方向移动。
日本专利申请公告No.2002-193027（JP-A-2002-193027）公开了一种配光控制装置，该配光控制装置在检测到车辆进入注册的控制区时执行为控制区域注册的配光控制。日本JP-A-2002-193027公开了一种考虑到行人和迎面而来的车辆来执行控制的技术，该技术通过将光照射在有许多行人的住宅区的横向拉长区域上使得驾驶员能够容易地看到行人，在昏暗的白天以及夜晚的道路上，比如在森林公路上，自动打开前照灯，以及比如在停车场中减少竖直方向上光量并集中照射车辆的左右两侧。
日本专利申请公告No.2004-291816（JP-A-2004-291816）公开了一种前灯亮度控制装置，当来自正行驶接近所讨论的车辆的其他车辆的前照灯的光过强时，该前灯亮度控制装置产生减光命令以减小其他车辆的前照灯的亮度并且将命令发送至其他车辆。
然而，JP-A-2002-193027中公开的技术问题是由于没有考虑改变前照灯的亮度而不能减少电力消耗。在JP-A-2004-291816中，考虑到如下控制程序，该程序包括所讨论的车辆将使前灯减光的命令发送至其他车辆的步骤以及其他车辆使其前灯减光到不低于作为下限的下限亮度信息的亮度水平的步骤。然而，问题是车辆不能判定是否使其自身的前灯减光。另外，在JP-A-2004-291816中没有有关如何使前灯减光的公开内容。
通常，卤素灯或放电前灯经常用于前照灯，因此难以动态地改变前照灯的亮度。然而，在前照灯中使用具有较高发光效率的LED灯（发光二极管灯）的情况逐渐增加。即使在行驶期间，也能够容易地改变LED的亮度，但是还没有考虑使用LED的前照灯的亮度的可变控制。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种前照灯装置以及一种用于前照灯装置的亮度控制方法，所述前照灯装置能够判定是否使车辆的前照灯减光以便调节亮度。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的前照灯装置，所述前照灯装置具有LED作为光源，所述前照灯装置包括：状况检测部，所述状况检测部检测前照灯的点亮状态；以及减光控制部，所述减光控制部基于所述前照灯的点亮状态将所述前照灯的亮度减小至大于零的规定值。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的前照灯装置的亮度控制方法，所述前照灯装置具有LED作为光源。所述控制方法包括如下步骤：检测前照灯的点亮状态，以及基于所述前照灯的点亮状态将所述前照灯的亮度减小至大于零的规定值。
根据该前照灯装置以及用于前照灯装置的亮度控制方法，由于前照灯的点亮状态被检测，并且基于前照灯的点亮状态，前照灯的亮度被减小至大于零的规定值，因此前照灯的亮度能够被减小以减少电力消耗。
优选地，前照灯装置进一步包括减光可能性判定部，当所述前照灯的亮度被减小规定量时所观察到的环境照度的降低率小于阈值时，所述减光可能性判定部判定能够进行减光。根据该前照灯装置，由于当即使前照灯的亮度被减小规定量环境亮度仍然充足时前照灯被减光，因此前照灯可以适当地减光。
在前照灯装置中，还优选地，减光控制部在法律限制范围内减小前照灯的亮度。还优选地，减光控制部将前照灯的亮度减小至法律限制范围内的下限。
还优选地，前照灯装置进一步包括摄像头，所述摄像头具有在所述车辆前方延伸的光轴，并且所述减光可能性判定部通过将所述前照灯的亮度被减小规定量之前由所述摄像头获取的图像数据中的像素值信息与所述前照灯的亮度被减小所述规定量之后由所述摄像头获取的图像数据中的像素值信息进行比较来判定所述环境照度的降低率是否小于阈值。
在该前照灯装置中，还优选地，所述减光可能性判定部监测所述前照灯的亮度被逐渐减小时获取的所述像素值信息，并且所述减光控制部将所述像素值信息被从亮度减小之前的像素值信息改变了规定百分比时的亮度判定为所述前照灯的亮度。
在该前照灯装置中，还优选地，所述减光可能性判定部基于所述图像数据中的与周围景物的改变相比更可能受到所述环境照度影响的预定区域的像素值信息来判定所述环境照度的降低率是否小于阈值。
在该前照灯装置中，还优选地，所述减光控制部通过减小驱动多个LED的脉宽调制（PWM）信号的占空比来减小所述前照灯的亮度。根据该前照灯装置，由于通过减小驱动LED的PWM信号的占空比能够减小亮度监测区域中的像素值，因此能够减小前照灯的亮度。
在该前照灯装置中，还优选地，所述减光控制部通过关闭多个LED中的一些LED来减小所述前照灯的亮度。
在该前照灯装置中，还优选地，所述状况检测部在所述车辆向左转时检测到所述前照灯的点亮状态，则所述减光控制部仅关闭右侧的前照灯。根据该前照灯装置，由于当车辆向左转时仅右前照灯减光，因此能够在不影响驾驶员的视野的情况下减少电力消耗。
在该前照灯装置中，还优选地，所述状况检测部在所述车辆正在高速公路上行驶且所述前照灯形成行驶光束配光时检测到所述前照灯的点亮状态，则所述减光控制部减小形成近光光束配光的前照灯的亮度。根据该前照灯装置，由于车辆正在高速公路上行驶且所述前照灯形成行驶光束配光（远光束）时能够减小形成近光光束配光的前照灯的亮度，因此能够在不影响驾驶员的视野的情况下减少电力消耗。
在该前照灯装置中，还优选地，所述状况检测部在所述车辆正在雾中行驶且雾灯打开时检测到所述前照灯的点亮状态，则所述减光控制部减小所述前照灯的亮度。当车辆正在雾灯打开的情况下行驶时，由于雾灯提供了足够的亮度，因此前照灯的亮度的减小不会影响驾驶员对车辆的控制。因此，能够在不影响驾驶员安全驾驶的情况下减少电力消耗。
在该前照灯装置中，还优选地，所述状况检测部通过以下事实检测到所述车辆正在雾中行驶：通过对由摄像头获取的所述车辆外部的图像数据进行过滤处理而得到的计算值等于或大于阈值；与预先提供的有雾场景的图像数据相比重合度等于或大于阈值；或者从外部获取的天气信息表明所述车辆正在行驶的区域是有雾的。
如上所述，由于本发明的前照灯装置以及用于前照灯装置的亮度控制方法能够在调节亮度之前判定是否使车辆的前照灯减光，因此能够减少前照灯的电力消耗。
附图说明
在以下参照附图对本发明的示例性实施方式进行的详细说明中将对本发明的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，附图中的相似附图标记指代相似的元件，在附图中：
图1示出了说明本发明的各个实施方式的前照灯装置的总体构型的附图的示例；
图2示出了本发明的各个实施方式的前照灯装置的框图的示例；
图3A和图3B分别示出了本发明的各个实施方式中的左侧前照灯的示意性立体图和常规构型图的示例；
图4示出了本发明的各个实施方式的前照灯装置的功能性框图的示例；
图5示出了说明本发明的第一实施方式中有关减光是否可能的判定的图表的示例；
图6示出了本发明的第一实施方式的前照灯装置使前照灯减光的程序的流程图的示例；
图7示出了在本发明的第二实施方式的前照灯装置中与车辆在十字路口处向左转的照明场景相对应的流程图的示例；
图8示出了在本发明的第二实施方式的前照灯装置中与车辆打开远光束在高速公路上行驶的照明场景相对应的流程图的示例；
图9示出了在本发明的第二实施方式的前照灯装置中与雾灯打开的照明场景相对应的流程图的示例；
图10的视图示出了在本发明的第三实施方式的前照灯装置中亮度监测区域中占空比与像素值之间的关系的示例；以及
图11示出了本发明的第三实施方式的前照灯装置使前照灯减光的程序的流程图的示例。
具体实施方式
下文将参照附图描述用于实施本发明的实施方式。
首先，描述本发明的第一实施方式。图1示出了说明本发明的第一实施方式的前照灯装置的总体构型的附图的示例。第一实施方式的前照灯装置的特征在于：判定车辆所处的场景，并且当场景与预期状况匹配时使前照灯（附图中的灯）减光。应当指出的是，在第一实施方式中，被称为“照度”的由驾驶员和其他人在心理上感觉到的亮度以及被称为“亮度”的前照灯的光源的亮度是两种不同的东西。虽然照度和亮度的物理单位包括流明、勒克斯以及坎德拉，但是“照度”和“亮度”两者均由通用测量方法和单位表示，由于没有特别地需要来限制他们的测量方法和单位。
场景大体上可以分为两种类型：照明场景和可减光场景。照明场景是车辆的灯应该亮着的场景。前照灯装置基于如下事实判定车辆处于灯应当亮着的场景：由摄像头28拍摄的图像是暗的；由照度传感器27检测的照度比规定值低；前照灯的开关打开；或类似事实。
照明场景的具体示例包括：当车辆穿过隧道时以及当车辆在黎明或黄昏行驶时。
由于前照灯装置会自动开启前照灯的开关或者由于驾驶员打开前照灯的开关，前照灯被点亮。当判定出车辆处于照明场景并且前照灯被点亮时，前照灯装置判定车辆是否处于可减光场景。可减光场景是能够减光的状况。基于当前照灯装置改变前照灯的亮度时环境照度是否会显著改变来判定减光是否可能。
实验已知，在黑暗中接通或关闭前照灯对环境照度具有显著影响使得能够在相当远的距离进行视觉识别，然而在明亮的环境中打开或关闭前照灯对环境照度的影响不显著。因而，前照灯装置通过使前照灯减光并且使用摄像头28监测环境照度的变化来判定车辆是否处于可减光场景。
当判定出车辆处于可减光场景时，前照灯装置能够减小前照灯的亮度以减少电力消耗。可减光场景的具体示例包括：当车辆经过明亮的照明隧道时以及当车辆在早晨天亮之后或晚上天黑之前行驶时。通常，前照灯以恒定的亮度被点亮，而不管所处的这种状况下的环境亮度如何。然而，在第一实施方式中，能够减小前照灯的亮度。
图2示出了前照灯装置100的框图的示例。前照灯装置100由控制ECU（电子控制单元）12控制。光控制部11、亮度传感器14以及开关13连接至控制ECU12。光控制部11连接至右前照灯（远光）15、右前照灯（近光）16、左前照灯（远光）18以及左前照灯（近光）17。下文中，右前照灯（近光）16和左前照灯（近光）17简称为“前照灯（近光）21”，并且右前照灯（远光）15和左前照灯（远光）18简称为“前照灯（远光）22”。
图3A和图3B分别示出了左前照灯（近光）17和左前照灯（远光）18的示意性立体图和常规构型图的示例。在车辆中，通常结合多个光源以形成近光束（近光光束配光）和远光束（行驶光束配光）以满足法律、设计和性能要求。在图3A中示出的左前照灯（近光）17和左前照灯（远光）18分别由四个LED和五个LED形成。虽然LED的数目和位置可以根据如上所述的要求而改变，但是当多个LED组合时能够容易地形成期望的配光图案。在图3A的左前照灯（近光）17的四个LED中，LED1至LED3具有相同结构并且LED4具有不同结构。尽管省去了前照灯（远光）22的描述，但五个LED在结构上可以相同或不同。
如图3B的左手侧所示，LED1至3中的每个LED均为聚光式前照灯装置，并且具有投影透镜41、遮蔽部42、反射器43以及LED44。反射器43定位成在遮蔽部42上方延伸并且具有弯曲表面，弯曲表面设计成将来自LED44的绝大多数直射光聚集在遮蔽部42上。
遮蔽部42在大致沿投影透镜41的光轴的位置中形成板状形状。遮蔽部42的上侧上通过例如铝沉淀而形成反射面。遮蔽部42定位成使得反射面位于投影透镜41的后焦点处。因而，来自LED44的大部分光被反射器43反射并且集中至投影透镜41的后焦点处，并且在后焦点处被反射且进入投影透镜41的后侧。然后，光通过投影透镜41大致平行于光轴地投射到车辆前方。
如图3B的右手侧所示，LED4是光扩散用前照灯装置，并且LED4具有其上定位有LED45的基板47以及抛物柱面反射器46，该抛物柱面反射器46与基板47集成在一起并且由抛物柱面的一部分形成。LED45定位在基板47上并且接近抛物柱面反射器46的焦点。由于来自靠近焦点定位的LED45的光当其反射到抛物柱面反射器46上时转换成平行光通量，因此在该状态下射出的光在竖直方向上接近平行光通量并且在横向方向上为扩散光通量。
期望的配光图案能够如上所述通过设计LED1至LED3的反射器43的形状以及遮蔽部42的位置以及LED4的抛物柱面反射器46的形状而获得。
再次参照图2，光控制部11获取来自控制ECU12的控制信号并且控制前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度。光控制部11产生来自电源（未图示）的脉宽调制（以下简称PWM）信号，并且将PWM信号供给至前照灯（近光）21和前照灯（远光）22。前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度能够通过改变PWM信号的占空比而改变。占空比越接近100%，LED发出的光越多，并且前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度越高（越亮）。光控制部11能够单独控制右前照灯（远光）15、右前照灯（近光）16、左前照灯（远光）18以及左前照灯（近光）17中的每个前照灯的亮度。
这里，前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度由法律规定。例如，日本安全标准第32条指出“远光束光线应当让驾驶员看到前方100米距离处的交通障碍物并且具有不大于225000坎德拉的最大总亮度”，并且关于近光束光线指出“当所有的近光束前照灯同时打开时，来自近光束前照灯的光不应当妨碍其他交通主体并且应当让驾驶员在晚上看到前方40米距离处的交通障碍物”。因而，没有有关数值的规定，但是为前照灯（近光）21和前照灯（远光）22两者限定了要提供的亮度的下限。
车辆制造商或前照灯制造商已确定出占空比的下限以便保证装运时的亮度下限，并且已经在光控制部11的ROM（只读存储器）23中记录了占空比的下限。因而，即使控制ECU12请求减小亮度至低于下限的值，光控制部11也不会将PWM信号的占空比控制为低于下限的值，并且在远光束的情况下也不会将PWM信号的占空比控制为高于上限的值。
实际上，车辆制造商或前照灯制造商已将相对于占空比的下限具有足够余量的占空比确定为占空比缺省值，并且已将其记录在光控制部11的ROM23中或类似装置中。占空比的下限以下简称为“下限占空比”并且占空比的缺省值以下简称为“缺省占空比”。因而，光控制部11在记录于ROM23中的下限占空比和缺省占空比之间可变地控制占空比以在法律限制范围内改变亮度。
每个国家都有类似的标准。例如，在美国，FMVSS108为每种类型的光源（光通量）提供了亮度的上限和下限。在欧洲，76/76/ECE提供了有关前照灯的规定。在第一实施方式的前照灯装置100中，根据车辆的目的地国家的法律和法规来确定下限占空比和缺省占空比。
控制ECU12具有CPU（中央处理器）24、RAM（随机存储器）25以及ROM（只读存储器）26，并且另外配备有输入输出接口、ASIC（专用集成电路）、非易失性存储器、板载LAN（局域网）设备等。控制ECU12是例如车体ECU，但只要其具有判定上述场景的资源，控制ECU12也可以是任何类型的ECU。
开关13和亮度传感器14连接至控制ECU12。开关13位于从转向柱延伸的杆状构件的端部，并且当被驾驶员沿规定方向旋转时，打开前照灯（近光）21的开关13。当杆状构件来回操作时，前照灯（远光）22的开关13能够打开和关闭。
当开关13的旋转位置设定在“自动”处时，前照灯（近光）21操作为“conlight”（其也被称为“自动光”）。换句话说，当随后描述的照度传感器27检测到低于规定值的照度时，光控制部11自动打开前照灯（近光）21。
亮度传感器14由例如照度传感器27和摄像头28中的至少一个构成。照度传感器27利用放大器电路放大由光电二极管或光电晶体管光电转换的电信号，并且将放大的信号输出至控制ECU12。照度传感器27位于例如仪表板上，并且当照度传感器27周围的照度减小至规定值之下时输出信号。由于信号意味着下午的晚些时候或晚上或车辆已经进入隧道，所以控制ECU12能够通过请求光控制部11打开前照灯（近光）21而打开前照灯（近光）21，无需驾驶员操作。如上所述，照度传感器27用作能够使控制ECU12检测车辆处于照明场景的传感器。
摄像头28通过光电转换来放大来自诸如CCD（电荷耦合器件）或CMOS（互补金属氧化物半导体）的光电转换元件的光，并且执行A/D（数/模）转换以输出具有规定亮度水平（例如，256个灰度级）的数字图像（红外图像）。摄像头28重复该程序并且将图像数据以规定的帧速率（例如，30至60帧/秒）输出至控制ECU12。
摄像头28用作能够使控制ECU12检测到车辆处于照明场景或可减光场景的传感器。换句话说，控制ECU12基于图像数据中的像素值整体较小的事实检测出有必要打开灯。另外，如下文所述，控制ECU12基于图像数据检测出前照灯（近光）21和前照灯（远光）22能够被减光。
图4示出了前照灯装置100的功能性框图的示例。当CPU24执行存储在ROM26中的程序或通过硬件电路执行时，图4中的每个功能块都能实现。控制ECU12具有照明场景判定部33、减光可能性判定部34以及减光控制部35。照明场景判定部33判定车辆是否处于前照灯（近光）21应当打开的场景中。换句话说，照明场景判定部33检测前照灯的点亮状态。第一实施方式中的判定与在常规“conlight”中的判定相同。
当前照灯（近光）21亮着时，减光可能性判定部34判定减光是否可能。利用由摄像头28获取的图像数据判定减光是否可能。减光可能性判定部34通过使减光控制部35对前照灯（近光）21减光规定量并且对图像数据的亮度进行监测来判定减光是否可能。例如，当占空比减小了几个至数十个百分比时，如果图像数据中的亮度的降低率不大于规定值，则减光可能性判定部34判定出周围很亮使得减光是可能的。结合图5描述判定方法。
当判定出减光是可能的时，减光可能性判定部34请求减光控制部35执行减光。然后，由于减光控制部35使光控制部11减小PWM信号的占空比至下限占空比或略大于下限占空比的值，所以前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度被减小以减少电力消耗。这里，存在如下的减光控制部35减小前照灯（近光）21的亮度的模式。
A.所有LED1至LED4以相同占空比驱动的方面。
B.LED1至LED4中的一些LED被关闭并且LED1至LED4中的其他LED中的一些或所有在必要时以低占空比被驱动的方面。
方面A更加可行，因为LED1至LED4设置成形成期望的配光图案，而当如在方面B中那样一些LED被关闭时，不能实现期望的配光图案。然而，可以考虑到，由于关闭的LED不消耗电力，所以在方面B中对于前照灯（近光）21提供特定水平的照度所必需的电力可能会低于方面A中提供相同照度所必需的电力。另外，由于在第一实施方式中减光可能性判定部34在判定出周围较亮之后执行减光，因此可能会出现没有必要严格地形成期望的配光图案的情况。因此，减光控制部35能够在方面A和方面B这两个方面中的电力消耗较小的方面中执行减光控制。当采用方面B时，车辆制造商或前照灯制造商预先测量LED被关闭时的照度的减小以判定出能够被关闭的LED及其位置。虽然省去了关于前照灯（远光）22的描述，但是相同的原理是适用的。
图5示出了说明有关减光是否可能的判定的图表的示例。摄像头28控制设定值使得光圈和快门速度（曝光时间）能够基于环境照度自动调节，从而能够获得适当的图像数据。因而，即使摄像头28拍摄完全相同风景的图像，取决于设定值，仍可以获得具有不同亮度的图像数据。然而，由于环境的亮度很少快速变化，因此摄像头28的设定值在很短的一段时间内可以被视为恒定的。当环境亮度变化很快时，亮度传感器14可以检测到该变化使减光可能性判定部34进行的关于减光是否可能的判定延迟规定的时间。
尽管以这种方式可以避免摄像头28的设定值的影响，但是摄像头28获取的图像数据在车辆行驶时会不断变化。因而，可能无法判定对当减光控制部35执行减光时观察到的图像数据的影响是由前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度变化所引起还是由拍摄对象的变化所引起。因此，在第一实施方式中，对于照度变化的判定而言，使用图像数据中的拍摄对象不太可能变化的区域。图5示出了由摄像头28获取的图像数据的示例。在该图像数据中包括有一部分发动机罩、车道标线、路面、前面的车辆、风景等。在这些对象中，前面的车辆和风景变化显著，因此不适合用于监测前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度变化的效果。发动机罩不会如此显著变化，但是其位于不可能受前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度变化的影响的位置。因而，车道标线或路面适于减光可能性判定部34对前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度变化的效果进行监测。
由于即使当前面的车辆移动时通常在车辆的正前方也会拍摄到路面，因此，要拍摄的车辆正前方的路面区域能够在图像数据中初步判定。在图5中，该区域用虚线表示。在图5中，该区域用虚线表示。
用于在图像数据中检测车道标线的方法是已知的。具体地，减光可能性判定部34在图像数据中在横向方向上检测边缘并且从通过连接图像数据的竖直方向上的边缘而获得的直线中评估出白线。例如，图像数据的左半边的两条直线之间的区域和图像数据的右半边的两条直线之间的区域均为拍摄到车道标线的区域。减光可能性判定部34对亮度下降的影响进行监测的区域下文中称为“亮度监测区31”。
当图像数据由黑白图像构成时，亮度监测区31中的像素值（密度）介于0（黑）与255（白）之间。在RGB彩色图像的情况下，像素值可转换为亮度值。减光可能性判定部34计算例如每个帧的亮度监测区31中的像素值的平均值，并且判断前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度减小具有什么影响。可以预期，当周围黑暗时，像素值的平均值逐渐减小，并且当周围明亮时，像素值的平均值不会显著改变。
减光可能性判定部34通过将当前照灯（近光）21和/或前照灯（远光）22的亮度减小预定量时亮度监测区域31中的像素值的平均值的变化率与阈值进行比较来判定减光是否可能。能够将阈值判定为当前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度在具有普通隧道的亮度的环境中减小时驾驶员感到黑暗的像素值的平均值的变化率。
变化率=（原平均值-变化后的平均值）/原平均值
如果变化率小于阈值，则判定出减光是可能的。
应当指出的是，尽管前照灯（近光）21和前照灯（远光）22两者的亮度被假定为没有任何区别地减小，但前照灯（远光）22可能免于被减光。这是因为存在如下情况：由于使前照灯（远光）22减光会减小很远距离处的照度，即使亮度监测区31中的照度变化很小，因此使前照灯（近光）21和前照灯（远光）22同样减光不是优选的。
图6示出了前照灯装置100使前照灯（近光）21减光的程序的流程图的示例。当点火开关打开时或当主系统（在混合动力车辆或电动车辆的情况中）接通时，开始图6中的程序。
+
首先，照明场景判定部33判定前照灯（近光）21是否亮着（S10）。如果前照灯（近光）21没有亮着（“否”，在S10中），则判定车辆是否处于前照灯（近光）21应当像在“conlight”中那样亮着的场景中（S20）。在第一实施方中，当由亮度传感器14检测到的环境照度简单地低于规定值时，判定出前照灯（近光）21应当亮着。也能够利用位置信息和地图数据判定出车辆是否处于隧道中。
在前照灯（近光）21应当亮着的场景中（“是”，在S20中），控制ECU12请求光控制部11打开前照灯（近光）21（S30）。换句话说，形成近光束。在前照灯（近光）21不应当亮着的场景中（“否”，在S20中），因为不需要减小前照灯（近光）21的亮度，所以图6中的程序终止。
如果前照灯（近光）21亮着（“是”，在S10中），减光可能性判定部34判定周围是否明亮（S35）。通过改变亮度来进行该判定以判断是否开始关于减光是否可能的判定。使用由亮度传感器14检测的亮度值做出该判定。
如果周围明亮（“是”，在S35中），减光可能性部判定34判定减光是否可能（S40）。如上所述，减光可能性判定部34请求减光控制部35将占空比减小预定量。然后，由于前照灯（近光）21的亮度被减小了一定量，因此减光可能性判定部34通过监测图像数据中的亮度监测区31中的像素值来判定减光是否可能。
如果减光是可能的（“是”，在S40中），则减光可能性判定部34使减光控制部35将前照灯（近光）21减光（S55），因为估计出周围环境是明亮的。如果前照灯（远光）22是亮着的，则前照灯（远光）22也被减光。
因此，由于前照灯（近光）21以下限占空比点亮，因此能够减少电力消耗。即使前照灯（近光）21被减光，但由于周围环境是明亮的，所以驾驶员以及其他车辆的驾驶员不会感到不舒服。
如果减光是不可能的（“否”，在S40中），则减光可能性判定部34不使减光控制部35将前照灯（近光）21减光，因为估计出周围环境是黑暗的。
应当指出，减光可能性判定部34在前照灯（近光）21已经减光之后判定周围环境是否已经变暗（S60），并且如果周围环境已经变暗，则恢复占空比（S70）。因此，前照灯（近光）21的亮度能够在车辆例如在夜间通过隧道之后自动恢复。
如上所述，当判定出车辆处于可减光的场景中时，第一实施方式的前照灯装置100能够通过减小前照灯（近光）21的亮度来减少电力消耗。
接下来描述第二实施方式。在第一实施方式中描述了在简单的照明场景中将前照灯（近光）21减光的前照灯装置100，而在第二实施方式中描述在特定的照明场景中在适于照明场景的方面执行减光的前照灯装置100。
具体的示例包括如下照明场景。
（1）当车辆向左转时
当车辆在十字路口等处向左转同时右和左前照灯（近光）21亮着时，因为右前照灯（近光）16不在驾驶员的视线内，所以右前照灯（近光）16的亮度减小没有显著影响。因而，前照灯装置100能够使右前照灯（近光）16减光至与下限占空比对应的亮度。
（2）当远光束开着的车辆在高速公路上行驶时
在普通的车辆中，当远光束的前照灯（远光）22打开时，近光束的前照灯（近光）21也亮着。在普通公路上保持近光束开着以响应情况的突然变化是有效的，但是在高速公路上远光束开着就足够了。因而，当远光束开着的车辆在高速公路上行驶时，前照灯装置100能够使前照灯（近光）21减光至与下限占空比对应的亮度。
（3）当用户在有雾的白天使用雾灯时
一些驾驶员甚至在白天在雾灯亮着的同时保持前照灯（近光）21也亮着，但是在白天如果雾灯亮着的话，则前照灯（近光）21可以没有必要保持亮着。因而，当用户在有雾的白天使用雾灯时，前照灯装置100能够使前照灯（近光）21减光至与下限占空比对应的亮度。
尽管第二实施方式的功能性框图与图4中的功能性框图相同，但是照明场景判定部33判定车辆是否处于如上（1）至（3）所述的照明场景中。为了判定出照明场景（1），例如，有必要检测出灯亮着，车辆位于十字路口以及车辆正在向左转。车辆在十字路口的事实由如下事实判定：即，由摄像头28获取的图像数据中没有车道标线并且检测到交通信号的事实，以及道路交叉的事实等等。可以互补地使用检测的如下事实：通过道路至车辆的通信检测出车辆接近十字路口的事实，以及从位置信息检测出车辆处于十字路口的左转弯车道中的事实。基于转向灯开关的状态以及转向角等能够判定出车辆向左转的事实。
一些车辆设置有在向左转时额外点亮左转弯灯的功能。当基于转弯灯亮着的事实而判定出场景（1）时，能够更精确地判定出车辆向左转的场景。
照明场景判定部33初步做出用于检测车辆在十字路口向左转的事实的状况列表，并且当满足这些状况的例如80%时可以判定车辆处于照明场景（1）中。为了判定照明场景（2），例如，有必要检测出右和左前照灯（远光）22亮着，检测出由车速传感器检测的车速信息已经高于规定值持续了规定的时间或更长时间。为了判定照明场景（3），例如，有必要检测出前照灯（近光）21亮着，检测出雾灯亮着，以及检测出天气有雾。从雾灯开关来检测雾灯是否亮着。通过当有雾场景的图像包括在由摄像头28获取的图像数据中时执行产生较大（或较小）计算值的过滤处理并且将计算值与阈值比较来检测出天气有雾的事实。可替代地，可以基于与预先提供的有雾场景的图像数据相比的重合度等于或大于阈值的事实来进行检测。可替代地，可以基于通过蜂窝电话网络或通过道路至车辆或车辆至车辆通信而从外部获得的天气信息指示车辆正在行驶的区域有雾的事实来进行检测。照明场景判定部33能够结合使用上述判定方法中的至少两种来判定天气有雾。
图7至图9中的每个图均示出了前照灯装置100使前照灯（近光）21减光的程序的流程图的示例。当点火开关打开时或当主系统（在混合动力车辆或电动车辆的情况中）接通时，开始图7至图9中的程序。
图7示出了与车辆向左转的照明场景（1）对应的流程图。首先，照明场景判定部33判定出前照灯（近光）21亮着（100）。该步骤是所有照明场景共有的。
接着，照明场景判定部33判定转向信号（信号灯开关）是否已经被输入（S110）。
如果转向信号已经输入（“是”，在S110中），则控制ECU12打开由转向信号设定的一侧的转弯灯（S120）。
之后，照明场景判定部33等待直到驾驶员操作方向盘（“否”，在S130中），并且当驾驶员操作方向盘时（“是”，在S130中）判定出车辆处于照明场景（1）中。因此，减光可能性判定部34能够判定减光是否可能，以便如在第一实施方式中的那样开始减光。
具体地，减光可能性判定部34请求减光控制部35将占空比减小预定量。然后，由于前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的亮度减小了一定量，所以减光可能性判定部34通过监测图像数据中的亮度监测区31中的像素值来判定减光是否可能。
如果减光是可能的（“是”，在S140中），由于估测到周围环境是明亮的，则减光可能性判定部34使减光控制部35将右前照灯（近光）16减光（S150）。当前照灯（远光）22亮着时，减光控制部35对右前照灯（近光）16和右前照灯（远光）15二者进行减光。
减光控制部35继续减光直到转向信号返回到中性状态（“否”，在S160中），并且当转向信号返回到中性状态时，完成减光并恢复亮度（S190）。在步骤S160中做出判定以判定出照明场景（1）已经结束。
如上所述，当检测出车辆向左转的照明场景时，由于前照灯装置100在确信驾驶员以及其他车辆的驾驶员将不会有不舒服的感觉之后执行减光，因此能够减少电力消耗。
图8示出了与照明场景（2）对应的流程图，在所述照明场景（2）中，远光束开着的车辆在高度公路上行驶。首先，照明场景判定部33检测出前照灯（近光）21亮着（100）。该步骤对所有照明场景是共有的。
接着，照明场景判定部33检测前照灯（远光）22是否亮着（S210）。如果前照灯（远光）22灭了（“否”，在S210中），则前照灯装置100保持前照灯（近光）21的亮度，因为前照灯（近光）21不应当减光（S250）。
如果前照灯（远光）22亮着（“是”，在S210中），则照明场景判定部33判定车速是否已经高于规定值（例如，50至100km/h）持续了规定的时间（S220），以判定车辆是否在高速公路上行驶。规定的时间大约是例如一分钟到几分钟，因为如果太短的话，则不能与普通公路上的交通信号之间的时间区分开来。
当车速已经高于规定值持续了规定的时间时（“是”，在S220中），则减光可能性判定部34判定出车辆处于照明场景（2）中，因为车辆极可能在高度公路上行驶。因此，减光可能性判定部34能够判定减光是否可能以开始减光。
尽管判定程序与图7中示出的相同，但是减光可能性判定部34仅判定前照灯（近光）21是否能够减光（S230），因为在图8的程序中前照灯（近光）21被减光。如果减光是不可能的（“否”，在S230中），则前照灯（近光）21不会减光。
如果减光是可能的（“是”，在S230中），则减光可能性判定部34使减光控制部35仅将右和左前照灯（近光）21减光（S240），因为前照灯（远光）22提供了足够的照度。
如果减光可能性判定部34判定出车辆不处于照明场景（2）中，则减光可能性判定部34将前照灯（近光）21恢复至原始亮度（S250）。换句话说，如果在步骤S210中判定出前照灯（远光）22灭了，或者如果在步骤S220中判定出车速没有高于规定值持续规定的时间，则减光可能性判定部34使减光控制部35完成减光并且将前照灯（近光）21恢复至原始亮度（S250）。因此，当驾驶员关闭前照灯（远光）22或减速以离开高速公路或进入停车区域时，能够从前照灯（近光）21获得足够的照度。
如上所述，当前照灯装置100检测出远光束开着的车辆在高速公路上行驶的照明场景，则电力消耗能够减少，因为前照灯装置100在确信从前照灯（远光）22获得足够的照度之后执行减光。
图9示出了与雾灯亮着的照明场景（3）对应的流程图。首先，照明场景判定部33检测出前照灯（近光）21亮着（100）。该步骤是所有照明场景共有的。
接着，照明场景判定部33判定雾灯是否亮着（S310）。如果雾灯灭了（“否”，在S310中），则前照灯装置100将前照灯（近光）21保持在当前亮度（S350），因为前照灯（近光）21不应当被减光。
如果雾灯亮着（“是”，在S310中），则判定天气是否有雾（S320），以判定是否由于天气有雾从而雾灯被点亮。
如果天气有雾（“是”，在S320中），则减光可能性判定部34判定出车辆处于照明场景（3）中。因此，减光可能性判定部34能够判定减光是否可能以开始减光。判定程序与图7中的判定程序相同（S330）。
如果减光是可能的（“是”，在S330中），则减光可能性判定部34使减光控制部35将右和左前照灯（近光）21进行减光（S340），因为雾灯提供了足够的照度。如果前照灯（远光）22亮着，则前照灯（远光）22也减光以减少电力消耗。
如果减光可能性判定部34判定出车辆没有处于照明场景（3）中，则减光可能性判定部34将前照灯（近光）21恢复至原始亮度（S350）。换句话说，如果在步骤S310中判定出雾灯灭了，或如果在步骤S320中判定出雾已经消散，则减光可能性判定部34使减光控制部35结束减光以将前照灯（近光）21恢复至原始亮度。因此，当雾已经消散或当雾灯关闭时，驾驶员能够从前照灯（近光）21获得足够的照度。
根据第二实施方式，电力消耗能够以更有效的方式减少，因为在特定的照明场景中以适合于这些照明场景的模式实现了减光。
接下来描述第三实施方式。在第一实施方式和第二实施方式中，前照灯（近光）21的亮度减小至与下限占空比对应的值。虽然下限占空比保证了所需的低亮度，但是当亮度减小至与下限占空比对应的值时，由于人类的眼睛不仅对亮度的绝对值敏感而且对亮度的改变也敏感，所以驾驶员可能会感觉黑暗。因而，在第三实施方式中，将描述在减小前照灯（近光）21的亮度时能够根据环境照度中的亮度变化的影响来改变占空比的前照灯装置100。
图10示出了占空比与亮度监测区31中的像素值之间的关系的示例。尽管在缺省占空比处能够获得法律所要求的亮度或更高的亮度，但是亮度监测区31中的像素值会受到环境照度的影响。如上所述，如果环境是明亮的，则即使缺省占空比恒定，亮度监测区31中的像素值也会较高。
同样，当占空比减小时，亮度监测区31中的像素值减小，但是减小的程度取决于环境照度。换句话说，即使占空比显著减小，环境越亮，环境照度的变化将越小。因此，要确保：当亮度监测区31中的像素值从缺省占空比处获得的亮度监测区31中的像素值的降低率被限制到规定值或更小值（例如，20%至30%）时，驾驶员能够感觉到的亮度变化能够较小。前照灯装置100逐渐减小前照灯（近光）21的亮度并且将像素值的降低率达到规定值时的占空比判定为前照灯（近光）21的控制值。以该方式判定的占空比在下文中称为“亮度减小占空比”。亮度减小占空比总是等于或大于下限占空比。下限占空比≤亮度减小占空比≤缺省占空比。
图11示出了前照灯装置100使前照灯（近光）21减光的程序的流程图的示例。图11中的直到步骤S40的过程与图6中的相同，因此省去其描述。如果在步骤S40中判断减光是可能的（“是”，在S40中），则减光可能性判定部34开始逐渐减小占空比以判定亮度减小占空比（S42）。减光可能性判定部34记录缺省占空比处亮度监测区31中的像素值。
减光可能性判定部34每次将占空比减小例如1%并且监测由摄像头28获得的图像数据中的亮度监测区31中的像素值。然后，减光可能性判定部34判定“亮度监测区中的像素值的降低率是否已经达到规定值”或“占空比是否已经达到下限占空比”（S44）。
减光可能性判定部34继续减小占空比直到步骤S44中的判定是肯定的（S42）。
当步骤S44中的判定是肯定时（“是”，在S44），则减光可能性判定部34将此时的占空比判定为亮度减小占空比（S46）。
减光可能性判定部34请求减光控制部35以该亮度减小占空比来点亮前照灯（近光）21（S48）。如果前照灯（远光）22亮着，则前照灯（远光）22也减光。因此，由于能够基于环境照度减小亮度，所以能够在不使驾驶员感到黑暗的情况下减少电力消耗。后续过程与图6中的相同。
尽管已经基于第一实施方式描述了第三实施方式，但是上述原理也适用于第二实施方式中的照明场景（1）至照明场景（3）中的前照灯（近光）21和前照灯（远光）22的减光。另外，对于照明场景（1）至照明场景（3）中的每个场景，亮度减小占空比可能会变化。
如上所述，该实施方式的前照灯装置100能够从可视性和电力消耗的角度出发动态判定前照灯（近光）21的亮度的最优值。

Claims (11)

1.一种用于车辆的前照灯装置，所述前照灯装置具有LED作为光源，其特征在于所述前照灯装置包括：
状况检测部(33)，所述状况检测部(33)检测前照灯(21、22)的点亮状态；
减光控制部(35)，所述减光控制部(35)基于所述前照灯(21、22)的点亮状态将所述前照灯(21、22)的亮度减小至大于零的规定值，以及
减光可能性判定部(34)，当所述前照灯(21、22)的亮度被减小规定量时所观察到的环境照度的降低率小于阈值时，所述减光可能性判定部(34)判定能够进行减光。
2.根据权利要求1所述的前照灯装置，其特征在于进一步包括：
摄像头(28)，所述摄像头(28)具有在所述车辆前方延伸的光轴，
其中，所述减光可能性判定部(34)通过将所述前照灯(21、22)的亮度被减小规定量之前由所述摄像头(28)获取的图像数据中的像素值信息与所述前照灯(21、22)的亮度被减小所述规定量之后由所述摄像头(28)获取的图像数据中的像素值信息进行比较来判定所述环境照度的降低率是否小于阈值。
3.根据权利要求2所述的前照灯装置，其特征在于：
所述减光可能性判定部(34)监测所述前照灯(21、22)的亮度被逐渐减小时获取的所述像素值信息，并且所述减光控制部(35)将所述像素值信息被从亮度减小之前的像素值信息改变了规定百分比时的亮度判定为所述前照灯(21、22)的亮度。
4.根据权利要求2或3所述的前照灯装置，其特征在于：
所述减光可能性判定部(34)基于所述图像数据中的与周围景物的改变相比更可能受到所述环境照度影响的预定区域的像素值信息来判定所述环境照度的降低率是否小于阈值。
5.根据权利要求1或2或3所述的前照灯装置，其特征在于：
所述减光控制部(35)通过减小驱动多个LED的脉宽调制信号的占空比来减小所述前照灯(21、22)的亮度。
6.根据权利要求1或2或3所述的前照灯装置，其特征在于：
所述减光控制部(35)通过关闭多个LED中的一些LED来减小所述前照灯(21、22)的亮度。
7.根据权利要求1或2或3所述的前照灯装置，其特征在于：
所述状况检测部(33)在所述车辆向左转时检测到所述前照灯(21、22)的点亮状态，则所述减光控制部(35)仅关闭右侧的前照灯(15、16)。
8.根据权利要求1或2或3所述的前照灯装置，其特征在于：
所述状况检测部(33)在所述车辆正在高速公路上行驶且所述前照灯(21、22)形成行驶光束配光时检测到所述前照灯(21、22)的点亮状态，则所述减光控制部(35)减小形成近光光束配光的前照灯(21、22)的亮度。
9.根据权利要求1或2或3所述的前照灯装置，其特征在于：
所述状况检测部(33)在所述车辆正在雾中行驶且雾灯打开时检测到所述前照灯(21、22)的点亮状态，则所述减光控制部(35)减小所述前照灯(21、22)的亮度。
10.根据权利要求9所述的前照灯装置，其特征在于：
所述状况检测部(33)通过以下事实检测到所述车辆正在雾中行驶：
通过对由摄像头(28)获取的所述车辆外部的图像数据进行过滤处理而得到的计算值等于或大于阈值；与预先提供的有雾场景的图像数据相比重合度等于或大于阈值；或者从外部获取的天气信息表明所述车辆正在行驶的区域是有雾的。
11.一种用于车辆的前照灯装置的亮度控制方法，所述前照灯装置具有LED作为光源，其特征在于所述亮度控制方法包括：
检测前照灯(21、22)的点亮状态，
基于所述前照灯(21、22)的点亮状态将所述前照灯(21、22)的亮度减小至大于零的规定值，以及
当所述前照灯(21、22)的亮度被减小了规定量时观察到的环境照度的降低率小于阈值时判定能够进行减光。
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