JP2013043623A - 車両用前照灯の点灯制御装置、車両用前照灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】自車両の前方の曲路に現れる前方車両に対してグレアを与えることを回避する。
【解決手段】車両用前照灯の点灯制御装置は、カメラ４によって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて対象車両のランプから発せられる光が１つだけ存在するか否かを判定するランプ判定部と、画像に基づいてランプの位置に応じた遮光範囲を設定する遮光範囲設定部１２と、自車両の前方に曲路が存在する場合に当該曲路の方向を検出する曲路検出部と、曲路検出部によって検出された曲路の方向に応じて遮光範囲に補正量を付与する遮光範囲補正部１５と、遮光範囲補正部による補正後の遮光範囲に基づいて前照灯３を駆動する前照灯制御部１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前照灯による照射状態を制御する技術に関する。

夜間に車両を走行させる際に、運転者は、基本的に前照灯によりロービームを路面に照射させ、必要に応じてハイビームを照射させることにより車両の前方を確認する。しかしながら、いわゆるカットオフラインより上側に光を照射すると、対向車や先行車（以下、これらを「前方車両」という。）にグレアを与えるおそれがある。このため近年では、前方車両の位置を検出し、これらの存在する位置に光が照射されないようにハイビームの照射パターンを制御し、グレアを抑制する技術が種々提案されている。例えば、特開２０１０−２３２０８１号公報や特開２００９−２２７０８８号公報には、前方車両の位置を検出し、これらの車両に対応する寸法および位置を有するマスク（シェード）を光源の前方に配置し、このマスクを介した光源からの光をプロジェクター（像形成器）によって投影することにより、前方車両へのグレアを抑制する影（カットオフ）を生成する車両用ヘッドランプが開示されている。これらの先行例においては、マスクの形状が可変に構成されており、このマスクの形状に応じて影となる部分が可変に制御される。前方車両は、自車両に搭載されたカメラで撮影される画像を用いて画像認識処理を行うことにより検出される（例えば、特開２００９−２９８３４４号公報）。このようにハイビームの照射パターンを適切に制御することにより、前方車両へのグレアを防止しつつそれ以外のエリアには光を照射できるので、歩行者の早期発見や遠方視認性の向上に寄与することができる。

ところで、上記した先行例では通常、カメラによって撮影される画像から対向車のヘッドランプや先行車のテールランプの光を抽出し、これに基づいて車両の位置を検出している。この状態において、例えば前方車両が曲路にさしかかった場合、あるいは直線路で前方車両が車線変更をした場合などで前方車両と自車両の相対的な位置関係に変化が生じたときには、その変化後の位置関係を検出して配光制御信号を生成し、この配光制御信号に基づいてハイビームの照射パターンが変更されるまでにある程度の時間を要する。このようなタイムラグが発生すると、前方車両のサイドミラーへ一時的にハイビームが入射してしまい、前方車両に少しの間グレアを与えてしまうという不都合がある。

特開２０１０−２３２０８１号公報 特開２００９−２２７０８８号公報 特開２００９−２９８３４４号公報

本発明に係る具体的態様は、前方車両に対してグレアを与えることを回避できる技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の車両用前照灯の点灯制御装置は、（ａ）カメラによって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて前記自車両の前方に存在する対象車両の位置に応じた遮光範囲を設定する遮光範囲設定部と、（ｂ）前記画像に基づいて前記対象車両の水平方向における移動方向を検出する移動方向検出部と、（ｃ）前記移動方向検出部によって検出された前記移動方向に基づいて前記遮光範囲に補正量を付与する遮光範囲補正部と、（ｄ）前記遮光範囲補正部による補正後の前記遮光範囲に基づいて前照灯を駆動する前照灯制御部を備える車両用前照灯の点灯制御装置である。ここで、遮光範囲補正部は、少なくとも前記移動方向の側を拡げるように前記遮光範囲に補正量を付与することが好ましく、更に前記移動方向と逆側を狭めるように前記遮光範囲に補正量を付与することも好ましい。

一般に車両は、進路変更により特定方向へ一旦動き出したらすぐには逆方向へ行かずそのままの方向へ移動を継続する場合が多い。また、対象車両（前方車両）が曲路を進行中の場合に、自車両から見た対象車両の水平方向への移動は特定方向へ継続する場合がほとんどである。そこで、対象車両の水平方向における移動方向（右方向または左方向）を検出し、その検出結果に基づいて予め自車両の前照灯による遮光範囲を補正することにより、自車両と前方車両の相対的な位置関係に変化を生じた際にも前方車両へグレアを与えることを回避することが可能となる。

上記の点灯制御装置は、前記画像に基づいて前記対象車両の水平方向における移動速度を検出する移動速度検出部を更に備え、前記遮光範囲補正部は、前記移動速度検出部によって検出される前記移動速度に応じて前記補正量を増減することも好ましい。

これにより、対象車両の水平方向の移動速度が大きくなるほど遮光範囲に付与される補正量も大きくできるので、遮光範囲をより適切に補正することができる。

上記の点灯制御装置において、前記遮光範囲補正部は、更に前記自車両の車速に応じて前記補正量を増減することも好ましい。

自車両と対象車両との位置関係は車速によって時間的な変動がより大きくなるので、自車両の車速に応じて補正量を増減することで遮光範囲をより適切に補正することができる。

本発明に係る一態様の車両前照灯システムは、上記した車両用前照灯の点灯制御装置と、この点灯制御装置によって制御される車両用の前照灯を含んで構成される。

これにより、自車両と前方車両の相対的な位置関係に変化を生じた際にも前方車両へグレアを与えることを回避可能な車両前照灯システムが得られる。

一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。 ヘッドランプの構成例を示す斜視図である。 配光パターンの制御について説明するための概念図である。 配光パターンの制御について説明するための概念図である。 車両用前照灯システムの制御内容を示すフローチャートである。 対象車両の水平方向における移動速度の検出原理を説明するための図である。 補正量について説明するための図である。 車速係数について説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両用前照灯システムは、自車両に搭載されたカメラ４によって自車両の前方を撮像して得られる画像に基づいて配光パターンを設定して光照射を行うものであり、制御部１とヘッドランプ駆動部２からなる点灯制御装置と、これにより点灯制御されるヘッドランプ３を含んで構成されている。なお、カメラ４も車両用前照灯システムの構成の一部とされてもよい。

制御部１は、画像入力部１１、遮光範囲設定部１２、移動方向検出部１３、移動速度検出部１４、および遮光範囲補正部１５を有する。この制御部１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現される。

画像入力部１１は、所定のタイミングでカメラ４から画像（画像データ）を取得する。なお、カメラ４からアナログ信号で画像が入力される場合には、画像入力部１１はそのアナログ信号をデジタル信号に変換する処理も行う。

遮光範囲設定部１２は、カメラ４によって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより、自車両の前方に存在する対象車両（前方車両）を検出し、この対象車両の位置に応じた遮光範囲を設定する。ここでの対象車両とは、先行車または対向車である。

移動方向検出部１３は、カメラ４によって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより、対象車両の水平方向における移動方向を検出する。

移動速度検出部１４は、カメラ４によって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより、対象車両の水平方向における移動速度を検出する。

遮光範囲補正部１５は、移動方向検出部１３によって検出された対象車両の移動方向に基づいて遮光範囲設定部１２によって設定された遮光範囲に補正量を付与する。概略的にいうと、遮光範囲補正部１５は、移動方向が右方向である場合には遮光範囲の右側を拡げて左側を狭めるように補正量を付与し、移動方向が左方向である場合には遮光範囲の左側を拡げて右側を狭めるように補正量を付与する。このときの補正量については、移動速度検出部１４によって検出された対象車両の移動速度および自車両の車速を加味して増減される。その詳細については後述する。

ヘッドランプ駆動部２は、遮光範囲補正部１５による補正後の遮光範囲に応じたエリアが影となりそれ以外のエリアに光が照射されるようにヘッドランプ３を駆動する。

ヘッドランプ３は、ハイビームを生成するためのハイビームユニット３ａと、ロービームを生成するためのロービームユニット３ｂを有し、ヘッドランプ駆動部２から供給される駆動信号に基づいて光を照射する。本実施形態のヘッドランプ３では、ロービームユニット３ｂは一定のエリアに光を照射し、ハイビームユニット３ａは遮光範囲に応じて選択的に光を照射する。

図２は、ヘッドランプ３のハイビームユニット３ａの構成例を示す分解斜視図である。図２に示す構成例のハイビームユニット３ａは、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ上に配置された投影レンズ２０と、この投影レンズ２０の後側焦点面よりも後方に配置された光源ユニット３０と、投影レンズ２０を所定位置に保持するレンズ保持枠４０と、光源ユニット３０に取り付けられたヒートシンク５０を含んで構成されている。このハイビームユニット３ａは、投影レンズ２０がレンズ保持枠４０に取り付けられ、このレンズ保持枠４０がヒートシンク５０にねじ止め固定されることにより一体化される。光源ユニット３０は、複数の導光レンズ部３１を一体化してなる導光レンズ体３２と、一方向（水平方向）に配列された複数の発光素子３３ａを有し、導光レンズ体３２の後方に配置された発光素子基板３３を含んで構成されている。各発光素子３３ａは、例えば同一構成の白色ＬＥＤ、その他の発光ダイオードやレーザダイオード等である。各発光素子３３ａから放射される光は、導光レンズ体３２によって投影レンズ２０に導かれ、自車両の前方に投影される。このとき、各発光素子３３ａの点灯／消灯を個別に制御することにより、ハイビームの照射エリアを部分的に遮光するなど、配光パターンを自在に制御できる。配光パターンの具体例については後述する。

本実施形態の車両用前照灯システムの構成は以上の通りであり、次にその動作について詳細に説明する。

図３は、自車両の前方に存在する対象車両としての先行車が曲路に差し掛かる場合の車両用前照灯システムによる配光パターンの制御について説明するための概念図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）はいずれも自車両から見た道路状況とそれに対応した配光パターンが模式的に示されている。例えば、図３（Ａ）に示すように自車両の前方に曲がり方向が左方向の曲路が存在し、そこへ対象車両（先行車）１００が差し掛かった場合を考える。この場合、対象車両１００の見かけ上の位置は徐々に左側へ移動していく。このとき、図３（Ｂ）に示すように対象車両１００の位置を基準とした所定範囲を影とする遮光範囲１０１が遮光範囲設定部１２によって設定されるが、そのままでは対象車両１００の水平方向への移動により遮光範囲１０１の再設定が間に合わずに対象車両１００の左側サイドミラーへ自車両からのハイビームが照射され、対象車両１００にグレアを与えてしまう場合がある。そこで、移動方向検出部１３により検出される対象車両１００の移動方向（この場合、左方向）に応じて、遮光範囲補正部１５は、図３（Ｃ）に示すように遮光範囲１００の左側を拡げるように所定の補正量１０２を付与し、かつ遮光範囲１００の右側を狭めるように所定の補正量１０３を付与する。このように、対象車両１００の移動方向を検出し、それに対応する方向へ遮光範囲１０１の幅を予め拡げておくことにより、対象車両１００に対してグレアを与えることを防止できる。また、対象車両１００の移動方向と逆方向については遮光範囲１０１を狭めることにより、必要以上に遮光範囲１０１が大きくなることを回避できる。なお、自車両の前方の曲路の曲がり方向が右方向の場合についても同様である。

図４は、自車両の前方に存在する対象車両としての先行車が進路変更する場合の車両用前照灯システムによる配光パターンの制御について説明するための概念図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）はいずれも自車両から見た道路状況とそれに対応した配光パターンが模式的に示されている。例えば、図４（Ａ）に示すように直線路を走行中の自車両の前方に対象車両（先行車）１００が存在し、この対象車両１００が図４（Ｂ）に示すように右側へ進路変更する場合を考える。この場合、対象車両１００の見かけ上の位置は徐々に右側へ移動していく。このとき、図４（Ｂ）に示すように対象車両１００の位置を基準とした所定範囲を影とする遮光範囲１０１が遮光範囲設定部１２によって設定されるが、そのままでは対象車両１００の水平方向への移動により遮光範囲１０１の再設定が間に合わずに対象車両１００の右側サイドミラーへ自車両からのハイビームが照射され、対象車両１００にグレアを与えてしまう場合がある。そこで、移動方向検出部１３により検出される対象車両１００の移動方向（この場合、右方向）に応じて、遮光範囲補正部１５は、図４（Ｃ）に示すように遮光範囲１００の右側を拡げるように所定の補正量１０２を付与し、かつ遮光範囲１００の右側を狭めるように所定の補正量１０３を付与する。このように、対象車両１００の移動方向を検出し、それに対応する方向へ遮光範囲１０１の幅を予め拡げておくことにより、対象車両１００に対してグレアを与えることを防止できる。また、対象車両１００の移動方向と逆方向については遮光範囲１０１を狭めることにより、必要以上に遮光範囲１０１が大きくなることを回避できる。なお、対象車両１００の進路変更の方向が左方向の場合についても同様である。

次に、上記のような配光制御を実現するための制御内容を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

遮光範囲設定部１２は、カメラ４によって撮像され、画像入力部１１で取り込まれた画像に基づいて画像認識処理を実行することにより対象車両を検出し（ステップＳ１１）、対象車両のランプ位置情報を取得する（ステップＳ１２）。ここでいうランプとは、対象車両が先行車の場合にはテールランプ、対象車両が対向車の場合にはヘッドランプである。

次に、遮光範囲設定部１２は、対象車両のランプ位置情報に基づいて、自車両の配光パターンにおける遮光範囲を演算する（ステップＳ１３）。具体的には、上記した図３に示したように、対象車両１００のランプ位置情報に基づいて、そのランプを中心に両側に遮光範囲が設定される。なお、図３、図４に示した例では対象車両１００の上方については全体的に遮光範囲と設定しているがこの限りではない。

次に、移動方向検出部１３は、カメラ４によって撮像され、画像入力部１１で取り込まれた画像に基づいて画像認識処理を実行することにより、対象車両の移動方向を検出する（ステップＳ１４）。そして、移動方向検出部１３は、対象車両の移動方向を判定する（ステップＳ１５）。

具体的には、移動方向検出部１３は、例えば図６に示すように、ある時刻ｔ１における対象車両の位置（左右ランプ位置）と、それより後の時刻ｔ２における対象車両の位置をそれぞれ検出し、それらの水平方向への移動距離Δｘを抽出する。このΔｘの値が０（あるいは所定値以下）であれば、対象車両は移動していないと判断でき、Δｘの値の絶対値が０（あるいは所定値）より大きければ、対象車両が移動していると判断できる。また、例えば時刻ｔ１における対象車両の位置を原点として、Δｘの値の正負に基づいて移動方向を判断できる。

移動方向が左方向である場合に、移動速度検出部１４は、その対象車両の移動速度を検出する（ステップＳ１６）。具体的には、上記の図６に示したように、Δｘを時間（ｔ２−ｔ１）で除算することにより対象車両の移動速度ｖを求めることができる。

次に、遮光範囲補正部１５は、移動速度検出部１４によって検出された移動速度に応じて遮光範囲を補正するための補正量α、βを決定する（ステップＳ１７）。この補正量は、移動速度が大きいほど大きく設定される。また、遮光範囲補正部１６は、自車両の車速に応じて補正量を増減するための車速係数Ｆを決定する（ステップＳ１８）。この車速係数は、車速が大きいほど大きく設定される。

その後、遮光範囲補正部１５は、車速係数Ｆを補正量に乗算して得られる補正量α×Ｆ、β×Ｆを用いて遮光範囲を補正する（ステップＳ１９）。具体的には、遮光範囲補正部１５は、遮光範囲設定部１２によって設定された遮光範囲に対して、その左側に補正量α×Ｆを加算し、右側に補正量β×Ｆを減算する（図３、図４参照）。

同様に、移動方向が右方向である場合に、移動速度検出部１４は、その対象車両の移動速度を検出する（ステップＳ２０）。次に、遮光範囲補正部１５は、移動速度検出部１４によって検出された移動速度に応じて遮光範囲を補正するための補正量α、βを決定する（ステップＳ２１）。また、遮光範囲補正部１６は、自車両の車速に応じて補正量を増減するための車速係数Ｆを決定する（ステップＳ２２）。

その後、遮光範囲補正部１６は、車速係数を補正量に乗算して得られる補正量α×Ｆ、β×Ｆを用いて遮光範囲を補正する（ステップＳ２３）。具体的には、遮光範囲補正部１６は、遮光範囲設定部１２によって設定された遮光範囲に対して、その右側に補正量α×Ｆを加算し、左側に補正量β×Ｆを減算する（図３、図４参照）。

なお、対象車両の移動がない場合には、遮光範囲補正部１６は、遮光範囲の補正を行わない、すなわち補正量を０とする（ステップＳ２４）。

このようにして適宜補正された遮光範囲が遮光範囲設定部１２から出力されると、この遮光範囲に応じた配光パターンでヘッドランプ３を駆動するための配光制御信号がヘッドランプ駆動部２からヘッドランプ３へ出力される（ステップＳ２５）。この配光制御信号に基づいて、ヘッドランプ３のハイビームユニット３ａに備わった各発光素子３３ａが選択的に点灯されることにより、所望の遮光範囲を有する配光パターンで自車両の前方に光が照射される。

ここで、遮光範囲補正部１５における補正量の決め方について図７および図８を用いて説明する。対象車両の移動方向に応じて付加される補正量は固定値としてもよいが、上記のように移動速度に応じて可変に設定することがより好ましい。これは以下の理由による。すなわち、例えば曲路の曲率が小さい場合には、対象車両の水平方向の移動速度が相対的に大きくなるので、遮光範囲に付与する補正量をより大きくすることが望ましい。逆に、曲路の曲率が大きい場合には補正量をより小さくすることが望ましい。同様に、対象車両が直線路を走行中であっても、移動速度に応じて補正量を増減することが望ましい。この遮光範囲を加減する量は、制御遅れを解消するためのものであるから、対象車両のみかけ上の左右方向への移動がほぼなくなったときに、元々の制御で設定される遮光範囲の幅に合うように設定されるのが好ましい。

そこで、例えば、対象車両の移動速度に基づいて、図７（Ａ）に示すように対象車両の水平方向における移動速度に補正量を比例させて設定することができる。この場合には、移動速度と補正量との関係式を定めておき、その関係式に基づいて随時補正量を決定すればよい。また、図７（Ｂ）に示すように移動速度に対して補正量が段階的に増加するように設定することもできる。この場合には、例えば図７（Ｃ）に示すように曲率と補正量の関係を示すテーブルデータを用意しておき、このテーブルデータを随時参照して補正量を決定すればよい。具体的には、移動速度がｖ１以下の場合には補正量を０、移動速度がｖ１より大きくｖ２以下の場合には補正量をα１およびβ１、移動速度がｖ２より大きくｖ３以下の場合には補正量をα２およびβ２、・・・というように各補正量を決定することができる。テーブルデータを用いることで演算量を低減することができる。

また、上記したように移動速度に応じて可変に設定される補正量は、さらに自車両の車速に応じて増減されることも好ましい。これは、自車両と対象車両との位置関係が自車両と対象車両との相対的な速度によっても変わるからである。

そこで、より簡易に検出可能な自車両の速度を検出し、この速度に応じて以下のように補正量を増減させる。例えば、自車両から得られる車速情報に基づいて、図８（Ａ）に示すように車速Ｖに車速係数を比例させて設定することができる。この場合には、車速Ｖと車速係数との関係式を定めておき、その関係式に基づいて随時補正量を決定すればよい。また、図８（Ｂ）に示すように車速Ｖに対して車速係数が段階的に増加するように設定することもできる。この場合には、例えば図８（Ｃ）に示すように車速Ｖと車速係数の関係を示すテーブルデータを用意しておき、このテーブルデータを随時参照して補正量を決定すればよい。具体的には、車速がＶ１以下の場合には車速係数を０、車速がＶ１より大きくＶ２以下の場合には車速係数をＦ１、車速がＶ２より大きくＶ３以下の場合には車速係数をＦ２、・・・というように各車速係数を決定することができる。テーブルデータを用いることで演算量を低減することができる。

以上のように本実施形態によれば、対象車両の水平方向における移動方向（右方向または左方向）を検出し、その検出結果に基づいて予め自車両の前照灯による遮光範囲を補正することにより、自車両と前方車両の相対的な位置関係に変化を生じた際にも前方車両へグレアを与えることを回避することが可能となる。

また、本実施形態によれば、対象車両の水平方向における移動速度に応じて補正量を増減しているので遮光範囲をより適切に設定することができる。

また、本実施形態によれば、自車両の車速に応じて補正量を増減することで遮光範囲をより適切に補正することができる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明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、ヘッドランプの構造については図２に例示したものに限定されない。

１：制御部
２：ヘッドランプ駆動部（前照灯制御部）
３：ヘッドランプ
３ａ：ハイビームユニット
３ｂ：ロービームユニット
４：カメラ
１１：画像入力部
１２：遮光範囲設定部
１３：移動方向検出部
１４：移動速度検出部
１５：遮光範囲補正部

Claims (6)

1. カメラによって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて前記自車両の前方に存在する対象車両の位置に応じた遮光範囲を設定する遮光範囲設定部と、
   前記画像に基づいて前記対象車両の水平方向における移動方向を検出する移動方向検出部と、
   前記移動方向検出部によって検出された前記移動方向に基づいて前記遮光範囲に補正量を付与する遮光範囲補正部と、
   前記遮光範囲補正部による補正後の前記遮光範囲に基づいて前照灯を駆動する前照灯制御部、
   を含む、車両用前照灯の点灯制御装置。
2. 前記遮光範囲補正部は、少なくとも前記移動方向の側を拡げるように前記遮光範囲に補正量を付与する、請求項１に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
3. 前記遮光範囲補正部は、更に、前記移動方向と逆側を狭めるように前記遮光範囲に補正量を付与する、請求項２に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
4. 前記画像に基づいて前記対象車両の水平方向における移動速度を検出する移動速度検出部を更に備え、
   前記遮光範囲補正部は、前記移動速度検出部によって検出される前記移動速度に応じて前記補正量を増減する、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
5. 前記遮光範囲補正部は、更に、前記自車両の車速に応じて前記補正量を増減する、請求項４に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の車両用前照灯の点灯制御装置と、
   前記点灯制御装置によって制御される車両用の前照灯、
   を含む、車両用の前照灯システム。

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