JP2013109911A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両用前照灯として用いることに適した照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device suitable for use as, for example, a vehicle headlamp.
車両用の前照灯における配光制御技術の先行例として、例えば特許第4720758号公報(特許文献1)に開示された車両用照明装置及び配光制御方法が知られている。この特許文献1に開示された先行例では、雨や雪等によって路面が鏡面状態であるか否かを判定し、路面が鏡面状態である場合には、対向車の領域だけではなく路面に反射した対向車の領域も消灯または減光するように自車両の前照灯による照射範囲を制御することにより対向車へのグレア光を抑制する。 As a prior example of a light distribution control technique in a vehicle headlamp, for example, a vehicle illumination device and a light distribution control method disclosed in Japanese Patent No. 4720758 (Patent Document 1) are known. In the prior example disclosed in Patent Document 1, it is determined whether or not the road surface is in a mirror surface state due to rain, snow, or the like, and when the road surface is in a mirror surface state, it is reflected not only in the area of the oncoming vehicle but also on the road surface. The glare light to the oncoming vehicle is suppressed by controlling the irradiation range of the headlight of the own vehicle so that the area of the oncoming vehicle is also turned off or dimmed.
ところで、上記した先行例においては鏡面反射による対向車へのグレア光は抑制されるが、実際の環境では自車両の前照灯による路面反射光には鏡面反射光だけではなく拡散反射光(乱反射光)も含まれる。例えば、降雨量が少なくときや路面に凹凸が多いときには、拡散反射光の割合が増え、路面上に尾を引いたように筋状の反射光が表れる。そのため、鏡面反射光のみを想定した上記の先行例では、実際の環境において自車両による路面反射光を抑制する効果が不十分となる場合がある。さらに、先行例では対向車の前照灯が路面で鏡面反射して生じた光輝点(正反射点)を検出して配光制御を行っていることから、原理上、自車両の前方に存在する歩行者は検出されない。このため、歩行者に対しては自車両の前照灯から直接的に届く光や反射光により眩しさを与えたままの状態となってしまう。反面、仮に歩行者の存在する領域へまったく光を照射しないという単純な制御を行ったのでは、特に雨天の場合などに歩行者の存在が自車両の運転者には認識しにくい状況となる。なお、このような状況は車両用前照灯の分野に限らず、何らかの対象者に光照射を行うような照明技術一般においても生じ得ることである。 By the way, although the glare light to the oncoming vehicle due to the specular reflection is suppressed in the preceding example, in the actual environment, not only the specular reflection light but also the diffuse reflection light (diffuse reflection) is reflected in the road surface reflection light by the headlight of the own vehicle. Light). For example, when the amount of rainfall is small or the road surface is uneven, the ratio of diffusely reflected light increases, and streak-like reflected light appears as if it has a tail on the road surface. For this reason, in the above-described prior example assuming only specular reflection light, the effect of suppressing road surface reflection light by the host vehicle in an actual environment may be insufficient. Furthermore, in the preceding example, because the headlight of the oncoming vehicle detects the bright spot (regular reflection point) generated by specular reflection on the road surface, light distribution control is performed, so in principle it exists in front of the host vehicle No pedestrians are detected. For this reason, it will be in the state which has given glare to the pedestrian by the light and reflected light which reach directly from the headlamp of the own vehicle. On the other hand, if the simple control of not irradiating light to the area where the pedestrian is present is performed, it becomes difficult for the driver of the own vehicle to recognize the presence of the pedestrian particularly in rainy weather. Such a situation can occur not only in the field of vehicle headlamps but also in general lighting technology in which a certain subject is irradiated with light.
本発明に係る具体的態様は、対象者に眩しさを与えず、かつ対象者の存在を認識しやすくすることが可能な照明技術を提供することを目的の1つとする。 The specific aspect which concerns on this invention makes it one of the objectives to provide the illumination technique which does not give glare to a subject and can make it easy to recognize presence of a subject.
本発明に係る一態様の照明装置は、(a)対象空間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画像認識部と、(b)画像認識部による画像認識結果に基づいて、対象空間に存在する対象者の顔に対応する第1領域と当該対象者の顔より下側の体に対応する第2領域を識別する対象者識別部と、(c)第1領域が相対的に暗くなり、第2領域並びに当該第2領域を対象者の下側方向へ延長した第3領域が相対的に明るくなるように配光制御信号を生成する配光制御部と、(d)配光制御部によって生成された配光制御信号に応じて対象空間へ光を出射する光照射部を含む照明装置である。ここで、「対象空間」とは例えば自車両の前方の空間であり、「対象者」とは例えば歩行者であり、「対象空間の下面」とは例えば路面である。 An illumination device according to an aspect of the present invention includes (a) an image recognition unit that performs image recognition processing based on an image obtained by photographing a target space, and (b) an image recognition result obtained by the image recognition unit. A target area identifying unit that identifies a first area corresponding to the face of the target person existing in the target space and a second area corresponding to the body below the face of the target person, and (c) the first area is relative A light distribution control unit that generates a light distribution control signal so that the second region and the third region obtained by extending the second region in the lower direction of the subject become relatively brighter, and (d) The illumination device includes a light irradiation unit that emits light to a target space in accordance with a light distribution control signal generated by the light distribution control unit. Here, the “target space” is, for example, a space in front of the host vehicle, the “target person” is, for example, a pedestrian, and the “lower surface of the target space” is, for example, a road surface.
上記の照明装置によれば、対象者(例えば歩行者)の顔については相対的に暗くなるように消光または減光され、対象者の顔より下側の体とそこへ至る空間については相対的に明るくなるように強い光が照射されるので、対象者に眩しさを与えず、かつ対象者の存在を認識しやすくすることが可能となる。 According to the illumination device described above, the face of the subject (for example, a pedestrian) is extinguished or dimmed so as to be relatively dark, and the body below the face of the subject and the space leading to it are relatively Therefore, it is possible to make it easy to recognize the presence of the subject without giving glare to the subject.
上記の照明装置において、配光制御部は、光照射部から出射する光が対象空間の下面(例えば路面)で反射して生じる反射光が第2領域に照射されるように配光制御信号を生成することも好ましい。 In the illumination device, the light distribution control unit outputs the light distribution control signal so that the second region is irradiated with the reflected light generated by the light emitted from the light irradiation unit being reflected by the lower surface (for example, the road surface) of the target space. It is also preferable to produce.
それにより、例えば下面が乾燥状態である場合には筋状(線状)に延びて対象者へ至る光を生じさせることができる。また、例えば下面が湿潤状態である場合には下面による反射光を利用することで対象者をより明るく照射して対象者の存在を認識しやすくすることができる。 Thereby, for example, when the lower surface is in a dry state, it is possible to generate light that extends in a line shape (line shape) and reaches the subject. For example, when the lower surface is in a wet state, it is possible to easily recognize the presence of the subject by irradiating the subject more brightly by using the reflected light from the lower surface.
上記の照明装置において、配光制御部は、第1領域、第2領域及び第3領域の周りに存在する領域よりも第2領域及び第3領域が相対的に明るくなるように配光制御信号を生成することも好ましい。 In the illumination device, the light distribution control unit may transmit the light distribution control signal so that the second region and the third region are relatively brighter than the regions existing around the first region, the second region, and the third region. It is also preferable to generate
それにより、対象者に関連する第1〜第3領域のみならずそれ以外の領域にも光を照射する場合においても、対象者の視認性をより良い状態にすることができる。 Thereby, not only the 1st-3rd area | region relevant to a subject but the case where light is irradiated also to the area | region other than that can make a subject's visibility better.
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。以下では本発明を適用した照明装置の一例である車両用照明装置について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, a vehicle lighting device that is an example of a lighting device to which the present invention is applied will be described.
図1は、一実施形態の車両用照明装置の構成を示すブロック図である。図1に示す車両用照明装置は、カメラ10によって自車両の前方の空間(対象空間)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、画像認識部11、ライトスイッチ12、配光制御部13、左側ヘッドランプ14、右側ヘッドランプ15、近赤外線ランプ16を含んで構成されている。なお、カメラ10も車両用照明装置の構成の一部としてもよい。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle lighting device according to an embodiment. The vehicle illumination device shown in FIG. 1 performs light irradiation by setting a light distribution pattern based on an image obtained by imaging a space (target space) ahead of the host vehicle with a
カメラ10は、自車両の所定位置(例えば室内バックミラー付近)に設置されており、自車両の前方の空間を撮影する。本実施形態のカメラ10としては近赤外線の波長範囲にも感度を有する。それにより、例えばロービーム走行時などに可視光だけでは歩行者等に光が十分に届かない場合であっても自車両の前方の空間をより良好に撮影することができる。
The
画像認識部11は、自車両の前方の空間を撮影して得られた画像(画像データ)をカメラ10から取得し、この画像に対して画像認識処理を行うことにより、対象車両や歩行者(対象者)のそれぞれの位置情報を検出する。ここでいう「対象車両」とは、先行車または対向車である。
The
ライトスイッチ12は、自車両の運転席に設置されており、左側ヘッドランプ14および右側ヘッドランプ15の点灯/消灯を指示するために用いられる。
The
配光制御部13は、画像認識部11によって検出される対象車両や歩行者の各位置情報に基づいて、自車両の前方に存在する対象車両や歩行者の位置に応じた配光範囲を設定し、この設定した配光範囲に応じて光が照射されるように左側ヘッドランプ14、右側ヘッドランプ15のそれぞれへ制御信号(配光制御信号)を出力する。この配光制御部13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ものであり、入出力インタフェース(I/O)21と歩行者識別部(対象者識別部)22を有する。
The light
入力力インタフェース21は、画像認識部11から出力される対象車両や歩行者の各位置情報やライトスイッチ12から出力される点灯/消灯状態信号を配光制御部13に取り込む。
The
歩行者識別部22は、自車両の前方に存在する歩行者を考慮した配光範囲を設定するための演算を行う。歩行者識別部22による演算内容の詳細については後述する。
The
左側ヘッドランプ14は、自車両の前方左側に設置され、自車両の前方を照らす光を照射するために用いられるものであり、LEDドライバ31とマトリクスLED32を有する。同様に、右側ヘッドランプ15は、自車両の前方右側に設置され、自車両の前方を照らす光を照射するために用いられるものであり、LEDドライバ33とマトリクスLED34を有する。
The
図2は、ヘッドランプの光学的な構成例を示す図である。図2に示すように、左側ヘッドランプ14は、上記したマトリクスLED32と、このマトリクスLED32の光軸上に配置されたレンズ35を備える。マトリクスLED32から出射した光はレンズ35によって自車両の前方へ投影される。なお、右側ヘッドランプ15も同様の構成を備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical configuration example of the headlamp. As shown in FIG. 2, the
LEDドライバ31は、配光制御部13から出力される制御信号に基づいて、マトリクスLED32に含まれる複数のLED(発光ダイオード)に対して選択的に駆動信号を供給する。同様に、LEDドライバ33は、配光制御部13から出力される制御信号に基づいて、マトリクスLED34に含まれる複数のLEDに対して選択的に駆動信号を供給する。
The
マトリクスLED32は、マトリクス状に配列された複数のLEDを備えており、LEDドライバ31から供給される駆動信号に基づいて複数のLEDが選択的に点灯する。同様に、マトリクスLED34は、マトリクス状に配列された複数のLEDを備えており、LEDドライバ33から供給される駆動信号に基づいて複数のLEDが選択的に点灯する。
The
図3は、マトリクスLEDの概略構成を示す模式的な斜視図である。図3に示すマトリクスLED32(34)は、それぞれ、縦方向および横方向に沿ってマトリクス状に配列された複数のLED36を備える。複数のLED36は、それぞれ独立して点灯/消灯を制御し、かつその照射強度(明るさ)を制御することが可能である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of the matrix LED. The matrix LED 32 (34) shown in FIG. 3 includes a plurality of
近赤外線ランプ16は、左側ヘッドランプ14および右側ヘッドランプ15の内部、もしくは自車両の前方バンパー内などの所定位置に設置されており、自車両の前方の空間へ近赤外光を照射する。この近赤外線ランプ16を用いて補助的に近赤外光を照射することで歩行者等の検出精度がさらに向上する。
The near-
図4は、ヘッドランプによって生成される照射光について模式的に示す図である。図示のように、自車両100の左側ヘッドランプ14および右側ヘッドランプ15によって生成される照射光は、マトリクス状に設定された複数のエリア(図中、それぞれ升目状に表現されたエリア)の各々について自在に光の強度を制御可能である。これは、上記したマトリクスLED32、34のそれぞれに備わった複数のLED36を選択的に点灯し、その光強度を制御することによって実現される。すなわち、本実施形態の車両用照明装置は、例えば前方車両あるいは歩行者が存在する位置に対応するエリアについては光を照らさない状態または光強度を落として光を照らす状態とするなどの細やかな配光制御を実現することができる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing irradiation light generated by the headlamp. As shown in the figure, the irradiation light generated by the
図5は、車両用照明装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って本実施形態の車両用照明装置の動作を詳細に説明する。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the vehicle lighting device. Hereinafter, the operation of the vehicular illumination device of the present embodiment will be described in detail along this flowchart.
まず、カメラ10によって自車両の前方の画像が撮影され、この画像に基づいて画像認識部11では所定の画像認識処理が実行される(ステップS11)。それにより、歩行者が存在すると推測される領域を示す位置情報やその領域における輝度分布などの情報が画像認識部11から配光制御部13へ出力される。
First, an image ahead of the host vehicle is taken by the
配光制御部13は、ライトスイッチ12からの点灯/消灯状態信号に基づいて前照灯スイッチが点灯(ON)状態とされているか否かを判定する(ステップS12)。前照灯スイッチが点灯状態とされていない場合には(ステップS12;NO)、配光制御部13は特段の処理を実行しない。
The light
前照灯スイッチが点灯状態とされている場合に(ステップS12;YES)、配光制御部13は、前照灯を点灯させる(ステップS13)。具体的には、配光制御部13は、左側ヘッドランプ14、右側ヘッドランプ15のそれぞれに制御信号を出力する。これに対応して各LEDドライバ31、33が各マトリクスLED32、34にそれぞれ駆動信号を供給し、自車両の前照灯が点灯状態となる。
When the headlamp switch is turned on (step S12; YES), the light
次に、歩行者識別部22は、画像認識部11から出力される各情報を取得し、これに基づいて自車両の前方に歩行者が存在するか否かを判定する(ステップS14)。
Next, the
自車両の前方に歩行者が存在する場合に(ステップS14;YES)、歩行者識別部22は、歩行者の対象範囲の識別および顔の識別を行う(ステップS15)。図6は、ステップS15の処理内容を説明するための模式図である。図6に示すように、歩行者識別部22は、歩行者110の存在する全体を対象範囲として識別し、かつ顔に対応するエリア111と顔より下の体に対応するエリア112を識別する。
When there is a pedestrian in front of the host vehicle (step S14; YES), the
次に、配光制御部13は、上記のステップS15にて識別した顔に対応するエリア(第1領域)111については消灯(または減灯)するようにし(ステップS16)、かつ体に対応するエリア(第2領域)112とこれを下側へ延長した縦の列のエリア(第3領域)113についてはそれ以外のエリアよりも相対的に照度が大きくなって強調されるように、各LEDドライバ31、33へ制御信号を出力する(ステップS17)。この制御信号に応じて左側ヘッドランプ14、右側ヘッドランプ15のそれぞれが動作することにより、所望の配光状態が実現される。
Next, the light
図7は、ステップS16、S17において実現される配光状態の一例を説明するための模式図である。図7に示すように、歩行者の顔に対応するエリア111については直接的に光が照射されない状態に左側ヘッドランプ14、右側ヘッドランプ15が制御される。具体的には、このエリア111に対応するLED36が消灯状態または減光状態となるように電流値が制御される。これにより、歩行者の顔の位置に対応した減光(または消灯)エリア121が生成される。また、歩行者の体に対応するエリア112とこれを延長したエリア113についてはそれ以外のエリアよりも相対的に照度が大きい状態となるように左側ヘッドランプ14、右側ヘッドランプ15が制御される。具体的には、このエリア111に対応するLED36が点灯状態とされ、かつ電流値が制御される。これにより、自車両から歩行者の顔より下の体の部分へ向けて延びる筋状の強調光エリア122が生成される。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of a light distribution state realized in steps S16 and S17. As shown in FIG. 7, in the
上記したステップS14で否定判断(NO)がなされた場合、または上記したステップS17の処理が完了した場合に、配光制御部13は、ライトスイッチ12からの点灯/消灯状態信号に基づいて前照灯スイッチが消灯(OFF)状態とされたか否かを判定する(ステップS18)。前照灯スイッチが消灯状態とされていない場合に(ステップS18;NO)、配光制御部13は、上記したステップS14に戻ってそれ以降の処理を実行する。一方、前照灯スイッチが消灯状態とされた場合には(ステップS18;YES)、一連の処理が終了する。
When a negative determination (NO) is made in step S14 described above, or when the process of step S17 described above is completed, the light
図8は、本実施形態と比較例のそれぞれにおける配光制御について説明するための模式図である。詳細には、図8(A)は本実施形態における配光状態を自車両および歩行者の側方側から見た模式図を示しており、図8(B)は比較例おける配光状態を自車両および歩行者の側方側から見た模式図を示している。図8(A)に示す本実施形態では、歩行者110の顔の付近については直接的な照射光を消灯または減光することで歩行者110へ眩しさを与えることを低減している。また、歩行者110の顔より下側の体部分については正反射光および拡散反射光の強度を増すことによって、乾燥路の場合には自車両から歩行者110への光のガイドラインが生成されて運転者が歩行者110をより視認しやすくなり、湿潤路の場合には歩行者110に眩しさを与えずに歩行者110の反射強度を上げ、運転者が歩行者110をより視認しやすくなる。正反射光および拡散反射光はそれぞれ直接光に比べてはるかに輝度が小さいため、歩行者110へ与える眩しさは大幅に軽減される。これに対して、図8(B)に示す比較例では、歩行者110を検知していないために歩行者110には直接光が照射され、歩行者110に対して非常に強い眩しさを与えることになる。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining light distribution control in each of the present embodiment and the comparative example. Specifically, FIG. 8A shows a schematic view of the light distribution state in the present embodiment as viewed from the side of the vehicle and the pedestrian, and FIG. 8B shows the light distribution state in the comparative example. The schematic diagram seen from the side side of the own vehicle and a pedestrian is shown. In the present embodiment shown in FIG. 8A, the presence of glare to the
以上のような本実施形態によれば、歩行者の顔については相対的に暗くなるように消光または減光され、対象者の顔より下側の体とそこへ至る空間については相対的に明るくなるように強い光が照射されるので、対象者に眩しさを与えず、かつ対象者の存在を認識しやすくすることが可能となる。 According to the present embodiment as described above, the pedestrian's face is quenched or dimmed so as to be relatively dark, and the body below the subject's face and the space to reach it are relatively bright. Since strong light is irradiated as it is, it becomes possible to make it easy to recognize the presence of the subject without giving glare to the subject.
また、例えば路面が乾燥状態である場合には筋状(線状)に延びて対象者へ至る光を生じさせ、路面が湿潤状態である場合には路面による反射光を利用することで対象者をより明るく照射することにより、対象者の存在を認識しやすくすることができる。 In addition, for example, when the road surface is in a dry state, the target person is generated by generating light that extends in a streak (line shape) to the subject, and when the road surface is wet, the reflected light from the road surface is used. It is possible to make it easier to recognize the presence of the subject.
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、上記した実施形態では本発明を車両用照明装置に適用した場合について説明していたが本発明の適用範囲はこれに限定されず照明装置一般に広く適用することが可能である。その一例としては、防犯警備用サーチライトへの適用が考えられる。この場合、不審者(対象者)を検知し、その不審者へ向けて光の筋が延びるように配光制御することにより、不審者の特定、犯罪行為の抑止などに効果が期待できる。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a vehicular lighting device has been described. However, the scope of the present invention is not limited to this and can be widely applied to lighting devices in general. As an example, it can be applied to a search light for crime prevention security. In this case, by detecting the suspicious person (target person) and controlling the light distribution so that the light line extends toward the suspicious person, an effect can be expected for identifying the suspicious person and suppressing criminal acts.
10:カメラ
11:画像認識部
12:ライトスイッチ
13:配光制御部
14:左側ヘッドランプ
15:右側ヘッドランプ
16:近赤外線ランプ
21:入出力インタフェース(I/O)
22:歩行者識別部
31、33:LEDドライバ
32、34:マトリクスLED
35:レンズ
36:LED
110:歩行者
111:歩行者の顔に対応するエリア
112:歩行者の体に対応するエリア
113:エリア112を下側へ延長した縦の列のエリア
121:光(または消灯)エリア
122:強調光エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Camera 11: Image recognition part 12: Light switch 13: Light distribution control part 14: Left side head lamp 15: Right side head lamp 16: Near-infrared lamp 21: Input / output interface (I / O)
22:
35: Lens 36: LED
110: Pedestrian 111: Area corresponding to the face of the pedestrian 112: Area corresponding to the body of the pedestrian 113: Area of the vertical column extending the
Claims (4)
前記画像認識部による画像認識結果に基づいて、前記対象空間に存在する対象者の顔に対応する第1領域と当該対象者の顔より下側の体に対応する第2領域を識別する対象者識別部と、
前記第1領域が相対的に暗くなり、前記第2領域並びに当該第2領域を前記対象者の下側方向へ延長した第3領域が相対的に明るくなるように配光制御信号を生成する配光制御部と、
前記配光制御部によって生成された前記配光制御信号に応じて前記対象空間へ光を出射する光照射部、
を含む、照明装置。 An image recognition unit that performs image recognition processing based on an image obtained by photographing the target space;
A target person who identifies a first area corresponding to the face of the target person existing in the target space and a second area corresponding to the body below the face of the target person based on the image recognition result by the image recognition unit An identification unit;
The light distribution control signal is generated so that the first region becomes relatively dark, and the second region and the third region obtained by extending the second region in the lower direction of the subject become relatively bright. A light control unit;
A light irradiation unit that emits light to the target space according to the light distribution control signal generated by the light distribution control unit;
Including a lighting device.
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