JP2013252796A - 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

車両用前照灯の点灯制御装置、車両用前照灯システム Download PDF

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Abstract

【課題】車間距離が十分に確保されない状況で自車両の前方へ進入する先行車両に対して局所的に警告サインを与えること。
【解決手段】車両用前照灯の点灯制御装置は、自車両の前方の画像に基づいて先行車両を検出する車両検出部、上記画像に基づいて先行車両と自車両との車間距離が車間基準値よりも小さいか否かを判定する車間距離判定部、上記画像に基づいて先行車両と自車両との車幅方向距離が車幅基準値よりも小さいか否かを判定する車幅方向距離判定部、及び車間距離判定部と車幅方向距離判定部による判定結果が肯定的である場合には先行車両の位置に対応した範囲を光照射対象とした配光パターンを設定し、少なくとも車間距離判定部による判定結果が否定的である場合には先行車両の位置に対応した範囲を遮光対象とした配光パターンを設定して車両用前照灯へ出力する配光制御部を備える。
【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、対向車両や先行車両(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、自車両に搭載されたカメラによって前方車両を撮影して得られる画像を用いて前方車両のランプ(テールランプまたはヘッドランプ)の位置を検出し、前方車両の位置が遮光範囲となるようにようにしてハイビームの照射パターンを制御する配光制御技術が種々提案されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。この技術によれば、前方車両へのグレアを抑制するとともに歩行者の早期発見や遠方視認性の向上を図ることができる。
ところで、例えば、複数車線の道路において自車両の走行レーンと隣り合う走行レーンを走行する先行車両が進路変更して自車両の走行レーンへ進入してくる場合がある。このとき、進路変更する先行車両と自車両との車間距離が十分でない場合には、ブレーキ等により自車両の走行速度を落として先行車両との車間距離を確保しなければならず、自車両の運転者をヒヤリとさせる場面が生じる。この場合のように、一般的に先行車両が運転マナーに欠ける挙動を示した場合、いわゆるパッシング(ハイビームの点滅)を行うことにより先行車両の運転者に自制を促すことが考えられる。しかしながら、上記した配光制御技術を適用した前照灯を用いている場合には、先行車両の位置は遮光対象とされており、パッシングを行ったとしても肝心の先行車両の位置にはハイビームが照射されず、先行車両の運転者にパッシングを気づかせることが難しい。他方で、自車両の運転者による手動でパッシングを行うことも考えられる。しかし、この場合には配光制御が解除されて全面的にハイビームが照射されることになるため、運転マナーに欠ける先行車両以外に先行車両や対向車両が存在する場合にはそれらに対してグレアを与えることになり好ましくない。
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、車間距離が十分に確保されない状況で自車両の前方へ進入する先行車両に対して局所的に警告サインを与えることが可能な配光制御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、車両用前照灯による光照射状態を制御するための点灯制御装置であって、(a)カメラにより撮影される自車両の前方の画像に基づいて先行車両を検出する車両検出部と、(b)上記画像に基づいて、自車両の進行方向における先行車両と自車両との車間距離が所定の車間基準値よりも小さいか否かを判定する車間距離判定部と、(c)上記画像に基づいて、自車両の車幅方向における先行車両と自車両との車幅方向距離が所定の車幅基準値よりも小さいか否かを判定する車幅方向距離判定部と、(d)車間距離判定部と車幅方向距離判定部のそれぞれによる判定結果が肯定的である場合には先行車両の位置に対応した範囲を光照射対象とした配光パターンを設定して当該配光パターンに応じた制御信号を生成し、少なくとも車間距離判定部による判定結果が否定的である場合には先行車両の位置に対応した範囲を遮光対象とした配光パターンを設定して車両用前照灯へ出力する配光制御部を含む、車両用前照灯の点灯制御装置である。
かかる構成によれば、車間距離が十分ではない状況で自車両の前方へ移動してくる先行車両が存在する場合に、その先行車両に対して自動的に光照射することにより局所的に警告サインを与えることが可能となる。
上記の点灯制御装置において、車幅方向距離判定部は、車幅基準値として第1車幅基準値とこれより小さい第2車幅基準値を有し、車幅方向距離が第1車幅基準値よりも小さいか否かを判定するとともに車幅方向距離が第2車幅基準値よりも小さいか否かを判定し、配光制御部は、車幅方向距離判定部により車幅方向距離が第1車幅基準値よりも小さいと判定された場合には先行車両の位置に対応した範囲を継続的に光照射するように配光パターンを設定し、車幅方向距離判定部により車幅方向距離が第2車幅基準値よりも小さいと判定された場合には先行車両の位置に対応した範囲を間欠的に光照射するように配光パターンを設定する、ことも好ましい。
これにより、先行車両の自車両に対する接近度合いに応じて段階的に変化する警告サインを与えることが可能となる。すなわち、先行車両が少し進入してきた段階ではいわゆるハイビームにより弱い警告(一次警告)を行い、それでもなお先行車両が進入してきた段階ではいわゆるパッシングによる強い警告(二次警告)を行うことができる。
上記の点灯制御装置においては、車間距離判定部において用いられる車間基準値が前記自車両の車速に応じて増減することも好ましい。
これにより、自車両の車速に対応したより適切な車間基準値を用いて車間距離を判定することが可能となる。
本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、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前照灯を含んで構成される。
これにより、先行車両に対して自動的に光照射することにより局所的に警告サインを与えることが可能な車両用前照灯システムが提供される。
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2(A)は、各光学ユニットの光学的な構成例を示す図である。図2(B)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は、車間距離および車幅方向距離について説明するための図である。 図4(A)〜図4(D)は、カメラにより撮影される画像を模式的に示した図である。 図5は、自車両の車速に応じたセーフティフォワードラインの数値例を示す図である。 図6は、車両用前照灯システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。 図7(A)〜図7(D)は、各配光パターンを模式的に示した図である。
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、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、中央制御部11、一対の光学ユニット20R、20Lを含んで構成されている。なお、カメラ10と中央制御部11が点灯制御装置に相当し、各光学ユニット20R、20Lが車両用前照灯に相当する。
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。
中央制御部11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、車両検出部12、車速検出部13、車間距離判定部14、車幅方向距離判定部15、配光制御部16を備える。
車両検出部12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、前方車両の位置情報を検出する。ここでいう「前方車両」とは、先行車両または対向車両である。
車速検出部13は、車両から得られる車速信号に基づいて自車両の車速(走行速度)を検出する。
車間距離判定部14は、カメラ10から取得した画像に対して画像認識処理を行うことにより、自車両の進行方向における先行車両と自車両との距離(車間距離)が所定の車間基準値よりも小さいか否かを判定する。
車幅方向距離判定部15は、カメラ10から取得した画像に対して画像認識処理を行うことにより、自車両の車幅方向(水平方向)における先行車両と自車両との距離(車幅方向距離)が所定の車幅基準値よりも小さいか否かを判定する。
配光制御部16は、車間距離判定部14と車幅方向距離判定部15のそれぞれによる判定結果が否定的である場合には、前方車両の位置に対応した範囲を遮光対象とした配光パターンを設定してこの配光パターンに応じた制御信号(配光制御信号)を生成し、各光学ユニット20R、20Lへ出力する。また、配光制御部16は、車間距離判定部14と車幅方向距離判定部15のそれぞれによる判定結果が肯定的である場合には、前方車両の位置に対応した範囲を光照射対象とした配光パターンを設定してこの配光パターンに応じた制御信号(配光制御信号)を生成し、各光学ユニット20R、20Lへ出力する。
光学ユニット20L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点灯回路22とマトリクスLED23を有する。同様に、光学ユニット20R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点灯回路22、マトリクスLED23を有する。
LED点灯回路22は、配光制御部16から出力される制御信号に基づいて、マトリクスLED23に含まれる複数のLED(発光ダイオード)に対して駆動信号を供給することにより、各LEDを選択的に点灯させる。
マトリクスLED23は、マトリクス状に配列された複数のLEDを備えており、LED点灯回路22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。
図2(A)は、各光学ユニットの光学的な構成例を示す図である。光学ユニット20Rは、上記したマトリクスLED23の光軸上に配置されたレンズ24をさらに備える。マトリクスLED23から出射した光はレンズ24によって自車両の前方へ投影される。なお、光学ユニット20Lも同様の構成を備える。図2(B)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。マトリクスLED23は、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LED(図中、それぞれ矩形で示す)を備える。複数のLED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。各光学ユニット20L、20R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LED23に備わった複数のLED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。
図3は、車間距離および車幅方向距離について説明するための図である。図3では、2車線道路において右側レーンに自車両が存在し、左側レーンに2台の先行車両が存在する状況を各車両の上側から見た模式的な平面図が示されている。自車両と先行車両との車間距離Lは、自車両の進行方向に沿った相対的な距離が得られればよく、例えば自車両の任意の基準位置(例えば図示のような自車両の前部バンパー位置)と先行車両の任意の基準位置(例えば図示のように先行車両の尾灯位置)の相互間距離により表される。図示の例では、自車両に対してより遠い位置の先行車両との車間距離はL1、より近い位置の先行車両との車間距離はL2である。また、自車両と先行車両との車幅方向距離Wは、自車両の車幅方向に沿った相対的な距離が得られればよく、例えば自車両の任意の基準位置(例えば図示のような自車両の車幅方向中央、便宜的にはカメラ10の設置位置)と先行車両の任意の基準位置(例えば図示のように先行車両の自車両に近い側の1つの尾灯位置)の相互間距離により表される。
図4(A)〜図4(D)は、カメラ10により撮影される画像を模式的に示した図である。本実施形態では、車間距離および車幅方向距離がそれぞれ所定の基準値よりも小さいか否かの判断はいずれもカメラ10により撮影される画像を用いた画像認識処理によって求められる。
まず、車間距離の判断手法について説明する。自車両と先行車両との相互間隔が十分に確保され、自車両の運転者が安全と感じる車間距離である前方安全距離(セーフティフォワードライン)は、自車両の車速(km/h)とセーフティタイム(h)の積で表される。一般にセーフティタイムは2秒間程度であり、このときのセーフティフォワードラインは55.6mとなる。自車両の車速に応じたセーフティフォワードラインの数値例を図5に示す。本実施形態では自車両の車速に応じてセーフティフォワードライン120を設定し、先行車両100の位置がこのセーフティフォワードライン120よりも自車両に近いか否かを判定している。具体的には、図4(A)に示すような画像中における先行車両100の位置座標が画像の上下方向においてセーフティフォワードライン120の位置座標よりも上側であるか下側であるかを判定すればよい。すなわち、セーフティフォワードライン120の値が車間基準値である。
セーフティフォワードライン120を車速に応じて可変に設定するには、例えば車速検出部13によって検出される車速を上記した計算式に当てはめて逐次計算してもよいし、予め用意しておいた車速とセーフティフォワードラインの値との対応関係を示すデータテーブルを逐次参照して求めてもよい。図4(B)に示すように、セーフティフォワードライン120の位置は車速に応じて前後する。カメラ10によって撮影される画像にセーフティフォワードライン120を重ねるときには、自車両の位置からの遠近差に応じて位置補正が必要であるが、これについてはカメラ10のレンズの焦点距離等を考慮して予め補正量を定めておけばよい。このような方法によれば、比較的に簡単な処理で自車両と先行車両との車間距離が所定の車間基準値より小さいか否かを判定することができ、車間距離そのものを直接的に計測する必要がないため装置構成を簡素化できる。
なお、車間距離を直接的に求めてもよく、その場合には例えば以下の方法が考えられる。例えば、先行車両100のナンバープレートとそこに書かれる文字や数字の大きさはどの車両においても同じであるため、画像認識処理によりナンバープレートを検出すれば、ナンバープレート自体や文字等の大小に基づいて車間距離を求めることができる。また、別の方法としては、例えばカメラ10として左右2つのカメラを備えるもの(ステレオカメラ)を用いて左右2つの画像を撮影し、これらを用いて三角測量の原理で車間距離を求めることもできる。
次に、車幅方向距離の判断手法について説明する。本実施形態では、車幅方向距離について予め定めた車幅基準値を画像上に仮想的に重ね合わせ、この車幅基準値を超えて先行車両100の位置が自車両に近づいたか否かを判定する。車幅基準値としては、第1車幅基準値と第2車幅基準値の2つを想定する。第1車幅基準値とは、一般的な車両の車幅と一般的な道路幅を考慮し、人間の感覚上、運転者が安全(安心)と感じる距離であり、一般道では約1.5m、高速道では約1.7mである。なお、ここで示した値は自車両と先行車両のそれぞれの車体側面同士の距離である。この第1車幅基準値を満たす仮想線であるサイドセーフティライン121を画像に重ね合わせると図4(A)に示すようになる。したがって、先行車両100の尾灯位置がこのサイドセーフティライン121よりも中央位置110に近い場合には、車幅方向距離が第1車幅基準値よりも小さいと判定することができる。
また、第2車幅基準値とは、一般的な車両の車幅と一般的な道路幅を考慮し、人間の感覚上、運転者が危険(不安)と感じる距離であり、一般道では約0.75m、高速道では約0.85mである。なお、ここで示した値は自車両と先行車両のそれぞれの車体側面同士の距離である。この第2車幅基準値を満たす仮想線であるサイドデンジャラスライン122を画像に重ね合わせると図4(A)に示すようになる。したがって、先行車両100の尾灯位置がこのサイドデンジャラスライン122よりも中央位置110に近い場合には、車幅方向距離が第2車幅基準値よりも小さいと判定することができる。
なお、カメラ10によって撮影される画像に対してセーフティサイドライン121およびサイドデンジャラスライン122を重ねるときには、自車両の位置からの遠近差に応じて位置補正が必要であるが、これについてはカメラ10のレンズの焦点距離等を考慮して予め補正量を定めておけばよい。このような方法によれば、比較的に簡単な処理で自車両と先行車両との車間距離が所定の車間基準値より小さいか否かを判定することができ、車間距離そのものを直接的に計測する必要がないため装置構成を簡素化できる。
図6は、車両用前照灯システムの動作手順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。
車両検出部12は、カメラ10により撮影される自車両の前方の画像に基づいて前方車両を検出する(ステップS11)。ここでは、前方車両が複数存在する場合にはそれらが全て検出される。
車速検出部13は、自車両から得られる車速信号に基づいて現在の自車両の車速を検出する(ステップS12)。
車間距離判定部14は、車速検出部13によって検出される車速に応じて、カメラ10により撮影された画像中に上記したセーフティフォワードラインを設定する(ステップS13)。
次に、車間距離判定部14は、セーフティフォワードラインを設定した画像に基づいて、自車両の進行方向における先行車両と自車両との車間距離が車間基準値よりも小さいか否かを判定する(ステップS14)。
車間距離が車間基準値よりも小さい場合に(ステップS14;YES)、車幅方向距離判定部15は、カメラ10により撮影された画像に基づいて、車幅方向距離が第1車幅基準値よりも小さいか否かを判定する(ステップS15)。
車幅方向距離が第1車幅基準値よりも小さい場合に(ステップS15;YES)、車幅方向距離判定部15は、カメラ10により撮影された画像に基づいて、車幅方向距離が第2車幅基準値よりも小さいか否かを判定する(ステップS16)。
車幅方向距離が第2車幅基準値よりも小さくない場合には(ステップS16;NO)、配光制御部16は、先行車両の位置に対応した範囲を継続的に光照射するように、すなわちハイビームとなるように配光パターンを設定し(ステップS17)、この配光パターンに応じた配光制御信号を生成して出力する(ステップS19)。例えば、図4(C)に示すように、2台の先行車両100a、100bのうち、先行車両100bがセーフティフォワードライン120よりも自車両に接近し、かつセーフティサイドライン121よりも自車両に接近している状況においては、この先行車両100bの存在する範囲がハイビーム照射され、他方の先行車両100aの存在する範囲は遮光範囲とされる。
一方、車幅方向距離が第2車幅基準値よりも小さい場合には(ステップS16;YES)、配光制御部16は、先行車両の位置に対応した範囲を間欠的に光照射するように、すなわち局所的にパッシングするように配光パターンを設定し(ステップS18)、この配光パターンに応じた配光制御信号を生成して出力する(ステップS19)。例えば、図4(D)に示すように、2台の先行車両100a、100bのうち、先行車両100bがセーフティフォワードライン120よりも自車両に接近し、かつサイドデンジャラスライン122よりも自車両に接近している状況においては、この先行車両100bの存在する範囲が局所的にパッシングされ、他方の先行車両100aの存在する範囲は遮光範囲とされる。なお、この場合には、開始時点から時間が経過するにつれてパッシングの点滅間隔を長くしてもよい。
他方、車間距離が車間基準値よりも小さくない場合(ステップS14;NO)または車幅方向距離が第1車幅基準値よりも小さくない場合(ステップS15;NO)には、配光制御部16は、通常の遮光パターン、すなわち各先行車両の位置に対応した範囲を遮光対象とした配光パターンを設定し(ステップS20)、この配光パターンに応じた制御信号を生成して出力する(ステップS19)。
図7(A)〜図7(D)は、各配光パターンを模式的に示した図である。自車両と先行車両との車間距離が十分である場合、すなわちセーフティフォワードラインよりも先行車両が遠方にいる場合には、図7(A)に示すように先行車両の存在する範囲を遮光範囲とし、それ以外を光照射範囲とした配光パターンが用いられる。次に、自車両に対してセーフティフォワードラインよりも先行車両が近接しており、かつサイドセーフティラインよりも先行車両が近接している場合には、図7(B)に示すように先行車両の存在する範囲を継続的に光照射範囲とした配光パターンが用いられる。これにより、自車両の存在を明確に表す警告を与え、先行車両の運転者に対して危険な運転であることを伝えることができる。
さらに、先行車両がサイドデンジャラスラインよりも近接している場合には、図7(C)に示すように先行車両の存在する範囲を間欠的に光照射範囲とした配光パターン、すなわち局所的なパッシングとした配光パターンが用いられる。これにより、ハイビームによる警告にも関わらず自車両と同じ走行レーンへ進入してくる先行車両の運転者に対して強烈な警告を与えることができる。また、局所的なパッシングとすることで、その後、先行車両との車間距離が十分になったときに、先行車両の存在する範囲を遮光範囲とする通常の配光パターン(図7(D))に戻ることが容易になる。
以上のような本実施形態によれば、車間距離が十分ではない状況で自車両の前方へ移動してくる先行車両が存在する場合に、その先行車両に対して自動的に光照射することにより局所的に警告サインを与えることが可能となる。
また、車幅基準値として2つの値を用いていることにより、先行車両の自車両に対する接近度合いに応じて段階的に変化する警告サインを与えることが可能となる。すなわち、先行車両が少し接近してきた段階ではいわゆるハイビームにより弱い警告(一次警告)を行い、それでもなお先行車両が接近してきた段階ではいわゆるパッシングによる強い警告(二次警告)を行うことができる。
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、上記した実施形態では、セーフティフォワードラインを超えて自車両に近接した先行車両がサイドデンジャラスラインを超えて自車両に近接した場合にこの先行車両に対して局所的にパッシングを行っていたが、自車両のブレーキ動作に連動して局所的なパッシングを開始してもよい。
10:カメラ
11:中央制御部
12:車両検出部
13:車速検出部
14:車間距離判定部
15:車幅方向距離判定部
16:配光制御部
20R、20L:光学ユニット
22:LED点灯回路
23:マトリクスLED
24:レンズ

Claims (4)

  1. 車両用前照灯による光照射状態を制御するための点灯制御装置であって、
    カメラにより撮影される自車両の前方の画像に基づいて先行車両を検出する車両検出部と、
    前記画像に基づいて、前記自車両の進行方向における前記先行車両と前記自車両との車間距離が所定の車間基準値よりも小さいか否かを判定する車間距離判定部と、
    前記画像に基づいて、前記自車両の車幅方向における前記先行車両と前記自車両との車幅方向距離が所定の車幅基準値よりも小さいか否かを判定する車幅方向距離判定部と、
    前記車間距離判定部と前記車幅方向距離判定部のそれぞれによる判定結果が肯定的である場合には前記先行車両の位置に対応した範囲を光照射対象とした配光パターンを設定して当該配光パターンに応じた制御信号を生成し、少なくとも前記車間距離判定部による判定結果が否定的である場合には前記先行車両の位置に対応した範囲を遮光対象とした配光パターンを設定して前記車両用前照灯へ出力する配光制御部と、
    を含む、車両用前照灯の点灯制御装置。
  2. 前記車幅方向距離判定部は、前記車幅基準値として第1車幅基準値とこれより小さい第2車幅基準値を有し、前記車幅方向距離が前記第1車幅基準値よりも小さいか否かを判定するとともに前記車幅方向距離が前記第2車幅基準値よりも小さいか否かを判定し、
    前記配光制御部は、前記車幅方向距離判定部により前記車幅方向距離が前記第1車幅基準値よりも小さいと判定された場合には前記先行車両の位置に対応した範囲を継続的に光照射するように前記配光パターンを設定し、前記車幅方向距離判定部により前記車幅方向距離が前記第2車幅基準値よりも小さいと判定された場合には前記先行車両の位置に対応した範囲を間欠的に光照射するように前記配光パターンを設定する、請求項1に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
  3. 前記車間距離判定部において用いられる前記車間基準値が前記自車両の車速に応じて増減する、請求項1又は2に記載の車両用灯具の点灯制御装置。
  4. 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と、
    前記点灯制御装置によって制御される車両用前照灯、
    を含む、車両用前照灯システム。
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