JP2019172105A - 配光制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することを可能とする。【解決手段】 光束を形成する光源であるＬＥＤアレイ２１ｂと、光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する車載カメラ１２と、車載カメラ１２が撮像した画像に基づき、光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように光源からの光を配光するＥＣＵ１０及び配光制御部２１ａとを備え、ＥＣＵ１０は、遮蔽範囲を、逐次的に更新して設定される画像上の二点の１次元座標を含む平面として定めるものであり、更新設定中の二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、更新設定中の二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が所定時間より長い時間にて変化する場合、遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定める、配光制御装置１。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車両の前照灯に用いられる配光制御装置であって、特にＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）機能を有するものに関する。

自動車等の車両の前照灯は、先行車や対向車の視界を妨げないように走行用前照灯（以下、ハイビームと称す）とすれ違い用前照灯（以下、ロービームと称す）を切替えて用いるところ、車両前方の状況をカメラやソナー、レーダ等に基づき検知することにより、ハイビームとロービームの切り替えを自動的に行うようにする技術が提案されている。

更に、近年では、ハイビームの照射時に前方車両の灯火を検出することにより前方車両の位置を特定し、当該位置にハイビームの光が直接届かない遮蔽領域を造形した配光を行うことにより前方車両の運転者へのグレアを低減するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）機能を有する車両用前照灯がある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１２−１８００５１号公報

しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、上記先行文献１等に開示されるＡＤＢ機能においては前方車両の灯火を検出することで前方車両の位置を特定するところ、道路標識の反射板のようにハイビームの光を反射して一定の輝度を生ずる対象物を前方車両と誤認識して遮蔽領域に含ませてしまう恐れがあり、精度良く前方車両をハイビームから遮蔽することが困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ハイビーム等の光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能な配光制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の側面は、光束を形成する光源と、前記光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように前記光源からの光を配光する配光手段とを備え、前記配光手段は、前記遮蔽範囲を、逐次的に更新して設定される前記画像上の二点の１次元座標を含む平面として定めるものであり、更新設定中の前記二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、更新設定中の前記二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が前記所定時間より長い時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定める、配光制御装置である。

なお、本発明は他の側面として、上記の本発明の側面の配光制御装置の前記光源及び前記配光手段を前照灯として備える車両であってもよい。

以上のような本発明は、光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る配光制御装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の基本的な動作状態を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の基本的な制御動作を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の基本的な動作状態を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の動作のフローチャート 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の制御に基づく動作状態を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の制御動作を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の制御に基づく動作状態を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の比較例による動作状態を説明するための図 本発明の実施の形態に係る配光制御装置の比較例による動作状態を説明するための図

図１は、本発明の実施の形態に係る、四輪自動車に実装される配光制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態の配光制御装置１において、ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、メモリ、通信バス３０を介して他のＥＣＵと通信する通信装置等を有し、入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１からの入力及び車載カメラ１２が撮像した画像を解析することにより前照灯部２０の動作を制御する手段である。入力Ｉ／Ｆ１１は、ハイビーム光源及びロービーム光源の点灯及び切り替えスイッチであって、専用のハードウェアとして設けてもよいし、カーオーディオ、カーナビゲーションシステムの操作スイッチ類等を用いるようにしてもよい。

車載カメラ１２は例えば車両の屋根やウインドシールド近傍に配設され、車両前方の光景を動画像として撮像する手段である。前照灯部２０はＥＣＵ１０及び入力Ｉ／Ｆ１１の制御に基づき動作する自動車の前照灯であって、配光制御部２１ａ及び複数のＬＥＤ光源を横列配置してなるＬＥＤアレイ２１ｂを有するハイビーム光源２１並びにロービーム光源２２を含んで構成される。

なお、図２に示すように、車両Ｃ０に搭載された車載カメラ１２の画角ＡＶは、前照灯部２０のハイビーム光源２１の形成する光束ＢＬを全て含むようにすることが好ましく、これにより車載カメラ１２の車両Ｃ０前方の撮像範囲ＲＶは、少なくとも水平方向においてハイビーム光源２１の照射範囲が含まれる。

以上の構成において、ＬＥＤアレイ２１ｂは本発明の光源に相当し、車載カメラ１２は本発明の撮像手段に相当し、ＥＣＵ１０及び配光制御部２１ａの組み合わせは本発明の配光手段に相当する。

本実施の形態の配光制御装置は、上記の構成を備えたことにより、車載カメラ１２が撮像した、ハイビーム光源２１の光束に含まれる画像を解析して、当該画像に含まれる対象物の速度に基づき先行車両等とその他の対象物とを判別することにより、当該先行車両等を含んだ光束が形成されない遮蔽範囲を含むようにＬＥＤアレイ２１ｂを選択的に点灯して配光する。

すなわち、基本動作として、運転者又は第三者による入力Ｉ／Ｆ１１への入力により前照灯部２０をハイビーム光源２１の動作によりハイビーム状態に設定したのち、車載カメラ１２により車両の前方の光景を撮像する。車載カメラ１２により撮像された動画像はＥＣＵ１０に出力されフレーム単位で解析され、撮像範囲内にある対向車又は先行車である対象車両の、フレーム内における水平方向の位置を特定する。具体例の一としては、図３に示すように予め定められた単数又は処理画素単位毎に画像ＰＶの輝度情報の分布を算出し、輝度が所定の閾値以上にあるものを位置座標として画像ＰＶの水平方向である図中Ｘ軸上にプロットし、自らのメモリ内に記憶する。例においては、先行車両Ｃ１の右端の尾灯ＴＬＲの位置が右側座標Ｘｒ、左端の尾灯ＴＬＬの位置が左側座標Ｘｌ０として、それぞれＸ軸上にプロットされる。

前照灯部２０においては、ＥＣＵ１０が算出した右側座標Ｘｒ及び左側座標Ｘｌ０に基づき、各々の座標に挟まれるＸ軸上の範囲を遮蔽領域として定めＬＥＤアレイ２１ｂにおいて対応するＬＥＤ光源の発光を停止して、他のＬＥＤ光源のみを発光させる制御を行う。これにより、図４に示すように、前照灯部２０のハイビーム光源２１の配光による光束ＢＬは、先行車両Ｃ１を含んだ遮蔽領域ＡＤの左右に隣接する配光領域ＡＬ１及びＡＬ２として選択的に形成され、先行車両Ｃ１へのグレアが抑制される。

次に、図５のフローチャートを参照して、ＥＣＵ１０及び配光制御部２１ａの制御による配光制御装置１の動作を詳しく説明する。上述した基本動作と同様に、ハイビーム光源２１の動作中に車載カメラ１２は車両の前方の光景を撮像し（Ｓ１０）、車載カメラ１２により撮像された動画像からＥＣＵ１０はフレーム単位でＸ軸上における位置座標を抽出する（Ｓ１１）。このとき、図６に示すように、車両Ｃ０の前方に反射板Ｆを有する道路標識がある場合、反射板Ｆが車両Ｃ０の前照灯を反射することにより閾値以上の輝度情報を有することとなる。したがって、図７に示すように、ＥＣＵ１０の解析対象となる画像ＰＶにおいては、先行車両Ｃ１の右側座標Ｘｒと、左側座標Ｘｌ０より左に位置する反射板Ｆの位置が新たな左側座標Ｘｌ１としてＸ軸上にプロットされる。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１にて抽出した左側座標Ｘｌ１のフレーム毎の位置からその時間変化を算出し（Ｓ１２）、予め自らに記憶した所定の閾値との大小を比較する（Ｓ１３）。ここで閾値は、車両Ｃ０に対する画像ＰＶの範囲内にある対象物の相対速度によって定められる。画像ＰＶ内にて車外環境上に固定された対象物（以下、固定対象物と称す）の相対速度は車両Ｃ０の移動速度に応じて定まる一方、先行車両Ｃ１の相対速度は先行車両自らの速度も含んで定まるため、一般に固定対象物の相対速度より小さくなる。本発明は、これに基づき左側座標の時間変化の大小によって先行車両Ｃ１とそれ以外の固定対象物との切り分けを行う。

具体的には、時間変化が閾値未満の場合は、左側座標Ｘｌ１の移動速度は先行車両Ｃ１の速度であると推定できることとなり、この場合ＥＣＵ１０は、Ｓ１１にてプロットした右側座標Ｘｒ及び左側座標Ｘｌ１に基づき遮蔽領域を決定し（Ｓ１４）、ＬＥＤアレイ２１ｂにおいて発光させるＬＥＤ光源を選択して、前照灯部２０のハイビーム光源２１の配光を行う（Ｓ１５）。

この場合は図６に示す道路標識の反射板Ｆの位置が車両Ｃ１の左に隣接する新たな先行車両の位置として含まれ、後述する図９に示す状態に類似した、当該反射板Ｆの位置及び車両Ｃ１の位置を遮蔽領域として含ませる制御動作となる。

一方、時間変化が閾値以上の場合は、左側座標Ｘｌ１の移動速度は先行車両Ｃ１の相対速度より大きいため、固定対象物の相対速度と推定される。これに基づきＥＣＵ１０はＳ１１にてプロットした右側座標Ｘｒ及び基本動作において前回プロットした左側座標Ｘｌ０に基づき遮蔽領域を定め（Ｓ１６）、ＬＥＤアレイ２１ｂにおいて発光させるＬＥＤ光源を選択して、前照灯部２０のハイビーム光源２１の配光を行う（Ｓ１５）。

この場合は図８に示すように、車両Ｃ０が、図６に示す道路標識の反射板Ｆの左側座標Ｘｌ１をプロットしてからの移動距離Ｄ１の間、前照灯部２０のハイビーム光源２１の配光による光束ＢＬは、道路標識の反射板Ｆを除外して先行車両Ｃ１のみを含んだ遮蔽領域ＡＤの左右に隣接する配光領域ＡＬ１及びＡＬ２として選択的に形成された状態を維持する。これ以後はＳ１０に復帰して、以下の各工程を繰り返す。

以上の動作により、前照灯部２０のハイビーム光源２１、車外環境の固定対象物と先行車両とを切り分け先行車両を的確に遮蔽して、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能となる。

なお、比較例として、Ｓ１２〜Ｓ１３による切り分け工程を省略した場合の動作は、以下の様になる。すなわち、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１の動作において、画像ＰＶから右側座標としてＸ軸上にて最も右寄りに検出される右側座標Ｘｒを、左側座標としてＸ軸上にて最も左寄りに検出される左側座標Ｘｌ１をそれぞれプロットする。したがって、これらに基づく遮蔽領域ＡＤにしたがって配光された前照灯部２０のハイビーム光源２１の配光による光束は、図９に示すように、車両Ｃ１の右隣の配光領域ＡＬ１のみにより形成されることとなる。

更に、車両Ｃ０が走行を続けた状態では、図１０に示すように、道路標識の反射板Ｆは車載カメラ１２の撮像範囲から外れることにより、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１の動作において、画像ＰＶから先行車両Ｃ１の左右の尾灯ＴＬＲ及び尾灯ＴＬＬの位置を、右側座標Ｘｒ及び左側座標Ｘｌ０として、再びプロットする。したがって、これらに基づく遮蔽領域ＡＤにしたがって配光された前照灯部２０のハイビーム光源２１の配光による光束は、図１０に示すように、再び先行車両Ｃ１を含んだ遮蔽領域ＡＤの左右に隣接する配光領域ＡＬ１及びＡＬ２として選択的に形成される。

以上の比較例の動作においては、図６に示す反射板Ｆを有する道路標識が車載カメラ１２に撮像された時点で車両Ｃ０が位置Ｙ０から距離Ｄ３まで走行するまでの間に、前照灯部２０のハイビーム光源２１は本来配光されるべき領域を遮蔽させ、且つ、配光領域を変化させることで運転者の視界にフリッカを生じさせてしまう。

これに対し、本実施の形態においては、左側座標のプロットをその時間変化に基づき定めることで、車外環境の固定対象物と先行車両とを切り分け先行車両を的確に遮蔽するとともに、配光領域の変化を抑えて運転者の視界にフリッカを生じさせる恐れを軽減した、安全な走行を実現している。

このように、本発明の実施の形態の配光制御装置によれば、光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能となる。ひいては、車両の前照灯として用いた場合、前方車両へのグレアを抑制しつつ、走行に必要な領域の視界を確保して、安全な走行を行わせることが可能になる。

更に、本実施の形態の配光制御装置によれば、遮蔽範囲の設定を、撮像された画像内の１次元座標における二点のプロットのみによって実行している。これにより、ハードウェア上の構成を簡素化し、ソフトウェア処理の負担が軽減された、低コストな構成にてＡＤＢ機能を実現することが可能となる。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。

上記の説明においては、本発明の配光手段であるＥＣＵ１０は車載カメラ１２が撮像した画像の位置座標としてＸ軸上の左寄りにある左側座標の時間変化を扱うものとしたが、右側座標の時間変化を扱うものとしてもよい。この場合は、対向車両と固定対象物との切り分けや走行車線が右側である道路の走行に対して本発明を適用する場合に好適である。更に、左側座標及び右側座標の両方の時間変化を扱うものとしてもよい。

更に、上記の説明において、本発明の光源はＬＥＤアレイ２１ｂであるとしたが、本発明の光源は、配光手段によって光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように配光されればよく、その他の具体的な構成によって限定されない。したがって単一の光源からの光に対して拡散、屈折、遮蔽等の光学的な処理を施すことにより配光する構成としてもよい。

更に、上記の説明においては、本発明の自動車である車両に組み込んだ例としたが、本発明は、二輪車、船舶、列車、航空機その他の移動体に適用して実施してもよい。

以上のように、本発明は、配光制御装置であって、光束を形成する光源と、前記光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように前記光源からの光を配光する配光手段とを備え、前記配光手段は、前記遮蔽範囲を、逐次的に更新して設定される前記画像上の二点の１次元座標を含む平面として定めるものであり、更新設定中の前記二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、更新設定中の前記二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が前記所定時間より長い時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定めるものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能になるという効果を奏し、例えば四輪自動車等の車両のＡＤＢ機能への適用において有用である。

１ 配光制御装置
１０ ＥＣＵ
１１ 入力Ｉ／Ｆ
１２ 車載カメラ
２０ 前照灯部
２１ ハイビーム光源
２１ａ 配光制御部
２１ｂ ＬＥＤアレイ
２２ ロービーム光源
３０ 通信バス
Ｃ０、Ｃ１ 車両
Ｃ１ 先行車両
Ｄ１ 移動距離
Ｆ 反射板
Ｄ３ 距離
ＡＤ 遮蔽領域
ＢＬ 光束
ＡＬ１、ＡＬ２ 配光領域
ＡＶ 画角
ＰＶ 画像
ＴＬＬ、ＴＬＲ 尾灯
Ｘｌ０、Ｘｌ１ 左側座標
Ｘｒ 右側座標

Claims (1)

1. 光束を形成する光源と、
   前記光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように前記光源からの光を配光する配光手段とを備え、
   前記配光手段は、前記遮蔽範囲を、逐次的に更新して設定される前記画像上の二点の１次元座標を含む平面として定めるものであり、
   更新設定中の前記二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、
   更新設定中の前記二点の１次元座標の少なくともいずれか一方が前記所定時間より長い時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定める、
   配光制御装置。

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