JP2951184B2 - 車両の前照灯自動配光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等の車両の前照灯
の配光特性を自動的に制御するための装置に関し、特に
道路状態を自動認識して前照灯の照射方向を制御するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車では曲路（コーナ）を走行
する際には、前照灯の照射方向をコーナ側に向けること
が安全運転の面からは好ましい。このため、従来では自
動車のハンドルに連動して前照灯の照射方向を変化さ
せ、コーナ側を照射するようにしたものが提案されてい
る。しかしながら、この方式のものは、ハンドルを実際
に回転させることによって照射方向が変化されるため、
コーナに突入する直前に照射方向をコーナ側に向けるこ
とはできず、運転者がコーナを前もって確認することが
できないという問題がある。特に、Ｓ字路のように、ハ
ンドルを迅速に切り換える運転状態ではこのような問題
が顕著なものとなる。

【０００３】このような問題を解消するため、近年では
前方の道路状態、特に曲路を自動認識して前照灯の照射
方向を制御するようにしたものが提案されている。例え
ば、特開平４−２６０１０６号公報では、自動車にＣＣ
Ｄカメラを装備させ、このＣＣＤカメラで例えば道路の
車線区分用の白線を画像認識し、この認識から得られた
曲路情報に基づいて前照灯の照射方向の曲路に沿って偏
向させようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この自動認識方式によ
る照射方向制御は、実際の道路の曲がり状態に対応して
前照灯の照射方向を決定するため、ハンドル操作以前に
照射方向の制御することができ、ハンドル操作に追従さ
せる方式のものに比較して安全運転の面では優れてい
る。しかしながら、この方式では、ＣＣＤカメラにより
道路の白線を認識して照射方向を制御するものであるた
め、対向車や先行車にかかわらず一方的に照射方向を制
御してしまうことがあり、例えばコーナの先に対向車が
いる場合や、コーナの先の自車の近い前方に先行車がい
る場合でも一義的に照射方向を制御してしまい、結果と
して対向車や先行車を眩惑してしまうことがある。ま
た、前記したＣＣＤカメラによる白線を認識する方式で
は、自車の前照灯光で照明された白線を画像認識してい
るため、認識に充分な照度が得られる範囲は自車の前方
１０〜３０ｍ程度の範囲でしかなく、高速走行時には照
射制御が自車の走行に追従できず、満足する制御が行わ
れないという問題もある。本発明の目的は、自車の前方
の遠い範囲までを認識可能とし、前照灯の照射方向を適
切に制御することが可能な前照灯自動配光装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の前方の
道路状況を撮像する撮像手段と、車両の前照灯光の一部
の照射方向を変化させてその配光特性を変更可能な前照
灯駆動手段と、撮像手段の撮像信号に基づいて道路状況
を認識して前照灯駆動手段を駆動制御する制御手段とを
備えており、かつ制御手段は少なくとも車両前方の道路
の白線と先行車を認識可能な構成とされ、先行車が所定
の領域に存在するときには認識した先行車に基づいて前
記前照灯駆動手段を駆動する制御を行い、先行車が存在
せずあるいは所定の領域以外のときには認識した白線に
基づいて前記前照灯駆動手段を駆動する制御を行うよう
に構成する。

【０００６】

【作用】先行車が所定の領域に存在するときには、先行
車を利用して光照射方向を設定し、先行車が存在せずあ
るいは所定の領域以外のときには白線を利用して光照射
方向を設定することで、道路のコーナ状態に対応した光
照射が実現できるとともに、自車の前方の遠い範囲に対
しても好適な光照射を行うことが可能となる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の前照灯自動配光装置の全体構成を示
す模式的なブロック図である。この制御装置は、道路状
態認識部１と、駆動部２Ａによってその照射方向が変化
可能な前照灯２と、前記道路状態認識部の認識結果に基
づいて前照灯２の照射方向を制御する制御部３とで構成
される。前記道路状態認識部１は、自動車ＣＡＲの前部
の比較的に高い位置、例えばフロントガラスの上縁部に
配置されたＣＣＤカメラ１１を有しており、自車の前方
の道路面を撮像する。また、自車の速度を検出する車速
センサ１２が設けられる。

【０００８】前記ＣＣＤカメラ１１は、図２に示すよう
に、自車の前方を撮像するための結像用の光学系１１１
と、結像される光を赤色光以上の長波長の光（以下、赤
色光と称する）と、赤色光より短い波長の光（以下、青
色光と称する）に分離するビームスプリッタ１１２と、
結像された各分離光を電気信号に変換する一対のＣＣＤ
１１３，１１４とで構成される。前記ビームスプリッタ
１１２は透明基板に干渉膜等を形成した構成とされてお
り、青色光を透過させ、赤色光を反射させるダイクロイ
ックミラーとして構成される。したがって、一方のＣＣ
Ｄ１１３は青色光を検出する青光ＣＣＤとして構成さ
れ、他方のＣＣＤ１１４は赤色光を検出する赤色ＣＣＤ
として構成される。

【０００９】前記前照灯２は自動車のロービームと称さ
れる前照灯に適用されるもので、図３に左右の前照灯の
片側の概略構成を示すように、灯具ボディ２１とレンズ
２２とで灯室を画成し、この灯室内に電球２３が支持さ
れており、この電球２３の背後に配設した主反射鏡２４
により電球光を前照灯の正面に向けて反射させるように
構成される。さらに、この主反射鏡２４と電球２３との
間には、電球の回りに小角度で水平方向に回動可能な副
反射鏡２５が配設されている。また、前記灯具ボディ２
１の一側内にはモータ２６が配設されており、このモー
タ２６によって回転されるクランク２７と前記副反射鏡
２５とが連結ロッド２８により連結されている。

【００１０】このため、モータ２６が所要角度だけ回転
されるとクランク２７および連結ロッド２８を介して副
反射鏡２５が電球の回りに微小角度だけ回動され、電球
２３からの光の一部が反射される方向、即ち前照灯の照
射光の一部の照射方向を左右に変化させることができ
る。また、詳細は省略するが前記クランク２７には照射
方向検出センサとしてのポテンションメータ２９が連結
されており、このポテンションメータ２９の出力により
クランク２７の回動位置、換言すれば副反射鏡２５の回
動位置、更に言えば前照灯２における照射光の一部の照
射方向を検出することが可能となる。なお、前記した副
反射鏡２５やモータ２６等によって前照灯照射方向駆動
部２Ａを構成することになる。

【００１１】前記制御部３はマイクロコンピュータ等で
構成されるコントローラ３１と、このコントローラ３１
の出力により前記前照灯駆動部２Ａのモータ２６を駆動
させるモータドライバ３２とで構成される。前記コント
ローラ３１には、前記道路状態認識部の青、赤の各光の
ＣＣＤ１１３，１１４からの信号と、車速センサ１２の
検出信号が入力される。また、前記前照灯駆動部２Ａに
設けられた照射方向検出センサ２９の検出信号がフィー
ドバック信号として入力される。そして、このコントロ
ーラ３１は、これらの信号に基づいて自車の前方の道路
状態を認識し、かつそのときの照射状態を認識し、これ
に基づいてモータドライバ３２により前照灯２の照射方
向を変化制御するような動作を実行する。

【００１２】以上の構成の本発明装置による前照灯照射
方向制御動作を説明する。先ず、道路状態認識部１で
は、自車の前方の道路をＣＣＤカメラ１１の光学系１１
１により撮像する。そして、ビームスプリッタ１１２で
分離された青光と赤光とをそれぞれ青光ＣＣＤ１１３と
赤光ＣＣＤ１１４で検出し、この検出された信号がコン
トローラ３１に入力されると、コントローラ３１ではＣ
ＣＤカメラ１１の画面上で対応する位置の各ＣＣＤ１１
３，１１４の信号強度、即ち光量を比較する。図４
（ａ）および（ｂ）は青光ＣＣＤ１１３と赤光ＣＣＤ１
１４の各画像を模式的に示す図であり、各図の車線部分
に相当する受光素子から信号が出力される状態を示して
いる。この場合には自車の前方の道路において、道路の
白線を結像したＣＣＤにおける青光と赤光の光量の比Ｒ
ＤＲと、対向車の前照灯（白または黄色）を結像したＣ
ＣＤ素子における青光と赤光の光量の比ＨＬＲと、先行
車の尾灯（赤）を結像したＣＣＤ素子における青光と赤
光の光量の比ＴＬＲとを比較すると、次のような関係が
ある。 ＨＬＲ＞ＴＬＲ …（１−１） ＲＤＲ＞ＴＬＲ …（１−２）

【００１３】また、白線、対向車、先行車を結像した各
ＣＣＤ素子の光量ＲＤＶ，ＨＬＶ，ＴＬＶの間には、 ＨＬＶ＞ＴＬＶ＞ＲＤＶ …（２） の関係がある。したがって、各ＣＣＤにおける青光と赤
光との光量とその比を順次比較することで、自車の前方
に存在する白線、対向車、先行車を認識することが可能
となる。但し、現在のＣＣＤカメラによる画像認識で
は、１００ｍ程度以上の前方の対向車や先行車の灯火に
対しては、結像光が小さくなるために道路標識灯、市街
地の灯火等との区別が困難になり、その確度は多少低下
される。

【００１４】しかしながら、この場合でも、検出された
光がＣＣＤ画面上で移動される速度と、車速センサ１２
から得られる自車の車速とをコントローラ３１において
比較することで、この移動されている検出光の絶対速度
を算出することが可能であり、この検出光の絶対速度が
零の場合には道路標識や市街地の灯火であると判定で
き、一方検出光の絶対速度が零以外の場合には先行車、
或いは対向車であると判定することが可能である。

【００１５】そして、コントローラ３１では、特に白線
を認識したときには、ＣＣＤカメラ１１からの信号をエ
ッジ処理することで、白線の状態を検出することができ
る。このエッジ処理としては、例えば、「コンピュータ
ビジョンによる自動運転システム」（社団法人、自動車
技術会 学術講演会前刷集９２４，１９９２−１０）等
に記載されているものがある。これにより、自車の２０
〜３０ｍ前方の白線状態を認識することができる。

【００１６】また、先行車を認識したＣＣＤカメラ１１
からの信号を利用することで、先行車までの距離を検出
する。即ち、図５に示すように、自車に設けたＣＣＤカ
メラの光学系の焦点距離をｆとし、光軸Ｏの道路面から
の高さをＨとし、この光軸に対して先行車を認識したＣ
ＣＤ素子の光軸からの上方向への長さをｈとする。ま
た、先行車の尾灯ＴＬの高さをＨ′とする（この尾灯の
高さは車種により若干相違するが、本発明における認識
精度からみればその程度の差は大きな影響はない）と、
自車から先行車までの距離Ｄは、 Ｄ＝（Ｈ−Ｈ′）×ｆ／ｈ …（３） となる。例えば、図４に鎖線で示すように、この距離Ｄ
は、ＣＣＤ画面上でのＹ座標に対応することになる。ま
た、詳細な説明は省略するが、この距離Ｄと、先行車を
認識したＣＣＤ素子の光軸からの水平方向の長さを利用
することで、先行車が自車に対して左右いずれかの位置
に、かつどの程度ずれた位置にいるのかを検出すること
ができる。

【００１７】そして、コントローラ３１はＣＣＤカメラ
１１からの信号に基づいて白線、対向車、先行車の認識
を行い、その結果に基づいてモータドライバ３２により
前照灯２の副反射鏡２５を動作させて光照射方向の制御
を行う。この制御に際しては、ここでは「先行車追従モ
ード」と「路面処理モード」の２種類の制御を行うこと
ができるように構成されている。

【００１８】前者の「先行車追従モード」は、先行車を
眩惑しない程度に、先行車が存在する位置に向けて光照
射方向を制御するものである。即ち、先行車を認識する
ことで、後続している自車がこれから走行する道路のコ
ーナ状態が認識できるため、この先行車方向に向けて光
照射方向を制御することで、可及的に遠い前方位置へ向
けての好適な光照射が可能となる。また、後者の「路面
処理モード」は、前記したように道路の白線を認識し、
この白線から道路のコーナ状態を認識し、このコーナの
屈曲点方向に照射方向を制御するものである。図６にそ
の一例を示す。この場合には、自車の３０ｍ前方までの
範囲で好適な光照射が可能となる。

【００１９】次に、実際の照射方向の制御を、図７のフ
ローチャートを参照して説明する。先ず、ＣＣＤカメラ
１１からの信号をコントローラ３１が取り込むと、前記
した式（１−１），（１−２），（２）を利用して対向
車の有無を判定する。対向車が存在する場合には、対向
車に対する眩惑を確実に防止するために、「路面処理モ
ード」を行なう。これにより、自車の前方３０ｍの範囲
での光照射を行う。対向車が存在しない場合には、次に
先行車の有無を判定する。この結果、対向車と先行車が
共に存在しないときには、眩惑のおそれが全くないた
め、ハイビーム用の前照灯（図示せず）を点灯する。

【００２０】一方、先行車が存在している場合には、前
記式（３）に基づいて対向車と自車からの距離と、対向
車が自車の前方の左右いずれの位置にいるのかを認識
し、その上で先行車が第１指定距離範囲（例えば、自車
との間隔が１０〜８０ｍ）にいるか否かを判定する。そ
して、先行車がこの第１指定距離範囲内に存在しておら
ず、遠い前方に存在している場合には、ＣＣＤカメラ１
１の認識画角と先行車との間隔との関係から、この先の
道路が直線に近い状態であると推測できるため、「路面
処理モード」を行う。これは、このような道路状態では
急なコーナが存在しておらず、したがって「路面処理モ
ード」で得られる３０ｍ以内の白線の認識情報に基づい
て照射方向を制御しても安全運転の上で充分な光照射を
行うことができるためである。

【００２１】一方、先行車がこの第１指定距離範囲内に
存在している場合には、前工程で得られた認識結果に基
づいて、更に先行車が第２指定距離範囲（例えば、自車
との間隔が１０〜３０ｍで、自車と同じ車線内の範囲）
に存在しているか否かを判定する。この第２指定距離範
囲に存在していない場合には、先行車の近傍に向けて自
車の前照灯光を照射しても、先行車に与える影響が少な
いため、「先行車追従モード」の処理を行う。これによ
り、先行車を利用して自車がこれから走行する道路を好
適に光照射することが可能となる。

【００２２】また、先行車が第２指定距離範囲内に存在
している場合には、先行車へ影響を与えるおそれが大き
いため、「路面処理モード」を実行する。勿論、この場
合には、先行車との車間間隔からみて比較的に走行速度
が低い状態であることが多いため、自車の前方１０〜３
０ｍの範囲で白線を認識しながら照射方向を制御しても
安全運転に悪い影響を与えることは少なく、好適な照射
方向の制御が可能となる。

【００２３】したがって、道路状況に応じて、白線認識
方式による光照射方向の制御と、先行車を利用した光照
射の制御を行うことで、従来白線認識方式では不充分で
あった自車の前方の遠い範囲についても、その道路状態
にあわせて好適な光照射を行うことができ、安全運転の
面で極めて有効な前照灯の照射方向の制御が実現でき
る。勿論、対向車や先行車を眩惑することがないことは
言うまでもない。

【００２４】なお、ＣＣＤカメラにおいては、ビームス
プリッタをハーフミラーで構成し、各ＣＣＤの前側に赤
フィルタ、青フィルタをそれぞれ設けた構成としてもよ
い。また、前照灯の照射方向を制御する駆動部はカム、
ネジ機構等、種々の構成のものが採用できる。更に、第
１及び第１の指定距離範囲は、実施例の値に限定される
ものではなく、ＣＣＤカメラの感度や自車の前照灯の照
度レベル等応じてその距離範囲を任意に設定することが
可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、車両前方
の道路の白線と先行車を認識して車両の前照灯の照射方
向を制御するように構成され、特に、先行車が所定の領
域に存在するときには認識した先行車に基づいて前記前
照灯駆動手段を駆動する制御を行い、先行車が存在せず
あるいは所定の領域以外のときには認識した白線に基づ
いて前記前照灯駆動手段を駆動する制御を行うように構
成しているので、先行車が所定の領域に存在するときに
は、先行車を利用して光照射方向を設定し、先行車が存
在せずあるいは所定の領域以外のときには白線を利用し
て光照射方向を設定することで、道路のコーナ状態に対
応した光照射が実現できるとともに、自車の前方の遠い
範囲に対しても先行車を眩惑することなく好適な光照射
を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示すブロック構成図であ
る。

【図２】ＣＣＤカメラの構成を示す図である。

【図３】前照灯駆動部の構成を示す概略図である。

【図４】ＣＣＤカメラにおける道路状態の認識方法を説
明するためのＣＣＤ画面の図である。

【図５】先行車との距離を算出する方法を説明するため
の図である。

【図６】路面処理モードによる前照灯照射方向の制御を
説明するための図である。

【図７】本発明の動作を説明するためのフローチャート
である。

【符号の説明】

１ 道路状態認識部 ２ 前照灯 ２Ａ 前照灯駆動部 ３ 制御部 １１ ＣＣＤカメラ １２ 車速センサ ２３ 電球 ２４ 主反射鏡 ２５ 副反射鏡 ３１ コントローラ ３２ モータドライバ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の前方の道路状況を撮像する撮像手
   段と、車両の前照灯光の一部の照射方向を変化させてそ
   の配光特性を変更可能な前照灯駆動手段と、前記撮像手
   段の撮像信号に基づいて道路状況を認識して前記前照灯
   駆動手段を駆動制御する制御手段とを備える前照灯自動
   配光装置において、前記制御手段は少なくとも車両前方
   の道路の白線と先行車を認識可能な構成とされ、先行車
   が所定の領域に存在するときには認識した先行車に基づ
   いて前記前照灯駆動手段を駆動する制御を行い、先行車
   が存在せずあるいは所定の領域以外のときには認識した
   白線に基づいて前記前照灯駆動手段を駆動する制御を行
   うように構成したことを特徴とする車両の前照灯自動配
   光装置。