JP3290757B2 - 自動車用眩光センサ - Google Patents

自動車用眩光センサ

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JP3290757B2 JP13692093A JP13692093A JP3290757B2 JP 3290757 B2 JP3290757 B2 JP 3290757B2 JP 13692093 A JP13692093 A JP 13692093A JP 13692093 A JP13692093 A JP 13692093A JP 3290757 B2 JP3290757 B2 JP 3290757B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の前方に存在す
る先行車又は対向車を識別して自車の前照灯の配光を制
御するための自動車用眩光センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車の前照灯は一般走行時
とすれ違い走行時とによって、照射光束の配光を変更
し、対向車に対する眩光を防止して運転上の安全性を確
保することができる配光可変型前照灯が使用されてい
る。
【0003】しかし、従来の配光可変型前照灯は、配光
の切換を運転者がマニュアルで行っているのが実状であ
り、頻繁に走行条件が異なる路上において自動車の運転
中に前照灯の配光を切換操作することは、運転操作を煩
雑にするものであり、安全運転上好ましいものではなか
った。
【0004】このため、前方に存在する先行車両、或は
対向車両の別を判別して自動車の前照灯の配光を制御す
るため、従来より図11に示すような眩光センサが知ら
れている。即ち、自動車の前方視界内に存在する物体を
所定位置に結像させる対物レンズ50後方の光軸L上
に、ハーフミラーからなるビームスプリッター51を光
軸Lに対して45度の傾斜角度をもって取り付けると共
に、該ビームスプリッター51の透過光軸L1上と反射
光軸L2上に、それぞれ赤外線カットフィルター52,
54を介してCCD素子53,55を設けている。
【0005】そして上記ビームスプリッター51は、透
過光軸L1方向に黄色光を透過し、また反射光軸L2方
向に青色光を反射する多層膜構造になっており、透過光
軸L1上の赤外線カットフィルター52は黄色又は赤色
系のフィルター、また反射光軸L2上の赤外線カットフ
ィルター54は青色系のフィルターを用いた構造になっ
ている。
【0006】上記のように構成した眩光センサは、自車
の前方視界内に存在する先行車の尾灯の光束、或は対向
車のヘッドランプの光束をCCD素子53,55面に結
像して、その存在を検知し、この検知信号によって自車
のヘッドランプの配光を好ましい状態に可変制御し、他
車への眩光を解消するように作動している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の眩
光センサでは、対物レンズ50が固定焦点であるため、
識別対象の光源が遠距離にある場合はCCD素子面の映
像が小さくなりすぎ、また近距離にある場合はCCD素
子面の映像がボケるため、S/N比が小さくなり物体の
検知性能が悪くなるという問題を有していた。
【0008】本発明は、上記問題に鑑みて創案されたも
のであり、自動車の前方に存在する先行車又は対向車を
自動的に識別して自車の前照灯の配光を自動制御するた
めの自動車用眩光センサにおいて、識別しようとする対
象光源の遠近に関係なく明確に光源の色を識別検知する
ことができる自動車用眩光センサを提供することを目的
とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る自動車用眩
光センサは、対物レンズの後方光軸上にCCD撮像素子
を配置し、対物レンズに入射する光束をCCD撮像素子
面に集光して該入射光束の色を判別する自動車用眩光セ
ンサにおいて、 (1)CCD撮像素子面上に存在する最高輝度のランプ
像の結像位置より先行車又は対向車と自車との距離を測
定し、前記対物レンズが、前記距離に応じてレンズ駆動
装置によってレンズ系の焦点位置を変位し、常時CCD
撮像素子面に集光するように制御するズーム式レンズ系
によって構成し、 (2)また、対物レンズが焦点距離を異にするレンズを
並列した複数のレンズ系によって構成し、各対物レンズ
の後方光軸上に一対のCCD撮像素子を配置した焦点距
離別の複数のレンズ系によって構成し、 (3)更に、距離測定器を設けて自車と検知対象車両と
の距離を測定し、前記対物レンズが、前記距離に応じて
レンズ駆動装置によってレンズ系の焦点位置を変位し、
常時CCD撮像素子面に集光するように制御するズーム
式レンズ系によって構成する、ことを要旨とするもので
ある。
【0010】
【作用】上記(1)の構成では、検知対象車両の距離に
よってレンズ駆動装置によってズーム式対物レンズの焦
点位置を変位し、常時CCD撮像素子面に結像するよう
に焦点位置を変更する。従って、対象車両が遠方にある
場合は、ズーム式対物レンズは焦点位置を延ばすように
作動して、先行車又は対向車のランプ像をCCD撮像素
子面に拡大して結像する。
【0011】また(2)の場合では、複数のレンズ系か
ら対象車両が遠方にある場合は、焦点距離が長いレンズ
系のものが選択され、先行車又は対向車のランプ像をC
CD撮像素子面に拡大して結像する。
【0012】このように遠方の対象物の像を拡大してC
CD撮像素子面上に写し込むことにより識別性能が向上
するようになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係る自動車用眩光センサの好
ましい実施例を図面に従って説明する。図1乃至図3は
ズーム式光学系を使用した第一の実施例を示すものであ
り、図1は自動車用眩光センサの縦断面図、図2はレン
ズ駆動装置部の拡大図である。
【0014】符号1は、器筐2の筒状部3に構成したズ
ーム式対物レンズであり、筒状部3の先端に固定した第
一レンズ系と該第一レンズ系に対してレンズ駆動装置4
によって変位する第二レンズ系とによって構成してな
る。上記第一レンズ系は、凸レンズからなる固定レンズ
5によって構成してあり、第二レンズ系は、上記筒状部
3に対して固定レンズ5の光軸Lと平行に摺動自在に内
挿した摺動筒6に固設した凹レンズによって移動レンズ
7を構成したものである。
【0015】そして、上記摺動筒6は後述するレンズ駆
動装置4を介して光軸L方向に変位するように制御し、
固定レンズ5に対して移動レンズ7を光軸L方向に移動
し相対距離を変えてズーム式対物レンズ1の焦点位置を
変更する構成になっている。上記ズーム式対物レンズ1
の第一レンズ系と第二レンズ系のレンズの組合せは、種
々に変様実施が可能であるが、色収差を除去する必要か
ら本実施例では、第一レンズ系の固定レンズ5を凸レン
ズ、第二レンズ系の移動レンズ7を凹レンズの組合せに
よって構成してある。
【0016】上記固定レンズ5後方の光軸L上には、多
層膜構造のハーフミラーからなるビームスプリッター8
が、光軸Lに対して45度の傾斜角度をもって取り付け
られており、該ビームスプリッター8の後方透過光軸L
1上位置に赤色フィルター9を介してCCD撮像素子1
0を配置する。また、上記ビームスプリッター8の後方
反射光軸L2上に青色フィルター11を介してCCD撮
像素子12を配置してある。尚、上記両CCD撮像素子
10,12は、図3に示すように、その水平軸Hに対し
て上部が下部よりも広い上下非対称とし、またその撮像
面を横長にするのが望ましい。
【0017】尚、前記固定レンズ5の内面側には、選択
透過光薄膜状の赤外線カット膜13がコーティングされ
ている。
【0018】上記レンズ駆動装置4は、摺動筒6に突設
した連結ピン14を筒状部3に穿設し、光軸L方向に延
びる長孔15から導出すると共に、筒状部3に回動自在
に外挿したヘリカル筒16のヘリカル溝17に対して摺
動自在に係合してある。このヘリカル筒16の端縁外周
に形成したギヤ18は、器筐2に小螺子等によって取り
付けた正逆転制御可能な制御モータ19の駆動軸に軸着
した駆動ギヤ20と噛み合っており、該制御モータ19
の回転駆動によってヘリカル溝17と係合した連結ピン
14を筒軸方向に変位させ、移動レンズ7を光軸Lに沿
って前後に変位するように構成したものである。
【0019】上記のように構成した自動車用眩光センサ
は、検知対象車両の距離によってレンズ駆動装置4によ
ってズーム式対物レンズ1の移動レンズ7を変位し、C
CD撮像素子10,12面に結像する(図4参照)よう
に焦点位置を変更するものであり、自車と検知対象車両
間の距離は、例えば、公知の赤外線距離計測器21によ
って計測し、中央制御装置22を介して制御モータ19
を予め設定した回転角だけ回動して移動レンズ7をヘリ
カル機構を介して所定の位置まで変位移動させる。
【0020】そして、透過光軸L1上のCCD撮像素子
10側にランプ像TLを検出した場合は、これを「先行
車の尾灯」として検知し、自車の前照灯を下向きに偏向
するように光束の向きを変える。また、反射光軸L2上
のCCD撮像素子12側にランプ像HLを検出した場合
は、これを「対向車の前照灯」として検知し、自車の前
照灯を斜め左向きに偏向する(左側通行の場合)ように
光束の向きを変える等の光軸偏向処理を自動的に行うた
めの検知信号とする。
【0021】上記赤外線距離計測器21は、発受光部を
もちレーザレーダからパルス状の近赤外レーザビームを
前方に照射し、自動車後部(先行車の場合)又は自動車
前部(対向車の場合)のリフレクタからの反射光を利用
して受光すると共に、発光から受光までの光速時間の半
分を対象車両までの距離として演算回路により算出する
ものである。
【0022】従って、対象車両が遠方にある場合は、移
動レンズ7は固定レンズ5側に近くなるように(図1実
線参照)変位制御され、先行車又は/及び対向車のラン
プ像をCCD撮像素子10,12面に結像する。このよ
うに移動レンズ7を変位することによりCCD撮像素子
10,12面上に常時鮮明な像が得られるようになり、
遠方対象車両の場合の像が拡大されるから識別性能が向
上するようになる。
【0023】上記自車と対象車両との距離の計測では、
赤外線距離計測器21を使用するものについて説明した
が、対象車両として先行車両と対向車両が存在するた
め、透過光軸L1側のCCD撮像素子10を使用して、
その結像位置から距離Dを計測することも可能である
(図5参照)。
【0024】固定レンズ5の焦点距離をf1、移動レン
ズ7の焦点距離をf2、また両レンズの距離をdとする
と、両レンズを組み合わせたときの移動レンズ7からの
焦点距離f’は、 1/f’=1/(f1−d)+1/f2 であり、理論的な焦点距離fは、 1/f=1/f1+1/f2−d/f1×f2 である。従って、図5(a)に示すようにCCD撮像素
子10面の光軸Oを通る水平線Hより上方hにランプ像
Gがあれば、 f×tanθ=h tanθ=(HS−HL)/D (HS:センサの取り付け高さ HL:ランプの取り
付け高さ) であるから、この演算によって自車と対象車両の距離D
を算出することが可能で、中央制御装置22を介してレ
ンズ駆動装置4を制御駆動し、移動レンズ7を好ましい
位置に変位する。
【0025】尚、上記CCD撮像素子10を使用する距
離Dの測定では、CCD撮像素子10面上に複数の発光
体(ランプ)の像が同時に存在する場合があり、このよ
うな場合には最高輝度の像を選択するように画像処理を
施すことにより上記と同様の方法で計測を行うことが可
能である。
【0026】図6及び図7は、本発明に係る自動車用眩
光センサの第二の実施例を示すものである。本実施例は
前記第一の実施例に構成したズーム式対物レンズ1に変
えて、それぞれ焦点距離を異にする凸レンズからなる遠
距離用固定レンズ1a,中距離用固定レンズ1b,及び
近距離用固定レンズ1cを対物レンズとして並べて設け
ると共に、各固定レンズ1a,1b,1cの光軸後方に
第一の実施例と同様に、ビームスプリッター8と二個の
CCD撮像素子10,12をそれぞれ設け、遠距離用,
中距離用,及び近距離用のセンサ部を構成したものであ
る。
【0027】上記構成では、遠距離用固定レンズ1a,
中距離用固定レンズ1b,及び近距離用固定レンズ1c
を対物レンズとして、識別対象車両と自車の距離に応じ
て画角ω1,ω2,ω3を異にする(近距離側の画角が
遠距離側の画角より大きくなるように設定してある。)
構造になり、CCD撮像素子10,12上の結像が略一
定になるように構成されている。
【0028】このように対象車両との距離に応じて、遠
距離用,中距離用,及び近距離用の専用のセンサ部によ
って検出することによりCCD撮像素子10,12面上
に常時鮮明な像が得られるようになり、遠方対象車両の
場合の像が小さくなることがないから識別性能が向上す
るようになる。
【0029】更に図8及び図9は、本発明に係る自動車
用眩光センサの第三の実施例を示すものである。本実施
例では、前記第二の実施例において、凸レンズによって
対物レンズを構成している各固定レンズ1a,1bの焦
平面位置(矢印A)からビームスプリッター8の間を多
数本の光ファイバー23,23…(導光レンズであって
もよい)によって光導通した構造になるもので、実施例
では一対の遠距離用センサ部と一対の近距離用センサ部
から構成している。
【0030】この実施例の構成では、固定レンズ1a,
1bの焦平面位置(矢印A)とビームスプリッター8の
間を光ファイバー23,23…によって光導通している
ため、遠距離用センサ部と近距離用センサ部とで焦平面
位置Aが異なっても、ビームスプリッター8を介してC
CD撮像素子10,12面に入射する光量を略一定にす
ることができるものである。
【0031】以上、本発明の各実施例について、尾灯と
前照灯を識別するための前記各実施例のビームスプリッ
ター8は、干渉膜を応用した多層膜構造によって分光す
るものについて説明したが、該ビームスプリッター8の
構造は、図10に示すように、対物レンズ1の後方光軸
L上に、導光器24を介してプリズム状の反射鏡25を
配置し、その反射光束を一対のCCD撮像素子10,1
2によって受光するように構成にすることも可能であ
る。尚、符号26は青色フィルターである。
【0032】
【発明の効果】本発明に係る自動車用眩光センサは、上
記の如く前方視界の車両の灯具からの光束をCCD撮像
素子面に受光して灯色を検知するに際して、集光用の対
物レンズをズーム式、或は距離によって使い分ける複数
の対物レンズによって構成したことにより、遠方の像で
あってもCCD撮像素子面に大きく受像することができ
るようになり、S/N比が改善される。従って、識別し
ようとする対象光源の遠近に関係なく明確に光源の色を
識別検知することができ、良好な物体の検知性能を発揮
して自動車の前方に存在する先行車又は対向車を自動的
に識別することができる特徴を有するものであり、本発
明の実施により得られる効果はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動車用眩光センサの第一の実施
例を示す縦断面略図である。
【図2】同レンズ駆動装置部の一実施例を示す拡大図で
ある。
【図3】CCD撮像素子の正面図である。
【図4】CCD撮像素子面の結像を示す説明図である。
【図5】(a)及び(b)は、CCD撮像素子面の像に
よる測距方法を示す説明図である。
【図6】第二の実施例を示す縦断面略図である。
【図7】同横断面略図である。
【図8】第三の実施例を示す縦断面略図である。
【図9】同横断面略図である。
【図10】ビームスプリッターの他の実施例を示す要部
略図である。
【図11】従来の自動車用眩光センサの実施例を示す縦
断面略図である。
【符号の説明】
1 ズーム式対物レンズ 1a 遠距離用固定レンズ 1b 中距離用固定レンズ 1c 近距離用固定レンズ 4 レンズ駆動装置 5 固定レンズ 6 摺動筒 7 移動レンズ 8 ビームスプリッター 9 赤色フィルター 10 CCD撮像素子 11 青色フィルター 12 CCD撮像素子 13 赤外線カット膜 19 制御モータ 21 赤外線距離計測器 22 中央制御装置 23 光ファイバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60Q 1/00 - 1/56

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対物レンズの後方光軸上にCCD撮像素
    子を配置し、対物レンズに入射する光束をCCD撮像素
    子面に集光して該入射光束の色を判別する自動車用眩光
    センサにおいて、 前記CCD撮像素子面上に存在する最高輝度のランプ像
    の結像位置より先行車又は対向車と自車との距離を測定
    し、前記対物レンズが、前記距離に応じてレンズ駆動装
    置によってレンズ系の焦点位置を変位し、常時CCD撮
    像素子面に集光するように制御するズーム式レンズ系に
    よって構成してなることを特徴とする自動車用眩光セン
    サ。
  2. 【請求項2】 対物レンズの後方光軸上にCCD撮像素
    子を配置し、対物レンズに入射する光束をCCD撮像素
    子面に集光して該入射光束の色を判別する自動車用眩光
    センサにおいて、 対物レンズが焦点距離を異にするレンズを並列した複数
    のレンズ系によって構成し、各対物レンズの後方光軸上
    に一対のCCD撮像素子を配置した焦点距離別の複数の
    レンズ系によって構成してなることを特徴とする自動車
    用眩光センサ。
  3. 【請求項3】 対物レンズの後方光軸上にCCD撮像素
    子を配置し、対物レンズに入射する光束をCCD撮像素
    子面に集光して該入射光束の色を判別する自動車用眩光
    センサにおいて、 距離測定器を設けて自車と検知対象車両との距離を測定
    し、前記対物レンズが、前記距離に応じてレンズ駆動装
    置によってレンズ系の焦点位置を変位し、常時CCD撮
    像素子面に集光するように制御するズーム式レンズ系に
    よって構成してなることを特徴とする自動車用眩光セン
    サ。
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