JP4034565B2 - 車両外部ライトを制御するシステム - Google Patents

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Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、車両の外部ライトを制御する制御システム及びこのような制御システムに使用できる構成部品に関する。
【０００２】
（背景技術）
現代の自動車は、異なる運転状況で照明を行うための様々な異なる照明灯を備えている。前照灯は、通常、ロービーム状態及びハイビーム状態を交互に生じるように制御される。ロービームはハイビームよりも光量が低く、夜間、他の車両が存在する場合に前方の道を照明するために使用される。ハイビームはロービームよりも光量が相当高く、他の車両が存在しない場合に車両の前方の道を照明するために使用される。また、昼間走行灯は、広範囲に認可され始めている。更に、高輝度ハイビームは、高速の田舎道での使用が提案されている。また、一般的に、フォグライト等の悪天候灯が使用されている。他の車両外部ライトとしては、テールライト、ブレーキライト、中央取付け式ストップライト（ＣＨＭＳＬ）、方向指示器、後退ライト、カーゴライト、パドルライト、ナンバープレート照明を挙げることができる。
【０００３】
様々な国々の法律で車両の照明が規制されており、自動車メーカーは、これらの規制を遵守する車を製造する必要がある。例えば、米国運輸省（ＤＯＴ）によって規定されている規制では、車両のハイビーム前照灯の光放射が規制されている。様々な州レベルの規制は、前方の車両（同じ方向を走行中の他の車両）及び対向車両（反対方向を走行中の他の車両）によるドライバが体験する眩輝量を制御するのに使用されている。
【０００４】
ＤＯＴ規制に基づく公知の車両ハイビーム前照灯の光放出は、光強度は、０°で４０，０００ｃｄ、３°で１０，０００ｃｄ、６°で３２５０ｃｄ、９０°で１５００ｃｄ、及び１２°で７５０ｃｄに制限されている。この規制を満足する光放出パターンの一例が、１９９８年１１月１７日にＪｏｓｅｐｈ Ｓｃｏｔ Ｓｔａｍ他の米国特許第５，８３７，９９４号「車両前照灯を自動的に減光する制御システム」の図１で示されている。これらの角度で別の車両に入射する０．１フットキャンドル（ｆｃ）の照度を回避するためには、車両同士が０°の角度にある場合には相手の車両から７００フィート以内で、車両同士が３°の水平位置にある場合には相手の車両から３５０フィート以内で、他方の車両の位置が制御車両の縦軸に対して６°の角度にある場合には、他方の車両から２００フィート以内で車両ハイビーム前照灯を減光する必要がある。従って、制御車両の直前（即ち０°の角度）の前方車両は、制御車両が前方車両に追いつくかなり前に識別される必要があるが、制御車両の前照灯が前方車両に対して減光されるべき距離は、後方からの眩輝は通常対向車の眩輝ほど視界を混乱させるものではないので対向車両に対しするものよりは幾分短くてもよいことが分かる。
【０００５】
車両前照灯を自動制御するために、様々な前照灯減光制御システムが提案されている。他の車両のドライバが過度の眩輝レベルを受けるのを防ぐためには、自動前照灯減光システムは、対向車両の前照灯及び前方車両のテールライトの両方を感知する必要がある。有効に前照灯を検出する幾つかのシステムは、適切にテールライトを検出することができない。殆どの従来システムは、反射体、道路標識、街灯、家の照明等の厄介な光源と、前照灯制御を必要とする光源とを区別できない。従って、これらのシステムは、他の通行車両が存在しない場合にハイビームの望ましくない減光、及び他の車両が存在する場合にハイビームを点灯することがある。望ましくない性能に加えて、従来システムでは、車両前照灯の不必要な減光を回避しながら、ハイビーム制御に関する前述の法的要件を遵守することが難しい。
【０００６】
フォグライトは、自動制御が難しい他の車両用照明灯の例である。車両は、前方及び後方に向いたフォグライトを備えることが知られている。ヨーロッパでは、霧が濃い状況で点灯される、非常に明るい赤色又は白色灯を車両後部に設けることが知られている。フォグライトは、霧で視界が所定量だけ低下すると即座に点灯し、霧がその濃さ以下に落ちた場合に消灯する必要がある。このようなフォグライトを自動制御する信頼性の高い方法は、これまで利用できなかった。
【０００７】
従って、車両のための信頼性が高く知的なランプ制御に対する要求がある。
【０００８】
（発明の開示）
本発明の１つの態様によれば、制御車両の外部ライトを制御する制御システムが提供される。本制御システムは、制御車両の前方の情景を撮像するように構成されている撮像システムと、撮像システムから取得した情景の画像を処理して、処理された情景内で検出された物体に応じてビームパターンを変えるように外部ライトを制御するための制御回路とを備え、制御回路は、車両ウインドシールドワイパの作動に応じて外部ライトの自動制御を無効にする。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、制御車両の外部ライトを制御する制御システムが提供される。本制御システムは、制御車両の前方の情景を撮像するように構成されている撮像システムと、撮像システムから取得した情景の画像を処理して、処理された情景内で検出された物体に応じてビームパターンを変えるように外部ライトを制御するための制御回路とを備え、制御回路は、車両フロントガラスデフロスタが最高速度で作動しているときに外部ライトの自動制御を無効にする。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、制御車両の外部ライトを制御する制御システムが提供される。本制御システムは、制御車両の前方の情景を撮像するように構成されている撮像システムと、撮像システムから取得した情景の画像を処理して、処理された情景内で検出された物体に応じてビームパターンを変えるように外部ライトを制御するための制御回路とを備え、制御回路は、降雪が検出されたときに外部ライトの自動制御を無効する。
【００１１】
別の実施形態によれば、降雪又は霧を車両の外側で検出する方法を得る事ができる。本方法は、車両前方の光レベルと、車両上方の光レベルとを感知するステップと、車両前方及び車両上方の光レベルの相対輝度を比較するステップと、車両前方の相対輝度と車両上方の相対輝度の比が閾値に達したときに雪が降っているか又は霧が濃いことを判定するステップとを含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、車両の前照灯を制御する制御システムが提供される。本制御システムは、車両外側の周辺光レベルを感知する周辺光センサと、周辺光センサによって感知された周辺光レベルに応じて昼間走行灯のビームパターンを変える制御回路とを備える。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、車両のテールライトの輝度を制御する制御システムが提供される。本制御システムは、車両外側で周辺光を感知する周辺光センサと、周辺光センサによって感知された周辺光レベルに応じてテールライトの輝度を変える制御回路とを備える。
【００１４】
本発明の更に別の態様によれば、制御車両の前照灯を制御する前照灯制御システムが提供される。本前照灯制御システムは、制御車両の前方の情景を撮像するように構成されている撮像システムと、撮像システムに接続され、撮像システムから取得した画像内の光源の輝度を識別及び判定し、且つ、画像内の光源の輝度の関数として前照灯のビームパターンを変えるように前照灯を制御するための制御回路と、制御回路に接続され、制御回路が画像内の光源に応じて前照灯を制御することになる感度をユーザが調整することを可能にするユーザ入力機構とを備える。
【００１５】
本発明の更に別の態様によれば、制御車両の前照灯を制御する前照灯制御システムが提供される。本前照灯制御システムは、制御車両の前方の情景を撮像して、車両の外側の周辺光レベルを検出するように構成されている撮像システムと、撮像システムに接続され、撮像システムから取得した画像内の光源の輝度を識別及び判定するために車両の外側の周辺光レベルを判定して、周辺光レベルが閾値レベルを上回るときに画像内の光源の輝度の関数として前照灯のビームパターンを変えるように前照灯を制御するための制御回路とを備える。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、車両の外部ライトを制御する制御システムが提供される。本制御システムは、複数の画素を含む画像アレイセンサと、画像アレイセンサ上の制御車両の前方の情景を撮像するように構成され、最前面を含む光学系と、画像アレイセンサから取得した情景の画像を処理し、処理された情景内で検出された物体に応じて外部ライトを制御する制御回路とを備え、光学系は、最前面に親水被膜を含む。
【００１７】
本発明の更に別の態様によれば、ハイビーム状態とロービーム状態との間で連続的に変わる輝度を有する連続可変式前照灯の輝度を制御する車両制御システムが提供される。本車両制御システムは、制御車両の前方の情景を撮像するように構成されている撮像システムと、撮像システムから取得した画像内の光源の輝度を識別及び判定し、画像内の光源の輝度の関数として前照灯の輝度を制御する制御回路と、制御回路に接続され、前照灯の相対輝度をドライバに表示するように車両内に配置されているインジケータとを備える。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、画素のアレイと、少なくとも１つの他の構成要素とを有する画像センサと、画像センサと撮像される情景との間に配置され、情景からの光が少なくとも１つの他の構成要素に達するのを妨げる光学バッフルとを備える車両用撮像システムが提供される。
【００１９】
本発明の更なる態様によれば、制御車両の前方の情景を撮像するように構成されている撮像システムと、車両前照灯の制御に影響を与える機能に関するドライバの選択に手動入力のための切換え機構と、切換え機構と撮像システムとに接続され、撮像システムから取得した画像内の光源の輝度を識別及び判定し、画像内の光源の輝度の関数及び切換え機構の状態の関数として前照灯の輝度を制御するように外部ライトを制御するための制御回路とを備える車両用前照灯制御システムが提供される。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、車両前照灯に接続され、車両の点火装置のオフ又は車両からの降車に応じて車両の前照灯をオフ状態に減光するための制御回路を備える車両用前照灯制御システムが提供される。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、車両の外部ライトを制御する制御システムが提供される。本制御システムは、複数の画素を含む画像アレイセンサと、画像アレイセンサ上の制御車両の前方の情景を撮像するように構成され、最前面を含む光学系と、画像アレイセンサから取得した情景の画像を処理し、処理された情景内で検出された物体に応じて外部ライトを制御する制御回路とを備え、光学系は、最前面に光触媒被膜を含む。
【００２２】
本発明の別の態様にとれば、車両の前照灯を制御する制御システムが提供される。本制御システムは、パッシング状態で車両前照灯の輝度を一時的に高めるためにドライバからの入力を受信する手動作動スイッチ機構と、車両の外側の周辺光を感知する周辺光センサと、周辺光センサと手動作動スイッチ機構とに接続され、周辺光センサによって感知された周辺光レベルに応じてパッシング中に前照灯のビームパターンを変えるための制御回路とを備える。
【００２３】
本発明の更に別の態様によれば、衛星から信号を受信するマイクロ波受信器を有する車両の前照灯を制御する制御システムが提供される。本制御システムは、車両の位置を示すマイクロ波受信器からの信号を受信する制御回路を備え、制御回路は、前照灯を制御して、車両が住宅街を走行しているときに前照灯の知覚輝度が能力未満の所定のレベルを超えないように制限する。
【００２４】
本発明の前述及び他の特長、利点、及び目的は、当業者であれば、本明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面を参照することでさらに理解できるであろう。
【００２５】
本発明の主題は、本明細書を締めくくる特許請求の範囲において特に明確に示されている。本発明は、更なる目的及び利点と共に、同様の数字は同様の構成要素を表している添付の図面と併せて以下の説明を参照することで最も良く理解することができる。
【００２６】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、全体としては車両の外部ライトを制御する制御システムに関する。前述のように、このような外部ライトには、前照灯、テールライト、フォグライト等の悪天候灯、ブレーキライト、中央取付け式ストップライト（ＣＨＭＳＬ）、方向指示器、後退ライト、カーゴライト、パドルライト、ナンバープレート照明等がある。前照灯は、従来式のロービーム状態及びハイビーム状態を含む、複数の異なるモードでもって作動することができる。また、前照灯は、昼間走行灯として、更には許可されている国々では超輝度ハイビームとして機能することができる。また、前照灯の輝度は、ロー、ハイ、及びスーパーハイ状態の間で連続的に変えることができる。前照灯の各々の状態を得るために個別の照明を設けることができるが、実際の前照灯の輝度を変えてこれらの異なる前照灯状態を得ることもできる。いずれの場合でも、前照灯の「知覚輝度」が変えられる。本明細書で用いる場合、「知覚輝度」とは、車両の外側で観察者によって知覚されるような前照灯の輝度をいう。最も一般的には、このような観察者は、前方の車両又は同じ通りを反対方向に走行している車両内のドライバ又は乗員である。観察者が車両に関連して車両における「眩輝領域」（即ち、観察者が過度の眩輝を引き起すような外部ライトの輝度を知覚する領域）内に位置する場合、外部ライトは、観察者がもはや眩輝領域にいないようにビーム照明パターンが変更されるよう制御されることが理想的である。前照灯の知覚輝度及び／又は眩輝領域（及び／又はその他の外部ライト）は、前照灯を形成する１つ又はそれ以上の照明灯の照明出力を変えること、前照灯を形成する照明灯の１つ又はそれ以上の照準を変えるように１つ又はそれ以上の照明灯の向きを変えること、照明灯の幾つかの又は全てをオンにするか又はオフにすること、車両の前方の照明パターンを変えること、又はこれらを組み合わせることによって変えることができる。図５０Ａは、他の車両が制御車両５０００の近傍又は前方に存在する場合に使用される典型的なロービームパターンを示す。図５０Ｂは、ハイビームパターン及びロービームパターン、及び車両５０００が曲がり角に接近する際に個々に作動されるサイドベンディング照明灯パターンを含む複合ビームパターンの例を示す。図５０Ｃは、ロービームパターン、及び、ハイビームの焦点又は照準、並びにハイビームの輝度を変えることによって実現できる中間的な側面照準パターンを含む、複合ビームパターンを示す。図５０Ｃに示す複合ビームパターンは、別の車両が対向車線又は隣接車線で接近してくるときに有用である。当業者であれば理解できるように、公知の前照灯機構を使用して多数の他のビームパターンを得ることができる。また、当業者には、前照灯の知覚輝度及び眩輝領域を調節する他の機構が明かであろう。
【００２７】
本発明は、主として車両前照灯の制御に関連するが、テールライト及び悪天候灯を制御する実施形態を以下に説明する。いくつかの実施形態において、本発明は、一般的に「外部ライト」を制御するものとして説明するが、外部ライトには、広義の車両の外部ライトが含まれる。例えば、本発明は、特定の状況において、シグナルミラーを有する車両のドライバの目に過度の眩輝を引き起すことなく別の車両のドライバに合図を行うための十分な照明出力をもたらすように、外部ルームミラー組立体内に取付けられる方向指示器の知覚輝度を制御するために利用できる。また、本発明は、感知された周辺光に基づいて、計器盤ライト並びに他の内部表示ライトを制御するために用いることができる。他の例は当業者には明かであろう。
【００２８】
自動前照灯減光装置を有する制御車両１００（図１）は、対向車両１０５の前照灯１０４及び前方の車両１１０のテールライト１０８を検出する光学センサ組立体１０２を含む。制御車両１００の前照灯１１１は、対向車両１０５のドライバの目に直接ハイビーム又は明るい光が入らないように、又は前方の車両１１０のドライバの目へ反射しないように自動制御される。光学センサ組立体１０２は、車両のフロントガラス領域に取付けた状態で図示するが、当業者であれば、センサは、センサが車両前方の情景を検査できる他の場所に取付け可能であることが理解できる。１つの特に好都合な取付け位置は、鮮明な視界を得るための車両フロントガラス上の高い位置であるが、この視界は、ルームミラーマウント、車両天井、サンバイザー、又はオーバーヘッドコンソール内に光学センサ組立体１０２を取付けることによって得られる。好都合に採用できる他の視界には、光学センサ組立体１０２をＡピラー、ダッシュボード、又は前方の視野が得られる任意の他の場所が含まれる。しかし、最も好都合な取付け場所は、画像センサが車両のウインドシールドワイパによってきれいに保たれる領域を介して前方の情景を見ることができる場所である。
【００２９】
図２ａ及び図２ｂを参照すると、光学センサ組立体１０２は、電子画像センサ２０１及び光を電子画像センサ２０１上に向ける光学系を含む。一般に、画像センサ２０１は、光感応構成要素のアレイ及び画像センサ２０１の表面に入射する光に応じて電子画素光レベル信号を出力する関連の回路を備える。光学系は、一般に４つの構成要素、即ち、レンズ構造体２０２、開口絞り部材２０３、遠視野バッフル２０４、及び随意的な赤外線フィルタ２０６を含む。光学系は、画像センサ２０１が検査する情景を制御する。特に、光学系は、遠視野バッフルの開口部２０７を通過する光線２０５を画像センサ組立体２０１内に収容されているアレイ２０１上に集中させる。
【００３０】
画像センサ
画像センサ２０１の構成を図３に示す。画像センサは、ＣＭＯＳ画像センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサ又は任意の他の適切な画像センサ等の、様々なセンサの１つから作ることができる画像アレイ３０１（図３）を含む。１つの実施形態において、画像センサは、ＣＭＯＳフォトゲート・アクティブ画素画像センサである。ＣＭＯＳフォトゲート・アクティブ画素画像センサについては、１９９５年１１月２８日にエリック・Ｒ・フォッサム他に付与された米国特許第５，４７１，５１５号「画素間の電荷移動によるアクティブ画素センサ」に説明されている。アレイを含むセンサシステムについては、Ｂｅｃｈｔｅｌ他の１９９９年１１月２３日に出願された米国特許出願番号０９／４４８，３６４「画像センサのための制御回路」、Ｂｅｃｈｔｅｌ他による１９９７年９月１６日出願された米国特許出願番号０８／９３３，２１０「画像センサのための制御回路」（現在米国特許第５，９９０，４６９号）、及びＪｏｓｅｐｈ Ｓｔａｍ他による１９９７年４月２日出願された米国特許出願番号０８／８３１，２３２「車両前照灯を自動的に減光する制御システム」（現在米国特許第５，８３７，９９４）に開示されている。
【００３１】
アレイ３０１は、１０μｍから５０μｍの画素といったフォトゲート・アクティブ画素を備えることができる。アレイが低解像度アレイであることは好都合であり、アレイは、７０００画素／平方ｍｍ未満、好ましくは、２５００画素／平方ｍｍ未満の解像度をもつ。アレイは、２５μｍ以上のフォトゲート・アクティブ画素を有する。特に、アレイは、２００行×２００列よりも小さな格子内に配置される３０μｍ以上の画素を含むことができ、６４行×８０列の画素を有する矩形アレイを備えると好都合である。このような画像センサは、米国特許第５，４７１，５１５号に説明されている。アレイ３０１の光学的にアクティブな領域は、Ｘ方向に約１．９ｍｍ、Ｙ方向に２．４ｍｍである。このような低解像度の画像センサアレイを使用して制御車両１００の前方視野を監視すると、結果的に、非常に信頼性が高く正確な車両前照灯制御を可能にしつつ、コスト効率の高い方法でもって高速処理を行うことができる比較的低解像度のセンサシステムを得ることができる。低解像度アレイは、関連回路のメモリ及び処理要件を低減する。このような大きな画素を使用すると高感度になり、低速で低コストの光学部品を使用することができる。しかし、当業者であれば、小さな画素を用いて解像度を高くするとセンサアレイ領域が少なくなるので、アレイ自体のコストを下げるのに好都合であることを理解できるであろう。高解像度画像センサを採用する場合は、高解像度画像センサに対応するために構成部品の高速化及び光学部品の品質の向上が必要となるであろう。光学的な製造技術の進歩に伴って、このような光学部品はコスト効率が高くなり、解像度の向上は経済的に現実になるであろう。更に、将来的には、より多くの画素を含む画像の処理に必要な処理装置及びメモリのコストが下がり、高解像度のシステムが実現可能になるであろう。高解像度になれば、遠くのテールライトを検出する性能が上がるであろう。しかし、現時点では、画素が比較的少ない低解像度のアレイを使用して本発明の経済性を維持して、結果的に、市場で広く受け入れられるようにすることが好ましい。
【００３２】
従って、画像センサ及び制御回路を以下に詳細に説明するが、このようなシステムは、米国特許第５，９９０，４６９号に開示されている。
【００３３】
アレイ３０１に加えて、画像センサ２０１は、シリアルタイミング及び制御回路３０９、コラム出力回路３０２、バイアス発生デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）３０５、フラッシュ型アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３０４、及びアナログ増幅器３０３を含む。シリアルタイミング及び制御回路３０９は、マイクロコントローラ１１０５（図１）と画像センサ２０１との間の高速同期双方向のインタフェース接続を行う。米国特許第５，９９０，４６９号に説明されるように、制御回路３０９により、マイクロコントローラ１１０５は、測定のために露光される画素の選択と（即ち、露光されるアレイ３０１の領域を選択する。この領域を本明細書では「ウインドウ」と呼ぶ）、感度に影響を及ぼす露光時間と、バイアス電圧発生ＤＡＣ３０５によって発生させるバイアス電圧と、増幅器３０３のアナログ利得とを制御するパラメータを出力できる。更なる特徴としては、各々のウインドウの画素のための増幅器３０３に対して同一の又は異なる利得設定値を使用して、２つのウインドウを同時に露光する能力、及び複数フレームのシーケンスを取得する能力を挙げることができる。また、制御回路３０９は、画像センサ組立体２０１のアナログ構成部品を無効するスリープ機能を可能にして、画像センサが使用状態にない場合に消費電力を低減することができる。また、画像センサは、供給電力入力Ｖｄｄ、接地入力、シリアルデータバス入出力（Ｉ／Ｏ）３０８、シリアルデータクロックＩ／Ｏ３１１、スレーブセレクト入力３０７、及びクロック入力３０６を含む。
【００３４】
レンズ構造体
レンズ構造体２０２（図２）は、レンズ２０８及び２０９を含む。２枚のレンズが開示されているが、画像センサ２０１は、１枚のレンズ又は３枚以上のレンズを使用することができる。２枚のレンズ２０８及び２０９は、以下で説明すると同時に米国特許第５，８３７，９９４号及び米国特許第５，９９０，４６９号に説明されているように、画像センサ２０１を使用して前照灯とテールライトとを適切に区別できるよう異なる色フィルタを介して同一の情景の２つの異なる画像を生成するのに使用される。撮像システムは、少なくとも１つの色フィルタ２０８、２０９を介して情景画像を取得することができる。１つの実施形態において、レンズ構造体は、第１の色フィルタを介して画像アレイ３０１の１つの領域の前方の情景を撮像すると共に、第２のフィルタを介して画像の別の領域の前方の情景を撮像するように構成されている。例えば、フィルタ２０９（図２ａと図２ｂ）は、赤色フィルタとすることができ、フィルタ２０８は、青色フィルタ、緑色フィルタ、シアンフィルタ、透明フィルタ（例えば、色フィルタなしの状態）、又は他の適切なフィルタの何れかとすることができる。光学システム内には、レンズ２０８、２０９以外に、画像センサ表面上等のフィルタを組み込むことができる種々の場所がある。しかし、レンズ構造体へレンズの組み込むと、光がフィルタの特定部分に集束しないという利点がある。フィルタを画像平面、即ちセンサ上に設けると、太陽がセンサの視野内のある太陽光線がフィルタ上に集束するので、有機フィルタは熱損傷を受ける場合がある。典型的に、フィルタ材料は、画像センサ自体よりもはるかに熱損傷を受けやすい。二色干渉フィルタは例外であり、このフィルタは熱損傷に非常に強い。このような耐熱フィルタを半導体画像センサ表面上に配置する方法を、本発明の変形実施形態に関連して以下に詳細に説明する。
【００３５】
画像センサ表面上に組み込むことが可能なフィルタの例は、Ｐｈｉｌｉｐ Ｅ. Ｂｕｃｈｂａｕｍに付与された米国特許第５，７１１，８８９号に開示されている二色フィルタアレイである。この米国特許で開示されている二色フィルタアレイは熱損傷に耐久性があるので、車両前照灯の制御で光源を検出するのに使用される画像センサに用いるのに適切である。このような二色フィルタアレイは、チェッカーボード又はモザイクパターンを含むことができ、隣接する画素に別個に１条の光が当たるようにアレイ上に配置することができる。異なる色の干渉フィルタを隣接する画素上に配置する方法は、前述の米国特許第５，７１１，８８９号で開示されている。１つの実施形態において、隣接する画素は、下表に示すように、赤色フィルタ（Ｒ）と無色フィルタ（透明（Ｃ））とで交互に覆われている。
【００３６】
Figure 0004034565
【００３７】
本実施形態において、光学部品は、前述のレンズ構造体及び色フィルタを含まないが、これは、色フィルタ処理機能がフィルタパターンによって行われるからである。同様に、光学部品は、画像センサの２つの部分の上の前方の情景を個別に撮像する必要はない。従って、画像センサの２倍に等しい面積を使用して、前方の情景の単一の画像を撮像することができる。しかし、本発明の別の実施形態によれば、光学部品は、依然として前述したように画像センサアレイの２つの個別の部分の上に前方の情景を撮像することができるが、色フィルタをレンズに組み込む代わりに、センサ上にパターンのある又はパターンがない多層干渉フィルタとして色フィルタを設けることができる点に留意されたい。
【００３８】
本実施形態における光学部品は、遠くの点光源からのスポットサイズが少なくとも２つの画像をカバーするように若干焦点がずれている。このようにして、物体の赤色成分の正確な読み出しを判定することができる。本発明者は、典型的にポリマフィルタを用いる一般的な色フィルタアレイ技術は、集束された直射日光に弱いことを発見した。多くの自動車用途において、太陽がカメラの視野内に入るように車両が走行又は駐車される場合には、太陽光線がアレイ上に集束される可能性がある。干渉フィルタは非常に頑丈であり、不必要なスペクトルを含む何条もの光線を吸収することなく反射する。従って、干渉フィルタを使用すると、従来のフィルタ処理技術の制限を解消して、自動車用カメラを作ることができる。このフィルタは、車両機器を制御する用途で使用されるカメラと併用でき、更に画像を取得して視覚補助のためにドライバに表示する用途でも使用できる。
【００３９】
別の実施形態において、３色干渉フィルタを使用して、下表に示すように、赤、緑、青（ＲＧＢ）画素アレイ（又は他の補足）を作ることができる。
【００４０】
Figure 0004034565
【００４１】
各々の画素のフルカラー値は、現在の画素の色を使用して異なるフィルタ色を有する隣接する画素からの他の２色を挿入することによって決定される。この内挿法を実行する方法は、本技術では公知である。単純な方法では、４つの画素グループを１つの「スーパー画素」として扱う。点光源の画像が２×２の画素ブロック上で不鮮明になるように十分にレンズの焦点をずらす。各々の２×２画素ブロックについて、赤、緑、青の色の成分を個々の画素から判定する。このデータは、３つの個別の値として、即ち強度及び色の値として表すことができる。
【００４２】
２×２のスーパー画素を使用すると処理が単純になり、記憶値の総数が少なくなる。この方法は、色画像化を必要とする用途において、他の任意の方法と組み合すことができる。ハイビーム前照灯制御システムといった用途に関しては、解像度を上げるために画像の中心近くでは従来型の色内挿法を使用し、スーパー画素を使用する方法は、中心から離れた場所で使用することができる。２×２のブロックよりも大きなスーパー画素は、実質的な解像度の低下を容認できる場所で使用できる。
【００４３】
以下に図２ａ、図４、図５、及び図７を参照してレンズ２０２を詳細に説明する。レンズ構造体２０２は、他の車両からの光を画像アレイ３０１（図７）上に集束する第１のレンズ２０８及び第２のレンズ２０９を含む。２枚のレンズ要素２０８、２０９は、前方の情景を画像センサ画像アレイ３０１の異なるそれぞれの領域７０２、７０３上に撮像する。各々のレンズ要素２０８、２０９は、スペクトル帯域通過フィルタを含むので、各々の画像アレイ３０１のそれぞれの領域上に投射された前方の情景の画像は、画像の異なる色成分を表し、この場合、視野内の物体の相対色を判定することが好都合である。前述したように、及び図４と図５に示すように、レンズ要素２０８（図２）及び２０９は、それぞれシアンフィルタ及び赤色フィルタを備えることが特に好都合である。もしくは、レンズ２０９が赤色スペクトルフィルタを含み、レンズ２０８が透明であることが好都合であろう。
【００４４】
センサシステムは、例えば、直径が０．５ｍｍから２．５ｍｍのレンズ要素２０８及び２０９を用いることができ、例えば直径が２．２ｍｍといった１．０ｍｍから２．５ｍｍのレンズを備えることが好都合であろう。Ｙ方向において、レンズ中心軸Ｃ１及びＣ２は、０．６ｍｍから１．３ｍｍだけ離間することができ、例えば、１．１ｍｍから１．４ｍｍ、好ましくは１．３ｍｍだけＹ方向に離間することができる（図５に示すように）。レンズの一部を片側で切り取ってこの離間を実現してもよい。レンズ中心軸Ｃ１、Ｃ２は、図４に示すようにＸ方向で位置合わせするか、又はオフセットしてもよい。レンズ要素２０８は、例えば、所望の焦点距離を得るために、０．４４６ｍｍ-1の曲率及び−０．５の円錐定数の非球面レンズを有するシアンフィルタを含むことができる。対照的に、レンズ要素２０９は、所望の焦点距離を得るために、０．４５０ｍｍ-1の曲率及び−０．５の円錐定数の非球面レンズを有する赤色フィルタを含むことができる。中心部では、各々のレンズは、厚さが０．５ｍｍから１．５ｍｍであり、厚さが１．０ｍｍであることが好都合である。２枚のレンズの曲率の差は、レンズ材料のばらつきを補償すると共に、フィルタを通過するスペクトル帯域に対して各々のレンズを最適化する。これらのパラメータによって、結果的に、有効焦点距離４．５ｍｍのレンズが得られ、従って、Ｆ＃２が得られる。これらの光学部品は例示的であり、焦点距離及びＦ＃が異なる他の光学部品を設けることができる点を理解されたい。
【００４５】
レンズ構造体２０２は、アクリル等の光透過性プラスチックで成形すること、ガラスから作ること、又は他の適切な構成で生産することができる。レンズ２０８及び２０９をプラスチックで成形する場合、フィルタは、材料内へ染料を含有することによってプラスチックで一体成形すること、又は、特に画像センサが以下に説明するように表面取付け式フィルタを有する場合には、透明材料で成形することができる。赤色フィルタ染料を含むアクリル材の例としては、アメリカ合衆国カリフォルニア州ハンティングトンビーチのＯｐｔｉＣｏｌｏｒ社から入手できる部品番号ＲＤ−１３０を挙げることができる。シアンフィルタを組み込んだアクリル材としては、ＯｐｔｉＣｏｌｏｒ社の部品番号ＢＬ−１５２を挙げることができる。これらの２つの材料のスペクトル透過率を図６に示す。最適な赤外線フィルタ２０６を使用すれば、約７００ｎｍより大きい波長の光を取り除くことができる。
【００４６】
一体式フィルタを含むレンズ構造体２０２は、２色射出成形法を使用して作ることができる。レンズの半分、例えば、レンズ２０９を含む赤色部分をレンズの赤色部分を形成する機能を有するツールで成形する。次に、レンズの成形済み赤色部分を、赤色レンズ２０９を保持する機能に加えてレンズ構造体２０２のシアン部分に対応する機能を有するツールに挿入する。その後、レンズ構造体２０２のシアン部分を赤色レンズ２０９部分に接触させて射出成形して、２色レンズを形成する。もしくは、レンズ２０８及び２０９の各々は、Ｊｏｎ Ｈ． Ｂｅｃｈｔｅｌ他により１９９８年６月９日に出願された米国特許第６，１３０，４２１号「車両前照灯制御用撮像システム」に開示されたようなレンズ要素によって得ることができる。
【００４７】
赤色フィルタ及びシアンフィルタ付きレンズ要素は、図示した実施形態において使用されるが、この用途には、他のレンズの組み合わせも適切であろう。例えば、シアンレンズ要素２０８の代わりに透明レンズを使用することが可能である。また、それぞれの色フィルタ、特に赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタを有するレンズを使用してフルカラー画像を得ることが可能である。このような配置は、図４のＹ方向に沿って位置合わせした３枚のレンズ列を用いることができるが、１枚を中心軸上に配置して残りの２枚のレンズをこの中心レンズ近傍に配置する。レンズの間隔は、画像アレイ３０１の感光面に均一に間隔をあけた領域をもたらすように均一であることが好都合であろう。従って、前述の赤色及びシアンといったフィルタの色は、例示的なものであり、少なくとも２つの分離された又は重なり合ったスペクトル帯域の光を通過させて、テールライトと前照灯とを区別することができるフィルタの任意の組み合わせを使用できる。当業者であれば、フィルタにレンズ構造体２０２の平坦な裏面に塗布されたスクリーン印刷染料を組み込むこと、又は透明なレンズ構造体の表面へフィルタ材料を塗布すること等の他の方法を使用できることを理解できるであろう。更に、図２４及び図２５を参照して、１枚のレンズを使用する好都合なシステムを以下に説明する。
【００４８】
開口絞り部材
開口絞り部材２０３は、レンズ２０８、２０９上に配置された開口２４０（図２ａ）及び２４２を含む不透明部材を備える。開口絞り部材２０３は、成形プラスチック等の任意の適切な材料で製造することができ、プラスチック材料が不透明ではない場合には、光の通過を阻止するように塗装するか又は他の方法で処理することができる。開口絞り部材２０３は、レンズ要素２０８及び２０９の開口２４０、２４２を構成する。また、開口絞り部材２０３は、レンズ要素２０８及び２０９以外のレンズ構造体２０２の領域を通る迷光の通過を阻止する。開口絞り部材２０３は、塗料がレンズ要素２０８及び２０９以外のレンズ構造体２０２の領域を通る迷光の通過を阻止するようにレンズ構造体２０２の表面に、及び随意的に光センサ組立体２５０の側壁に直接塗料を塗布することができることを理解されたい。また、開口絞り部材は、マイラー等の剛性材料から打ち抜いてレンズ構造体上に配置することができる。このような開口絞り部材は、レンズ構造体から延びる係合支柱に対する一対の位置合わせ孔を含むことができるので、開口絞り部材は、レンズ構造体２０２の対応するレンズ要素２０８及び２０９に位置合わせされている開口２４０、２４２を有するレンズ構造体２０２に対して、適正に位置決めされる。
【００４９】
開口絞り部材及び／又はウインドウは、不透明領域から透明領域への変化を段階的にすることができる、さもなければ不透明なマスク内の透明なウインドウを備えることができる。このような階調度を設けることによって、受信及び処理される画像の空間閾値を容易に得ることができる。このような空間閾値化の目的は以下で更に詳細に説明する。
【００５０】
遠視野バッフル
遠視野バッフル２０４（図２ａ及び図２ｂ）は、画像センサ２０１の上に配置されている不透明エンクロージャである。バッフルは、画像センサに入る唯一の光路である開口部２０７を含む。図示の遠視野バッフル２０４は、４つの側壁２１５（図２ｂには４つのうち２つのみを示す）、開口部２０７を含む端壁２１７、及び開放端２１９を含む略矩形の箱である。開放端は、画像センサ２０１を支える支持部２２０に固定されている。支持部２２０は、例えば、回路基板又はハウジングとすることができ、遠視野バッフルによって構成されたチャンバへの光の侵入を阻止するように不透明であることが好ましい。遠視野バッフル２０４の壁２１５、２１７は不透明であり、金属打ち抜きやプラスチック成形等の任意の適切な構造とすることができる。壁の材料が不透明でない場合、光の侵入を阻止するために塗装又は他の方法で処理することができる。遠視野バッフルは、画像センサアレイ２０８によって検査される前方の情景を規定する。側壁２１５及び端壁２１７は、所望の視野の外側の斜光が侵入するのを防止すると共に、１枚のレンズを通って入射した光が、他のレンズ用のアレイ領域を横切らないように使用される。遠視野バッフルの開口２０７は、焦点距離約４から６であること、又は図示の実施形態においてはレンズ前面から約１８ｍｍであることが理想的である（単純化のためにこの図面の倍率は正確ではない）。図示の実施形態において、開口２０７、開口絞り部材２０３、及びレンズ２０８及び２０９を通る視野は、垂直方向に関して１０°、及び車両前部の水平方向に関して２５°である。この視野は、前述の実施形態において、Ｙ方向において６ｍｍから７ｍｍ、及びＸ方向において９ｍｍから１０ｍｍの矩形又は楕円形の遠視野バッフル開口２０７を用いて実現できる。
【００５１】
特に、遠視野バッフル２０４は、端壁２１７に開口部２０７を有する。画像アレイセンサの側壁２１５は、端壁２１７から直交して延びる。壁２１５、２１７は、成形又は打ち抜き法で一体的に形成するか、又は、製作後に接着剤又はファスナ等を使用して結合することができる。遠視野バッフルは、黒色プラスチック成形部材であることが好ましいが、側壁に入射する光の大半又は全てを吸収する任意の材料を使用して形成できる。光を吸収する遠視野バッフルの内側に壁面を設けることによって、壁は開口部２０７を通って画像センサ２０１上に入射する光を反射しない。図示の実施形態において、バッフルは矩形であるが、当業者であれば、バッフルは正方形、円筒形、又は任意の他の適切な形状であってもよいことが理解できるであろう。遠視野バッフルを含む撮像システムに関しては、Ｊｏｎ Ｈ． Ｂｅｃｈｔｅｌ他の１９９８年６月９日に出願された米国特許第６，１３０，４２１号「車両前照灯制御用撮像システム」に説明されている。
【００５２】
遠視野バッフル２０４及び開口絞り部材２０３は、光が、回路基板２２１上に取付けることができる画像センサアレイ２０１以外の構成部品に達するのを防止するように構成されることが好ましい。ＣＭＯＳセンサ等の特定のセンサは、露光によって損傷する可能性があるプリント回路基板上の画像センサアレイ以外の他の構成部品を含むことが多い。追加のバッフル構造体をこの目的に合わせて組み込むことができる。
【００５３】
赤外線フィルタ
遠視野バッフルは、随意的な赤外線フィルタ２０６（図２ａ）を保持する。赤外線フィルタ２０６は、約７００ｎｍより長い波長の光が光学系によって撮像されるのを防止する。これは、７００ｎｍ（図６）を越える光が赤色及びシアンフィルタを通過する場合に有用である。この光を取り除くことによって、考慮させる唯一の光は、赤色及び青色シアンフィルタの通過帯域の可視光線である。赤外線フィルタは、ＬＥＤテールライトの近年の商用化によって重要性が高くなってきた。白色光源は赤外線を放出するが、ＬＥＤ光源は赤外線を放出しないために、赤外線フィルタは、これらの２つの種類の光源の検出輝度を相殺するのに望ましい。
【００５４】
赤外線フィルタは、カリフォルニア州サンタローザのＯｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから販売されており、Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ Ｈｏｔ Ｍｉｒｒｏｒと呼ばれている。赤外線フィルタ２０６は、接着剤、スナップコネクタ等の機械式ファスナを使用して端壁２１７に取付けることができ、遠視野バッフル内のチャンバを密閉してシステムへのホコリ及び水分の浸入によるシステムの性能低下を防止できる。
【００５５】
もしくは、赤外線フィルタ２０６は、レンズ内の染料、レンズ上の被膜、画像センサ表面上の被膜、画像センサパッケージ上の蓋、又は画像センサ組立体内の他の部分として組み込むことができる。赤外線フィルタが遠視野バッフル２０４の開口部２１７のシールに使用できない場合、遠視野バッフル内部へホコリが侵入してセンサシステム１０２の性能を妨げないように、開口部２１７にガラス、プラスチック等の透明なウインドウを配置することが望ましい。
【００５６】
親水被膜／光触媒被膜
赤外線フィルタとしての機能に加えて、フィルタ２０６は、破片及び液体が開口部２０７を通って画像センサ組立体へ達するのを防止する機能を果たす。赤外線フィルタを利用しない場合、この目的のための別の透明ウインドウを使用することができる。
【００５７】
赤外線フィルタ２０６か又はウインドウを利用すると、開口部２０７内のフィルタ／ウインドウ２０６の外面へ液体滴下物の付着を防止することが望ましく、その理由は、液体滴下物は画像センサが受信して処理した画像を歪ませること、及び液体滴下物は乾燥するとフィルタ／ウインドウ２０６上に斑点として残る傾向があるからである。このような液体滴下物は、例えば、人がフィルタ／ウインドウ２０６の外面直近にあるフロントガラス内側に洗浄剤を噴霧する際にフィルタ／ウインドウ２０６上に形成される場合がある。フロントガラスを洗浄する人が画像センサのフィルタ／ウインドウに付着した洗浄剤を拭き取るのを忘れて、結果的に画像センサが取得する画像を不鮮明にする水滴の細かい霧がフィルタ／ウインドウ２０６表面に残る可能性が高い。
【００５８】
この問題を解決するために、本発明では、フィルタ／ウインドウ２０６の外面上で親水被膜を用いることができる。親水被膜は、水滴／斑点が外面上に形成されないように、外面全体にわたって水又は他の液体を均一に吸収する多孔性外層を有する。多くのこのような親水被膜が被る１つの問題点は、外層の孔が油、グリース、又は他の汚染物質によって塞がれて、親水被膜の有効性がなくなってしまうことである。この問題を解決るために、親水被膜と併せて光触媒層を使用することができる。このような光触媒層は、紫外線が入射すると、親水層内の油、グリース、又は他の汚染物質を分解する。このことは、親水層内の汚染物質を含有する孔をきれいにして、親水層として効果的に作用することを可能にするからである。この目的のために使用できる親水被膜／光触媒被膜の一例が、Ｗｉｌｌｉａｍ Ｌ． Ｔｏｎａｒ他の２０００年６月２３日に出願された米国特許出願番号０９／６０２，９１９「自浄式親水被膜を有する電気光学装置」に開示されている。
【００５９】
画像センサ組立体の組み立て
以下に図８の画像センサ組立体８０１を参照して、画像センサ組立体８０１内のゲル８０５を除いて画像センサ組立体２５０と同一の画像センサの組み立てについて説明する。画像センサ２０１、レンズ構造体２０２、及び開口絞り部材２０３を組み合わせて、一体式画像センサ組立体２５０（図２）又は８０１（図８）を形成する。単一の集積回路（ＩＣ）であることが好都合である画像センサ２０１は、チップ・オン・ボード技術等の任意の適切な従来の手段によってプリント回路基板２２０に取付ける。画像センサチップとの接続をワイヤボンド８０４等の任意の適切な手段によって行う。次に、結合されたＩＣを随意的に透明な応力除去ゲル８０５で被覆する。この被覆に使用できる材料の一例は、マサチューセッツ州ダンバーのＴｒａｎｓｅｎｅ Ｃｏ．のＳｉｌｉｃｏｎ Ｓｅｍｉ−ＧｅｌタイプＣ、又はミシガン州ミドランドのＤｏｗ Ｃｏｎｉｎｇ Ｃｏｒｐ．のＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｅｌ ３−６２１１である。次に、被覆処理されたＩＣを、例えば、エポキシを含むことができる硬質の透明エンクロージャ８０２に封入する。エポキシを所望の形状に成形して、例えば、立方体を形成することができる。この立方体は、非常に小さい容積を占めるような寸法とすることができ、例えば、一辺が約１ｃｍの長さ及び幅寸法、及び約５ｍｍの厚さであってもよい。エンクロージャ８０２（図８）は、これらの２つの材料との間の界面における屈折を防止するように、応力除去ゲル８０５とほぼ同じ屈折率を有するように選択することができる。
【００６０】
適切なエポキシの例は、マサチューセッツ州ビルリカのＥｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．のＥｐｏ−Ｔｅｋ ３０１−２ＦＬ、ＴｒａｎｓｅｎｅのＥｐｏｘｙ５０、又はＮｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＤｅｘｔｅｒ−Ｈｙｓｏｌ ＯＳ １９００又は３００Ｈである。エンクロージャ８０２の熱膨張係数が十分低く、膨張及び収縮が画像アレイセンサ２０１の予想作動温度範囲ではワイヤボンド８０４を破壊しない場合には、図２ａの画像センサ組立体２５０においてワイヤボンド２３４上のエンクロージャ２３０によって示すように、応力除去ゲル８０５を省略できる。
【００６１】
レンズ構造体２０２は、紫外線硬化型透明接着剤２３２を使用してエンクロージャ８０２（図８）又はエンクロージャ２３０（図２）に取付ける。紫外線硬化型接着剤２３２をエポキシ立方体８０２上に施して、紫外線硬化型接着剤２３２を用いてレンズ２０２を横並びに配置する。レンズ構造体２０２は、「無限大」の画像が所望の画像領域７０２及び７０３に焦点が合う距離だけ画像センサ２０１から間隔があけられる。
【００６２】
紫外線硬化型接着剤２３２に紫外線を浴びせて硬化させ、レンズ構造体２０２を所定の位置に固定して、レンズ構造体２０２をエンクロージャ８０２に永久的に取付ける。レンズ構造体２０２の裏面と画像センサ２０１ダイスの頂部との間の総距離は、図示の例では６．７mmである。この距離は、レンズ２０２の裏面と画像アレイ２０１の前面との間の光路全体が、空気よりも屈折率が高い材料を通っているので、有効焦点距離４．４mmよりも相当長い。レンズと画像センサとの位置合わせ及びレンズを所定の位置に保持するための紫外線接着剤の硬化プロセスは、レンズ及び他の画像センサ組立体の構成部品の製造時のバラツキに対応するために、レンズの焦点合わせの間に行うことが理想的である。このプロセスは、組み立て時に画像センサの電源を入れて遠視野画像を画像センサからホストコンピュータに取り込むによって行う。紫外線硬化型接着剤をセンサの表面上に施して多軸ロボット又はポジショナを使用してレンズを紫外線硬化型接着剤上に位置決めする。レンズの位置は、センサによって取得した画像の焦点が合うまでロボットが調節する。この時点で、紫外線硬化型接着剤に紫外線を浴びせてレンズを所定の位置に接着する。この目的に適切なマイクロポジショニング機器は、ドイツのＰｈｙｓｉｋ Ｉｎｓｔｒｅｍｅｎｔｅ ＧｈｂＨ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから販売されている。
【００６３】
紫外線硬化型接着剤２３２は、レンズ２０２とエンクロージャ８０２との間の空間を充填する機能を果たし、エンクロージャ８０２の如何なるリップル又は他の平坦でない面を充填するので、結果的にレンズ２０２とエンクロージャ８０２との間に空隙が生成されるのを防止する。前述の所望の光学的特徴を得るために、紫外線硬化型接着剤２３２は、エンクロージャ８０２とほぼ同じ屈折率を有する必要がある。この構造には、２つの異なる媒体の間の屈折率の不一致が発生しかねない光学面の数を最小限に抑えるという明らかな利点があるので、撮像システムの光学的効率が高くなり迷光が少なくなる。適切な透明紫外線硬化型接着剤は、ニュージァージ州Ｎｅｗ ＢｒｕｎｓｗｉｃｋのＮｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓが製造するＮｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ６８である。画像センサ組立体８０１を作るのに適切な他の材料は、Ｄｙｍａｘから入手可能である。
【００６４】
ブロック８０２は、開口絞り部材２０３をレンズ２０２に取付けることによって完成する。開口絞り部が部材の場合、接着剤や１つ又はそれ以上の機械的ファスナ等を使用してレンズの外面に取付けてもよい。開口絞り部材が塗料の場合、レンズ２０８及び２０９をテープ等の取り外し可能なマスクで覆った後に、レンズ要素２０２に直接塗布してもよい。塗料が乾燥した後に、レンズ要素２０２に直接塗布してもよい。塗料が乾燥した後に、マスクを取り除いてもよい。次に、光学組立体８０１を支持部２２０に取付ける。特に、画像センサアレイ２０１は、従来の手段によって物理的にベース基板２２１に取付け、電気的にワイヤボンド、半田、又は１つ又はそれ以上のコネクタ等の電気コネクタによって回路（図２では図示せず）に接続する。ベース基板２２１は、例えば、プリント回路基板であってもよい。
【００６５】
支持部２２０は、遠視野バッフル２０４と同じ材料で作ってもよく、又は異なる材料で作ってもよい。ベース基板２２１は、光学センサ組立体を支える支持部２２０又はハウジング（図示せず）のいずれかに、遠視野バッフル及び画像センサを直接取付ける場合は省略してもよい。例えば、支持部２２０は、画像センサ２０１及び遠視野バッフルが結合されるプリント回路基板であってもよい。ベース基板を設けるか否かに関わらず、遠視野バッフルは、接着剤、スナップコネクタ、又は機械式ファスナ等を使用して支持部２２０又はハウジング（図示せず）に取付ける。
【００６６】
図９に別の実施形態による画像センサ組立体９０１を示す。本実施形態において、画像センサ２０１は、ガラス蓋を有するセラミックパッケージ又は透明プラスティックパッケージ等の従来の電子パッケージを利用して実装し、このパッケージは、例えば、クワド・フラット・パック又はデュアルインライン（ＤＩＰ）パッケージとすることができる。実装された画像センサ９０１は、半田付け等の適切な従来の手段によってプリント回路基板９０１に取付ける。次に、紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤９０５を画像センサ組立体９０１上に施す。使用する接着剤は、接着剤２３２に関して前述したのと同じ接着剤とすることができる。紫外線硬化型接着剤の厚さは、実装される画像センサ９０１の形式に基づく。所要の厚さが非常に厚い場合には、紫外線硬化型接着剤の層を積層するか、又はエポキシ層等の別の材料を紫外線硬化型接着剤の間にサンドイッチして接着剤層９０５の厚さを小さくすることができる。エポキシは、エンクロージャ２３０、８０２に関して前述したものと同じ材料であってもよい。レンズ構造体２０２は、紫外線硬化型接着剤９０５を用いて並べて配置して、前述の方法で焦点合わせを行う。最後に、接着剤、機械式ファスナ等を使用して、開口絞り部材２０３をレンズ構造体２０２に取付ける。
【００６７】
前述の手段に加えて、レンズ構造体２０２は、機械式支持等の他の手段によって画像センサに対して支持してもよい。このような構造体に関しては、１９９８年６月９日に出願された米国特許第６，１３０，４２１号「車両前照灯制御用撮像システム」に開示されている。また、このような構造体を使用して、開口絞り部材及び遠視野バッフルを含む光学組立体の各構成部品の間の相対的な関係を位置合わせして維持することができる。機械的な結合構造は図２４に関して以下に説明する。
【００６８】
ミラー取付け式画像センサ組立体
前述のように、前照灯減光器は、図１０に示すようにバックミラー１０００に一体化することが好都合であり、光センサ組立体２０１は、自動減光エレクトロクロミック（ＥＣ）ミラー・サブ組立体１００１又は他の可変屈折率ミラー組立体に一体化されている。この配置によって、一般に車両ウインドシールドワイパ（図示せず）によってきれいにされたフロントガラス領域を通した前方の視界が得られる。更に、画像センサをミラー組立体内に取付けることによって、電源、マイクロコントローラ、光センサ等の回路を共有することができる。更に詳細には、同じ周辺光センサを使用して、自動減光ミラー機能及び前照灯制御機能の両方に関する周辺光の測定を行うことができる。
【００６９】
図１０を参照すると、光センサ組立体８０１は、バックミラーマウント１００３に取付けられ、バックミラーマウント１００３は、車両フロントガラス１００２に取付けられている。バックミラーマウント１００３は、画像センサの不透明なエンクロージャとなる。図示のように、赤外線フィルタ２０６は、バックミラーマウント１００３の孔１００７の上に取付けることができる。もしくは、遠視野バッフル２１４は、その中に取付けられた赤外線フィルタ２０６と共に使用することができる。遠視野バッフル２１４を使用する場合、画像センサ組立体２０２と一緒に回路基板１００８に取付ける。遠視野バッフルの使用するどうかに関係なく、取付けブラケット１０２０及び１０２１を使用して、回路基板１００８をバックミラーマウント１００３に取付ける。取付けブラケットは、金属ブラケット、ハウジング１００３と一体的な又は別体の構成部品として形成できる樹脂ブラケット、又は回路基板１００８と係合する機械式ファスナ等、適切な構造を利用して実現できる。個別のブラケットは、接着剤、金属ファスナ、又は他の機械式結合手段を使用して取付けることができる。従って、画像センサ組立体２０１は、従来の手段によって車両フロントガラス又はルーフにしっかりと取付けられているバックミラーマウント１００３に取付けて、動かないように保持することができる。
【００７０】
コネクタ１００５は、適切な市販の回路基板コネクタ（図示せず）を使用して回路基板１００８に接続され、次に、回路基板１００８を介して画像センサ２０１に接続される。コネクタ１００５は、ケーブル１００６を介して主回路１０１５に接続される。主回路基板は、従来の手段によってバックミラーハウジング１００４に取付けられている。前照灯１１１を含む車両電気系統との電力及び通信リンクは、車両配線ハーネス１０１７（図１０）を介して行われる。
【００７１】
電気系統
主回路基板１０１５に電気接続され、車両バックミラーハウジング１００４（図１０）に取付けられている画像センサ２０１を図１１に示す。マイクロコントローラ１１０５は、画像センサ２０１から画像信号を受信し、画像を処理して出力信号を生成する。バックミラーハウジングに取付けられている回路基板を参照して説明するが、回路基板１１０５は、サンバイザー、オーバーヘッドコンソール、センターコンソール、ダッシュボード、プリズム式バックミラー、Ａピラー等の車両付属品、又は車両内の他の適切な場所内に取付けることができる。制御車両（図１の１００）がエレクトロクロミックミラーを含む場合、エレクトロクロミックミラーの回路は、マイクロコントローラ１１０５を備える主回路基板１０１５（図１０）と共有することが好ましい。つまり、主回路基板１０１５は、ミラーハウジング１００４内に取付けられる。ＥＣ回路は、周辺光センサ１１０７及び眩輝光センサ１１０９を更に含み、これらのセンサは、２０００年１月２５日に出願されたと米国特許出願番号０９／３０７，１９１号「フォトダイオード光センサ」、及び１９９９年５月９日に出願された米国特許出願番号第０９／４９１，１９２「半導体光センサ付き車両装置」に説明されているような、デジタルフォトダイオード光センサであることが好都合である。マイクロコントローラ１１０５は、周辺光センサ１１０７及び眩輝光センサ１１０９からの入力を使用して、エレクトロクロミックミラー要素１１０２の適切な状態を判定する。ミラーは、ＥＣミラー駆動回路１１１１によって駆動され、このＥＣミラー駆動回路１１１１は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｒ． Ｔｕｒｎｂｕｌｌ他の１９９７年９月１６日に出願された米国特許第５，９５６，０１２号「直列駆動回路」、Ｒｏｂｅｒｔ Ｃ．Ｋｎａｐｐ他の１９９７年９月１６日に出願されたＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９７／１６９４６「個別ミラー制御システム」、及びＪｏｎ Ｈ． Ｂｅｃｈｔｅｌ他の１９９９年５月７日に出願された米国特許出願番号０９／２３６，９６９「積分電荷収集による半導体光センサを使用した自動減光ミラー」に説明されている駆動回路とすることができる。ＥＣ要素１１０２の駆動に使用することができる他の駆動回路は公知である。ＥＣミラー駆動回路１１１１は、信号出力１１２７を介して電流をＥＣ要素１１０２に供給する。
【００７２】
このミラーは、Ｒｏｂｅｒｔ Ｃ．Ｋｎａｐｐ他の１９９９年８月３日に出願され本出願人に譲渡されている米国特許出願番号０９／３６８，３２５「車両通信システム」に開示されているものと類似の方法で、シリアルリンクでもって光制御モジュールと通信することができる。
マイクロコントローラ１１０５は、前照灯１１１（図１１ではハイビーム１１３１及びロービーム１１３２によって表す）及びエレクトロクロミックミラー１１０２の作動に関する判定を行う際に、車両の電気バス上を伝達する信号（車両速度等）の有効性を利用することができる。特に、速度入力１１７は、車両速度情報をマイクロコントローラ１１０５に供給し、これにより前照灯１１１の制御状態を判定するのに車両速度判定基準を用いることができる。バック信号１１１９は、車両がバックギヤに入っていることをマイクロコントローラ１１０５に知らせ、これに応じて、マイクロコントローラ１１０５は、周辺光センサ１１０７、１１０９からの信号出力に関係なく、エレクトロクロミックミラー要素１１０２をクリアする。自動ＯＮ／ＯＦＦスイッチ入力１１２１は、マイクロコントローラ１１０５に車両前照灯１１３１、１１３２を自動制御すべきか、又は手動制御すべきかを指示するために２つの状態を有するスイッチに接続される。自動ＯＮ／ＯＦＦスイッチ入力１１２１に接続される自動ＯＮ／ＯＦＦスイッチ（図示せず）は、従来、車両ダッシュボード上に取付けられている前照灯スイッチに一緒に組み込むか、又はハンドルコラムレバーに組み込むことができる。手動減光スイッチ入力１１２３は、手動作動式スイッチ（図示せず）に接続され、ハイビーム状態の手動オーバーライド信号を供給する。現在のハイビーム制御状態がＯＮの場合、マイクロコントローラは、手動オーバーライド信号制御入力１１２３の作動信号に応じて、ドライバが操作を再開するまで、又は随意的に所定の時間が経過するまでハイビームを一時的にＯＦＦにする。もしくは、ハイビームがＯＦＦの場合、マイクロコントローラ１１０５は、入力１１２３の作動信号に応じてハイビームをＯＮにする。制御車両１００（図１）のハンドルコラム上に配置されているレバースイッチを使用して、手動ハイビーム制御スイッチを実現することができる。
【００７３】
回路基板１１０１は、幾つかの出力を有する。エレクトロクロミック出力１１２７上の制御信号によって、エレクトロクロミックミラー要素１１０２に電流が供給される。追加のエレクトロクロミックバックミラー（図示せず）を設ける場合には、随意的に追加の出力（図示せず）を供給してこの追加ミラーを制御することができる。マイクロコントローラ１１０５は、ロービーム前照灯１１３１及びハイビーム前照灯１１３２の現在の状態を、前照灯制御出力１１２７を介して前照灯駆動回路１１０４に伝達する。マイクロコントローラ１１０５は、制御車両１００のドライバにハイビーム前照灯の現在の状態を表示する随意的な可視インジケータ１１１５に導線１１１３（図１１）を介して伝達される制御信号を生成する。ハイビームインジケータは、従来、車両ダッシュボード上の車両計器クラスタ内又はその近傍に配置されている。以下に詳細に説明するように、自動前照灯制御装置がアクティブか否かを表示するために、別個のインジケータを設けてもよい。双方向データバス１１３７を介して方位センサ１１３５を回路基板１０１５に接続することができる。コンパスは、米国特許第５，２３９，２６４号「発振器回路の期間を制御するコイル及びコアセンサを有するゼロオフセット磁気計」、米国特許第４，８５１，７７５号「高透磁率等方性コアに巻かれたセンサコイルを有するデジタルコンパス及び磁気計」、米国特許第５，８７８，３７０号「可変解像度を有する車両コンパスシステム」、米国特許第５，７６１，０９４号「車両コンパスシステム」、米国特許第５，６６４，３３５号「車両コンパス回路」、米国特許第４，９５３，３０５号「自動連続較正による車両コンパス」、米国特許第４，６７７，３８１号「フラックスゲートセンサ電気駆動方法及び回路」、米国特許第４，５４６，５５１号「電気制御システム」、米国特許第４，５４６，５５１号「車両磁気センサ」、及び米国特許第４，４２４，６３１号「電気コンパス」に説明されているもの等の、車両の進行方向を示すデジタル又はアナログ信号を生成する形式の市販のコンパスを使用して実現できる。フォグライト制御装置１１４１は、フォグライト制御出力１１４２を介して、マイクロコントローラ１１０５によって生成された制御信号を受信する。フォグライト制御装置１１４１は、前側フォグライト１１４３及び後側フォグライト１１４５をＯＮ及びＯＦＦ制御する。
【００７４】
入力１１１７、１１１９、１１２１、１１２３、及び１１３５、及び、出力１１２７、１１１３、１１２７、及び１１４２、並びにハンドル入力等、他の考えられる入力又は出力の一部又は全部を、図１１に示す通信バス１１２５を介して随意的に供給することができる。車両バス１１２５は、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バス等、任意の適切な標準通信バスを使用して実現できる。車両バス１１２５を使用する場合、マイクロコントローラ１１０５は、バス制御装置を含むことができ、又は制御インタフェースは、主回路基板１０１５上に構成部品を追加することで可能になる。
【００７５】
図１２は、ロービーム前照灯１１３１用駆動回路１２０３及びハイビーム前照灯１１３２用駆動回路１２０１を含む前照灯駆動回路１１０４を示す。バス１１２７は、ロービーム前照灯１１３１及びハイビーム前照灯１１３２を駆動するための、マイクロコントローラ１１０５によって生成されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を搬送するそれぞれのワイヤ１２０６及び１２０７を含む。もしくは、前照灯駆動回路１１０４は、出力１１２７上の制御信号に応じて、前照灯１１３１及び１１３２に供給される電圧、及び結果的にそれらの輝度を変更するためのＤＣ電源を含むことができる。想定された更に別の変形例は、以下に説明するように、及びＪｏｓｅｐｈ Ｓｔａｍ他の１９９８年９月１８日に出願された米国特許第６，０４９，１７１号「連続可変式前照灯制御」に教示されているように、ハイビーム前照灯１１３１の照準を変えるようになっている。
【００７６】
前照灯駆動回路１１０４は、ハイビーム１１３１及びハイビーム前照灯１１３２へ電力を供給する。最も単純な場合では、前照灯駆動回路は、前照灯をＯＮ及びＯＦＦする信号１１２７に応じて作動するリレーを含む。別の好適な実施形態において、ハイロービーム前照灯１１３１及びロービーム前照灯１１３２は、可変制御信号を生成する前照灯駆動回路１１０４によって制御され、漸進的にＯＮ又はＯＦＦになる。このような制御システムに関しては、同時継続中の米国特許第６，０４９，１７１号に説明されている。一般的に、本発明は、パルス幅変調（ＰＷＭ）供給を使用して前照灯に通電することによって、前照灯の可変発光制御を行うことができ、駆動回路の負荷サイクルは、０％から１００％の間で変動して前照灯１１３１、１１３２からの連続可変輝度をもたらすことを教示する。
【００７７】
マイクロコントローラ１１０５は、画像アレイ組立体２０１によって取得した画像を分析して、これらの画像に応じて前方視野内の対向車両又は前方の車両を検出する。マイクロコントローラ１１０５は、別の種々の入力と共にこの情報を使用して、前照灯１１３１、１１３２の現在の状態を判定する。前照灯の現在の制御状態は、ハイビーム及びロービームの輝度を示す。可変制御システムにおいて、この輝度は、前述したように、ビームの負荷サイクル又は前照灯に印加されるＤＣ電圧を変えることによって変更できる。非可変システムにおいて、制御状態は、ハイビーム及びロービームがＯＮであるか又はＯＦＦであるか示す。図１３は、マイクロコントローラ１１０５への接続を示す詳細な図面である。マイクロコントローラ１１０５は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、プログラマブル論理ユニット、ディスクリート回路、又はその組み合わせを使用して実現することができる。更に、マイクロコントローラは、２つ以上のマイクロプロセッサを使用して実現することができる。
【００７８】
作動
まず、レンズ構造体２０２及び遠視野バッフル２０４の組み合わせ作用について図２ａ及び図７を参照して説明する。前述したように、１つの実施形態において、画像アレイ３０１は、６４本の列及び８０本の行から成る３０μｍ画素を含む。赤色レンズ２０９を通って撮像した前方の情景は、画像アレイ３０１の１つの領域７０３上に位置付けられる。他のレンズ要素２０８を通って撮像された前方の情景は、画像アレイ３０１の領域７０２上に位置付けられる。図示の実施形態において、これらの領域の各々は、画像アレイの幅６０×高さ２０の画素サブウインドウである。２つの領域７０２及び７０３の中心は、Ｙ方向において１．２ｍｍ離れており、これはレンズ２０８及び２０９の中心軸と同じ間隔である。１４本の画素行は、２つの領域７０２、７０３の間に横たわる帯域を形成し、これらの２つの領域を分離する境界、即ちバッファの機能を果たす。
【００７９】
画像センサ組立体２５０は、幾つかの利点をもたらす。ブロックは中実であると考えられるので、画像センサ２０１ダイスとレンズ構造体２０２との間の表面が排除される。これらの表面を排除することによって迷光が少なくなる。第２に、好適な実施形態では、レンズのアクティブな位置合わせが可能であり、これは前記に詳細に説明したように種々の製造上のバラツキに対応するものである。最後に、この組立体は安価であり、高価なセラミック実装が不要になる。前述の利点の一部又は全ては、この構造の変形例により実現できる。例えば、エンクロージャ２３０、紫外線硬化型接着剤２３２、及び場合によっては応力除去ゲル８０５（図８）の代わりに紫外線硬化型エポキシ接着剤を使用することができる。
【００８０】
作動時には、画像は露光期間中に画像アレイ３０１（図３）上に入射されるが、本明細書ではこの期間を統合期間と呼ぶ。露光期間終了時に、画素の各々に関する出力信号が格納されるが、米国特許第５，４７１，５１５号で説明されているフォトゲート画素アーキテクチャの場合には画素内に格納されることが好ましい。各々の画素からの出力信号は、各々の画素によって感知されている輝度を表す。この出力信号は、１度に１列毎に列出力回路３０２に伝達される。列出力回路は、行内の各々の画素のそれぞれの画素出力信号を格納するコンデンサを含む。次に、画素出力信号は、アナログ増幅器３０３によって連続的に増幅される。増幅器利得は調整可能であることが好都合であり、例えば、整数増分にて増幅器入力信号の振幅度を１倍（単位利得）から１５倍の範囲で選択的に高めるよう制御できる。増幅器の利得の調節によって、システム感度を調整することができる。増幅器３０３からの増幅アナログ信号出力は、フラッシュ型アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４０４によってサンプリングされる。フラッシュ型ＡＤＣ４０４は、各々の画素に対応する増幅アナログ信号の各々を８ビットグレイスケール値に変換する。センサの種々のバイアス電圧は、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１０５によって生成される。バイアス発生器によって生成される電圧の２つは、ＡＣＤハイ及びロー基準値であり、これらの基準値によって、それぞれ、２５５及び０のデジタル値に対応するアナログ値を決定し、結果的にＡＤＣの範囲を設定する。
【００８１】
シリアルタイミング及び制御回路３０９は、センサ作動のタイミングシーケンスを決定するが、このタイミングシーケンスは、１９９９年１１月２３日にＪｏｎ Ｈ． Ｂｅｃｈｔｅｌ他に付与された、同時係属中の米国特許第５，９９０，４６９号「画像アレイセンサ用制御回路」に詳細に説明されている。
【００８２】
以下に、画像センサ制御プロセスに関して最初に図１４を参照して説明する。この制御プロセスは、エレクトロクロミック（ＥＣ）ミラーの制御を含むことができる。しかし、ＥＣミラーの制御方法は公知であり、本明細書ではこのような方法を詳細に説明しない。エレクトロクロミック装置は一般的に知られており、一部は市販されているが、エレクトロクロミック装置及びその関連回路の例は、Ｂｙｋｅｒの米国特許第４，９０２，１０８号、Ｂｅｃｈｔｅｌ他のカナダ特許第１，３００，９４５号、Ｂｅｃｈｔｅｌの米国特許第５，２０４，７７８号、Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，２８０，３８０号、Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，３３６，４４８号、Ｂａｕｅｒ他の米国特許第５，４３４，４０７号、Ｔｏｎａｒの米国特許第５，４４８，４３１号、Ｋｎａｐｐの米国特許第５，５０４，４７８号、Ｔｏｎａｒ他の米国特許第５，６７９，２８３号、Ｔｏｎａｒ他の米国特許第５，６８２，２６７号、Ｔｏｎａｒ他の米国特許第５，６８９，３７０号，Ｔｏｎａｒ他の米国特許第５，８８８，４３１号、Ｂｅｃｈｔｅｌ他の米国特許第５，４５１，８２２号、米国特許第５，９５６，０１２号、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９７／１６９４６、及び米国特許出願番号０９／２３６，９６９に開示されている。
【００８３】
前側の周辺光センサ１１０７及び後側の眩輝センサ１１０９は、ステップ１４０１に示すように（図１４）、前側及び後側の光レベルを測定する。前方周辺測定値を用いて、ロービーム前照灯１１３１及びハイビーム前照灯１１３２の両方、及びエレクトロクロミックミラー１１０２を制御する。更に、前方周辺測定値を用いて、昼間走行灯の輝度及びテールライトの輝度を制御することができる。後側眩輝測定値を用いてエレクトロクロミックミラー１１０２の反射率を制御する。前方周辺光レベル測定値は先の測定値と平均化され、前方時間平均化周辺光レベルを算出するようになっている。この平均光レベルは、２５秒から３０秒間隔でサンプリングした測定値の平均値として算出される。これに応答して、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ１４０２において、センサ１１０７及び１１０９によって測定された光レベルの関数としてエレクトロクロミックミラー要素１１０２の制御状態を算出する。マイクロコントローラ１１１５がモトローラＭＣＳ９１２から選択したマイクロコントローラの場合、エレクトロクロミック要素駆動回路の状態は、エレクトロクロミック要素の所望の反射率レベルに対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）負荷サイクルをモトローラＭＣＳ９１２ファミリのマイクロコントローラ周辺機器のパルス変調幅にプログラムすることによって設定できる。次に、このＰＷＭ出力は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｒ． Ｔｕｒｎｂｕｌｌ他の１９９７年９月１６日に出願された米国特許第５，９５６，０１２号「直列駆動回路」に開示されているような方法で直列駆動回路に供給される。前照灯１１３１、１１３２がステップ１４０３での判定時に自動モードではない場合、これは信号１１２１に応じて手動で設定されるが、マイクロコントローラ１１０５は、マイクロコントローラがエレクトロクロミックミラー要素１１０２の可変反射率を継続して制御できるようにステップ１４０１に戻る。ハイビームがＯＮの場合、判定１４０３は、ユーザに手動オーバーライドを与える。更に、ハイビームがＯＦＦの場合、ステップ１４０３（判定結果はＮＯになる）においてハイビーム自動制御がスキップされる。
【００８４】
ステップ１４０３において自動モードがアクティブであると判定された場合、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ１４０１で測定した平均周辺光レベルを使用して、ステップ１４０４において周辺光レベルがロービーム最小閾値未満か否か判定する。例えば、閾値は、１ルックスから３ルックスまでであってもよく、１つの装置においては２ルックスであった。周辺光レベルが閾値より大きいこと、即ちハイビーム前照灯では大きな利点はないことを示す場合、ハイビーム制御は使用されず、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ１４０１に戻る。周辺光レベルがロービーム最小値、例えば、約２ルックス未満の場合、ハイビーム前照灯の使用が望ましいであろう。この場合、マイクロコントローラ１１０５は、前照灯１１３１、１１３２を制御するように作動する。また、前述の平均周辺光レベルに加えて、瞬時周辺光レベルを考慮することが有利である。瞬時周辺光レベルが突然非常に低い値、例えば０．５ルックス未満に落ちた場合は、平均周辺光レベルがハイビーム作動の閾値に達する前に直ちに自動ハイビーム操作を開始できる。この状況は、十分な照明のある交差点を走行中の車両が突然交差点を横切って、直ちにハイビーム操作が望まれる暗い通りに入った場合に起こると考えられる。マイクロコントローラ１１０５は、画像センサ２０１によって取得した前方の情景の画像を分析して、ステップ１４０５に示すように、対向車両又は前方車両の存在を判定する。ステップ１４０６において、ステップ１４０５の結果に基づいてマイクロコントローラは前照灯の制御状態を設定する。１つの実施形態において、制御状態を設定するには、パルス駆動回路の負荷サイクルを設定する必要がある。モトローラＭＣＳ９１２ファミリのマイクロコントローラは、パルス幅変調信号１２０６及び１２０７を生成できるタイマ／カウンタ周辺機器を含む。一部の車両において、ハイビームの状態の関係なく、ロービーム前照灯は常時ＯＮになっている。このような車両においては、ハイビームの負荷サイクルのみが変更される。ハイビームがＯＮのときにロービームはＯＦＦになる車両もあり、この場合は、ハイビーム負荷サイクルが高くなるとロービーム負荷サイクルは低くなる。ＰＷＭ信号を使用する車両前照灯の制御に関しては、Ｊｏｓｅｐｈ Ｓｔａｍ他の１９９８年９月１８日に出願されたと米国特許第６，０４９，１７１号「連続可変前照灯制御」に開示されている。
【００８５】
車両の前方視野の画像を取得して分析するステップ１４０５について、図１５を参照して更に詳細に説明する。ステップ１５０１において、図７に示す２つの視野７０２及び７０３に対応する赤色レンズ２０９及びシアンレンズ２０８の両方を介して第１の対の画像を取得する。結果的に得られた画像の視野は、６４×２６画素、レンズ光学部品、及び前述の遠視野バッフルを使用して、水平約２５°及び垂直１５°である。これらの画像は低感度で取得される。画像センサ２０１の感度は、例えば、フレーム露光時間、アナログ増幅器利得、及びＤＡＣハイ及びロー基準値によって決定することができる。画像センサは、まさに制御車両の前照灯を減光すべき最大距離で対向車両前照灯を撮像する程度の感度である必要がある。これらの画像は、明るい前照灯又は他のノイズ光源によって妨害されることなく、任意の距離の対象となる対向車両の前照灯及び近くのテールライトを検出するのに十分である。この方法において、センサは、反射性物体が制御車両に非常に近いところにある稀な場合を除いて、標識又は反射体からの反射を検出するほど感度が高くてはいけない。暗い周辺光の状況下では、この感度は照明物体だけを検出するのに十分な低い値である。
【００８６】
また、ステップ１５０１において画像を取得する場合の画像センサの感度は、現在ハイビームがＯＮか否かに応じて変えることができる。ハイビームを手動で制御する場合、一般に、ドライバは、前照灯１１１を減光する前に、対向車両１０５（図１）又は前方の車両１１０が制御車両のハイビームが迷惑になるほど近づくまで待つ。しかし、ハイビームがＯＦＦの場合、大半のドライバは、対向車両１０５が遠く離れていてもハイビーム前照灯を作動させない。このことは、対向車両１０５は、制御車両のハイビーム前照灯が対向車両のドライバの迷惑になる距離まで直ぐに近づいて来るので、制御車両１００のドライバは、ハイビームを作動し直後にＯＦＦにする必要があることを予測するからである。この挙動を部分的にまねるために、ハイビームがＯＮの場合よりも、ハイビームがＯＦＦの場合に感度の高い画像を取得して遠くに離れた車両の検出を可能にする。例えば、ハイビームがＯＦＦのときの画像センサは、ハイビームがＯＮの場合よりも５０％だけ高感度である。
【００８７】
ステップ１５０２（図１５）において、画像を分析して、画像内で捕捉した光源を突き止める。ステップ１５０３において、検出光源の特性を分析して、光源が対向車両、前方車両、又は他の物体からのものか判定する。前方車両１１０からの光源がハイビームを減光する必要があることを示すほど明るい場合、制御プロセスは、ステップ１５１０に進み、ハイビーム状態が設定される。
【００８８】
ステップ１５０３において、車両が検出されない場合には、第２の対の画像は、更に高い感度でもってレンズ２０８及び２０９を介して取得される。最初に、ステップ１５０５において、ハイビームの状態の判定を行う。この判定は、第２の対の画像は、第１の対の画像の５倍から１０倍の感度になる場合があるので行われる。画像の感度が高いほど、迷惑な光源が画像センサ２０１によって撮像される可能性が高くなる。一般に、これらの迷惑な状況は、道路標識又は道路反射体からの反射によって引き起こされるが、この反射は、ハイビームがＯＮの状態では顕著である。ハイビームがＯＮの場合、反射体又は反射性標識が視野に入らないように前方視野を制御車両の直前の領域に制限することが好都合である。理想的な狭めた視野は水平で約１３°であり、これは約３５画素に対して領域７０２及び７０３（図７）を縮小することで実現される。ハイビームがＯＦＦの場合、ロービーム前照灯時の標識及び反射体からの反射は、ハイビームが使用されているときよりもはるかに少ないので、ステップ１５０１において取得した低感度画像と同じ視野の画像を使用することができる。従って、判定ステップ１５０５を使用して、ステップ１５０５の狭い視野か、又はステップ１５０７の広い視野のいずれかを選択する。いずれの視野に対しても、一対の画像を取得できる。ステップ１５０１の低感度画像の取得に関連して前述したように、ハイビーム前照灯の状態に応じて高感度画像の感度を変えて、迷惑な光源を回避するための追加の制御を可能にする。
【００８９】
低感度画像の場合と同様に、ステップ１５０８において、高感度画像を分析して光源を検出する。これらの光源のいずれが、制御車両のハイビーム前照灯の減光を必要とするほどに接近した車両を示すかの判定を行う。
【００９０】
高感度及び／又は異なる視野の付加的な画像は、前述の画像に加えて取得することができる。付加的な画像は、画像センサの動的範囲に依存して必要となる。例えば、遠く離れた前方車両のテールライトを検出するには、非常に狭い視野で非常に高感度の画像の取得を必要とする場合がある。もしくは、画像センサが十分な動的範囲を有する場合、１つの感度での一対の画像のみを必要とする場合がある。３セットの画像、即ち、低感度セット、中間感度セット、及び高感度セットの画像を使用することが好都合である。中間感度セットは、低利得感度の約５倍の感度を有し、高利得は、低利得感度の約２０倍の感度を有する。低利得感度セットは主として前照灯の検出に利用され、中間及び高感度画像は主としてテールライトの検出に利用される。
【００９１】
異なる波長の光における画像センサの量子効率及びレンズ要素２０８及び２０９に使用されるフィルタのフィルタ特性により、２つの領域７０２及び７０３に対して異なる感度を用いることが有利な場合もある。米国特許第５，９９０，４６９号に説明されているタイミング及び制御回路３０９は、同時に２つの異なる画素ウインドウを取得して各々のウインドウに対して異なるアナログ利得を用いて性能を高めることができる。このことは、各々のサブウインドウの取得時に使用されるアナログ増幅器の利得値を含むレジスタを付加することによって得られる。このようにして、２つの領域の相対感度は、自動的にバランスをとって、両方のレンズ要素を介して白色光源を撮像する場合に同じような出力を得ることができる。このことは、光線を濾過することなく、例えば、レンズ要素２０８を通過する光線に対してシアンフィルタではなくて透明レンズを使用することによって領域７０３の画像を取得する場合に特に好都合であろう。このレンズセットでは、白色光源を撮像する場合、領域７０２内の画素は、赤色フィルタを通過した光を受光する領域７０３の画素の約３倍の光を受光する。２つの領域の出力のバランスをとるために、赤色フィルタ処理領域７０３の画素に対してアナログ利得を３倍に設定することができる。
【００９２】
ステップ１５０２及び１５０８に示す光源を検出するための画像の分析は、図１６を参照して説明する。分析は、赤色レンズを介して取得した領域７０３の画像から始める。幾つかの迷惑光源は赤色光のかなりの量を含むわけではないので、赤色濾過画像から開始することが好都合である。これらの迷惑光源は、水銀街路灯、緑色交通信号灯、及び緑色及び青色高速道路標識からの反射光を含む。従って、幾つかの潜在的な迷惑光源を考慮の対象から外す。画素位置はＸ及びＹ座標で示し、（０、０）という画素位置は左上の画素に対応する。ステップ１６０２において、（０、０）画素１４０１から画像を通過するラスター走査で始まり、各々の画素を最小閾値と比較する。最小画素閾値は、対象となる画像内で最も光が弱い物体を決定する。ステップ１６０３において判定されるように、現在の画素が画素閾値未満であり、赤色画像ウインドウ内の最終画素でない場合には、分析はステップ１６０４に示すように次の画素へ進む。次の画素の位置は、画像を通過するラスター走査によって、最初に行の最終画素に達するまでＸ座標に沿って右に画素を検査し、その後、次の行の第１の画素に進むことによって判定する。
【００９３】
現在の画素値が最小閾値よりも大きいと判定された場合、シードフィル分析アルゴリズムに入り、このステップにおいて、ステップ１６０５に示すように識別された光源のサイズ、輝度、及び他のパラメータを判定する。シードフィル・アルゴリズムは、一般の光源に関連する画像センサの画素を識別するために、結果的に画素判定基準を満足する関連画素を識別するために使用する。これは、それぞれの閾値レベルを超える隣接する画素を識別することによって達成することができる。シードフィル・アルゴリズムが完了すると、ステップ１６０６において、その後の分析（図１５のステップ１５０３及びステップ１５０９）のために光源特性を光源リストに追加して、特定の条件を満足しているか否かを判定し、この条件は、その光源が対向車両又は前方の車両を表しているか否かを判定するのに使用する。その後、ステップ１６０７に示すように、リスト内の光源数のカウンタを増分する。その後、マイクロコントローラは、ステップ１６０３に進む。
【００９４】
ステップ１６０３において、赤色画像内の最終画素が検査されたと判定された場合、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ１６０８に示すように、検出光源がないか否かを判定する。ステップ１６０９に示すように、検出光源がない場合には画像の分析は終了する。赤色レンズ２０９を介して検出される１つ又はそれ以上の光源がある場合、光源の相対色を判定するために、シアン又は透明ウインドウ７０２を分析して他のレンズ２０８を介して撮像された光源の輝度を判定する。この状況においては、光源の「輝度」は、光源を撮像する全ての画素のグレイスケール値の合計、即ち、シードフィル・アルゴリズムによって算出された値を示す。ステップ１６１０において、リスト上の第１の光源を分析する。ステップ１６１１において、シードフィル・アルゴリズムを実行するが、シアン画像は、赤色画像で検出した光源の中心と同じ座標（ウインドウの左上に対して）有する画素で始まる。このようにして、赤色フィルタに関連するレンズを介して検査された光源で識別した画素だけが、他のフィルタを介して検査された光源として分析され、このことは、透明又はシアンフィルタを介して検査した場合に、そうでなければ分析されることになる多数の迷惑光源が赤色フィルタによって除去されるので好都合である。赤色フィルタを介して識別された光源のみを検討するので、他のフィルタを介し検査された光源に関連する情報を格納するのに必要なメモリが少なくなる。ステップ１６１２に示すように、他の画像７０２の光源の輝度に対する赤色画像７０３の光源の輝度の比率は、現在の光源に関してステップ１６０５で算出した他のパラメータと共に光源リストに格納される。この手順は、リスト１６１５内の全ての光源についてシアン対する赤色の比率が算出されるまで光源リスト１６１３内の他の光源に対して続けられ、分析は、ステップ１６１４で終了する。
【００９５】
所要メモリを減らす他の方法として、画素データは、メモリ内の画像全体を格納することなく受信したときに処理することができる。このような処理アルゴリズムは、Ｊｏｓｅｐｈ Ｓ． Ｓｔａｍの２００１年３月５日出願され、本出願人に譲渡されている米国特許出願番号（ ）「前照灯及び他の車両機器を制御する画像処理システム」（代理人整理番号ＧＥＮ１０Ｐ３８０）に開示されている。
【００９６】
光源数をカウントして運転環境のタイプを判定すること、特に都市街路又は田舎道を識別することが望ましい場合、シアン又は透明フィルタを介して検査された光源の全てをカウントすることが望ましいことを理解されたい。このようにして迷惑光源を計数することができる。もしくは、光源閾値数が識別された場合にハイビームＯＮを禁止するために、赤色フィルタを介して検査された光源数をカウントすることができる。
【００９７】
ステップ１６０５及び１６１１において使用されるシードフィル・アルゴリズムを図１７ａに示す。ステップ１６０５において、シードフィル・アルゴリズムの外側の部分は、現在の画素値でもって実行される。シードフィル・アルゴリズムの外側の部分は、各々のステップ１６０５において１度だけ実行されるが、内側の再帰的シードフィル・アルゴリズムは、画素判定基準を満足する全ての隣接画素が識別されるまで何回も実行される。シードフィル・アルゴリズムの外側の部分の開始ステップ１７０１の後、ステップ１７０２に示すように、幾つかの変数を初期化する。変数ＸＡＶＧ及びＹＡＶＧをゼロに設定する。これらの変数は、光源を撮像する画素の平均Ｘ座標及びＹ座標を算出するのに使用でき、これらの平均座標は、共に光源の中心に対応する。ＴＯＴＡＬＧＶ変数は、光源を撮像する全ての画素のグレイスケール値を合計するのに使用される。この値は光源の輝度を定義できる。ＳＩＺＥ変数は、光源を撮像する画素の総数を記録するのに使用される。ＭＡＸ変数は、光源を撮像する任意の画素の最大グレイスケール値を格納する。ＣＡＬＬＳは、メモリのオーバーフローの防止又は追跡のために内側の再帰的シードフィル機能への再帰呼出し回数を制限するのに使用される。
【００９８】
ステップ１７０３において、最初に内側の再帰的シードフィル・アルゴリズムが実行される。ブロック１７０４は、最初及びそれ以降のシードフィル機能を呼び出すための内側の再帰的シードフィル機能の開始を示す。ステップ１７０５に示すように、内側再帰的シードフィル機能の最初のステップはＣＡＬＬＳ変数を増分することである。次に、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ１７０６において判定されるように、ＣＡＬＬＳ変数が再帰的呼び出しの最大許容回数よりも大きいか否かを判定する。再帰的呼び出し回数は、光源情報の格納に利用可能なメモリの量によって制限される。再帰的呼び出し回数が閾値を超えていると判定された場合、再帰的機能は、ステップ１７１９へ進み、カウンタは減分され、その後、再帰的機能が呼び出されたステップに戻る。これが発生した場合、現在の光源は、再帰的呼び出し回数が多すぎ、シードフィル・アルゴリズムによって算出されたパラメータが正しくないことを示すフラグが設定される。これによって、マイクロコントローラのメモリをオーバーフローする多数の反復レベルの発生が防止される。また、非再帰的にアルゴリズムを実行することが可能である。
【００９９】
ステップ１７０６の判定結果が、ＣＡＬＬ変数が最大許容値よりも大きくない場合、次に、ステップ１７０７において、マイクロコントローラ１１０５は、現在の画素を最小グレイスケール閾値と比較して、その画素が光源に含まれるほど著しく明るいか否かを判定する。ステップ１７０７において検討される閾値は、定数又は位置によって変わるものとすることができる。閾値が変わる場合、各々の画素又は画像センサの各々の領域に関して格納される各々の画素閾値を有する空間参照テーブル内に可変閾値を格納することができる。閾値が位置によって可変である場合、１つの場所の画素が関連の画素閾値を超えた場合、制御装置は、単一の光源に関連した隣接グループの画素を検索する間に、隣接画素に対してその閾値を継続的に使用できるか、又は空間参照テーブルに格納された各々の画素閾値を継続的に使用できることが想定されている。
【０１００】
ステップ１７０７の条件を満足しない場合、内側再帰的シードフィル機能は、ステップ１７１９に進んで終了する。ステップ１７０７で判定されるように、画素が十分に高いグレイスケール値を有する場合、そのグレイスケール値を包括的ＴＯＴＡＬＧＶ変数１７０８に追加し、そのＸ座標及びＹ座標をＸＡＶＧ及びＹＡＶＢ変数１７０９及び１７１０に追加し、ステップ１７１１においてサイズ変数を増分する。ステップ１７１２で判定されるように、画素のグレイスケール値が現在のシードフィルで遭遇した他の画素よりも大きい場合、ＭＡＸ変数値をこのグレイスケール値１７１３に設定する。
【０１０１】
ステップ１７１２において「ＮＯ」の判定の後、画素のグレイスケール値を０に設定して、更なる再帰的呼び出しがこの画素を含まないようにする。画素が０に設定されず、この画素において更なる再帰的呼び出しが発生する場合、２回目以降にその画素が追加される。画素を０に設定することによって、画素グレイスケール値は最小閾値よりも小さいのでその画素は２度と追加されない。更に、この画素は、分析中の画像走査の間に再度遭遇した場合にはステップ１６０２で無視される。
【０１０２】
次に、内側再帰的シードフィル・アルゴリズムは、上下左右に進んで各々の画素を検査し終わり、判定ステップ１７０７において最小画素閾値を超える隣接画素の全てを判断するまで、自動的に再帰的呼び出しを続ける。ステップ１７１５は、右に進んで画素を検査するためにステップ１７０４に戻ることを表わす。マイクロコントローラは、判定ステップ１７０６又は１７０７の判定基準を満足しない画素に達するまで右に進んで画素を検査し続ける。ステップ１７１６は、左に進んで画素を検査するためにステップ１７０４に戻ることを表わす。ステップ１７１７は、上の画素を検査するためにステップ１７０４に戻ることを表わす。ステップ１７１８は、下の画素を検査するためにステップ１７０４に戻ることを表わす。次に、マイクロコントローラは、判定ステップ１７０７を満足した最終画素の左に進んで画素を検査する。プロセッサは、隣接画素が存在する（即ち、目前の画素が端の画素でない）場合、ステップ１７０７の閾値を超える各々の画素に隣接する画素を検査する。ステップ１７１９では、このステップが実行される度にＣＡＬＬＳ変数が減分され、マイクロコントローラは、ＣＡＬＬＳ値が０になるまで呼び出しプログラムに戻る。呼び出された機能へ戻ることは、内側再帰的機能の別の例であってもよく、又はこれが検査される最初の画素であれば、外側再帰的アルゴリズム１７２１へ戻る。
【０１０３】
以下に外側及び内側シードフィル・アルゴリズムの作動方法の一例を、図１７ｂを参照して説明する。この例は、３０個の画素を有する非常に小さい例示的な画像センサに関する。この例では、画素４、９、１０、１１、１４、１５、１６、１７、１８、２１、２２、２３、及び２８は、ステップ１７０７の閾値を超える。更に、必要呼び出し回数は、ステップ１７０６の閾値を超えない。画像アレイ３０１は、光源１７５１を受光し、輪郭１７５１で示す。マイクロコントローラは、画素を評価するために以下のように作動する。画素１について、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ１７０１においてシードフィル・アルゴリズムを実行し、ステップ１７０２において変数を初期化し、ステップ１７０３において現在の画素を設定する。次に、マイクロコントローラは、ステップ１７０４において内側シードフィル機能を実行する。ステップ１７０５においてＣＡＬＬＳ変数を１つ増分するが、ＣＡＬＬＳ変数は、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｃａｌｌｓ閾値以下である。画素上には光がないので最小閾値を超えることはなく、マイクロコントローラは、ステップ１７１９に進み、ステップ１７２０においてＣＡＬＬＳ変数を減分し、今回は内側シードフィル・プログラムが初回なので、マイクロコントローラはステップ１７２１からステップ１７２３まで進む。このプロセスを画素２及び３について繰り返すが、これらの画素は共にステップ１７０７で使用される最小画素閾値以下である。
【０１０４】
マイクロコントローラが画素４に達すると、ステップ１７０１において外側シードフィルを実行し、ステップ１７０２において変数を０に設定し、ステップ１７０３において現在の画素を画素４に設定し、内側シードフィル・アルゴリズムを実行する。今回は外側シードフィルが初回の画素なのでＣＡＬＬＳ変数を１に増分する。ＣＡＬＬＳ変数は、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｃａｌｌｓ閾値よりも小さく、画素グレイスケール値は、最小閾値を超える。従って、グレイ値をＴＯＴＡＬＧＶに追加し、画素座標をＸＡＶＧ及びＹＡＶＧに関する画素に追加し、サイズが１になるようにＳＩＺＥを増分する。画素４のグレイ値は、外側シードフィルでは唯一のグレイ値なので、ＭＡＸである。ステップ１７１４においてグレイ値を画素４に対して０に設定する。
【０１０５】
次に、マイクロコントローラは、ステップ１７０７において閾値を超える隣接画素の全てを識別する。特に、図１７ａに示す内側シードフィル・ルーチンによって、マイクロコントローラは、以下のように画素を加算する。画素４は、閾値（この場合の「閾値」はステップ１７０７の最小閾値を示す）よりも大きいグレイスケール値を有する最初の画素なので最初に加算される。次に、プログラムは、右の画素５の再帰的機能を呼び出すが、画素５は閾値以下なので加算されず、「加算」とは画素座標がＸＡＶＧ及びＹＡＶＧに加算されることを意味し、画素のグレイスケール値はＴＯＴＡＬＧＶに加算され、ＳＩＺＥが増分され、画素のグレイスケール値はＭＡＸを超える場合には最大画素グレイスケール値になる。次に、左の画素３を呼び出すが、同じ理由で加算されない。画素４の上には画素がない。従って、ステップ１７１８において画素１０のための再帰的機能を呼び出す。画素１０の値は閾値よりも大きいので加算される。次に、マイクロコントローラ１１０５は、画素１０の右、即ち画素１１に進むが、画素１１は閾値よりも大きいので加算される。次に、マイクロコントローラは、画素１１の右の画素１２を検査する。画素１２は、グレイスケール値が閾値以下なので加算されない。画素１１の左に進んで、画素１０は、前回追加時に０にしたので加えられない。画素１１の上に進んで、画素５は加算されない。画素１１の下に進んで、画素１７は加算される。次に、画素１７の右の画素の再帰的ルーチンを呼び出す。画素１８は加算される。画素１８の再帰的ルーチンに進んで、画素１８の右には画素がない。画素１８の左を検査して、画素１７は、加算された時に０にされたので加算されない。画素１８の上を検査して、画素１２は加算されない。画素１８の下を検査して、画素２４は、閾値以下なので加算されない。使い尽くされていない前回の再帰的機能に戻って、マイクロコントローラは、逆行して画素１７の左の画素１６に進む。画素１６は加算される。再び再帰的機能を呼び出して、マイクロコントローラは、画素１６の右に進む。画素１７は、前回加算された後でクリアされているので加算されない。画素１６の左に進んで、画素１５は加算される。画素１５で再帰的機能を呼び出して、マイクロコントローラは右の画素１６に進む。画素１６は、前回加算された後で０にされているので加算されない。左に進んで、画素１４は加算される。画素１４で再帰的機能を呼び出して、マイクロコントローラは、右の画素１５に進んで、画素１５は加算されない。画素１４の左に進んで、画素１３は加算されない。画素１４の上に進んで、画素８は加算されない。画素１４の下に進んで、画素２０は加算されない。画素１４の再帰的機能を呼び出した機能に戻って、マイクロコントローラは、画素１５の上の画素９に進む。画素９は加算される。画素９の再帰的機能を呼び出し、右に進んで、画素１０は加算されない。左に進んで、画素８は、閾値以下なので加算されない。上に進んで、画素３は加算されない。下に進んで、画素１５は、前回クリアされたので加算されない。画素９の再帰的機能を呼び出した機能に戻って、マイクロコントローラは、画素１５の下の画素を検査する。次に、画素２１は加算される。画素２１の再帰的機能を開始して、右に進んで、画素２２は加算される。画素２２の再帰的機能を開始して、画素２３は、閾値を超えているので加えられる。画素２３の再帰的機能を開始して、画素２４は、閾値以下なので加算されない。左に移動して、画素２２は、０にされたので加算されない。上に進んで、画素１７は、加算された後に０にされたので加算されない。下を進んで、画素２９は、閾値以下なので加算されない。画素２３の再帰的機能を呼び出した機能に戻って、マイクロコントローラ１１０５は、画素２２の左に進む。画素２１は、クリアしたので加算されない。画素２２の上に進んで、画素１６は加算されない。画素２２の下に進んで、画素２８は加算される。画素２８の再帰的機能を実行して、右の画素２９は加算されず、左の画素２７は加算されず、上の画素２２は加算されず、画素２８の下には画素がない。機能１つ分戻って、画素２２についての再帰的機能を完了したので、マイクロコントローラは、画素２１に戻る。画素２１の左に進んで、画素２０は加算されない。画素２１の上の画素１５は加算されず、画素２１の下の画素２７は加算されない。画素１５の再帰的機能を使い尽くしたので、マイクロコントローラは、画素１６の上の画素１０に進むが、画素１０は加算されない。画素１６の下に進んで、画素２２は加算されない。機能１つ分戻って、マイクロコントローラは、画素１７の上の画素１１に進むが、画素１１は加算されない。画素１７の下に進んで、画素２３は加算されず、画素１１の再帰的機能を完了した場合、マイクロコントローラは、隣接する画素の中の最後の未処理画素に戻る。マイクロコントローラは、画素１０の左に進んで、画素９は加算されない。マイクロコントローラは、画素１０の上に進んで画素４は加算されない。下に進んで、画素１６は加算されない。以上で内側シードフィルは完了する。
【０１０６】
最後の画素を加算した後で、ＸＡＶＧ及びＹＡＶＧ及びＳＩＺＥを使用して、ステップ１７２２及びステップ１７２３で光の中心を選択する。
【０１０７】
前述のフィルアルゴリズム法は、赤色画像７０３の分析には好適なシードフィル・アルゴリズムである。他の画像７０２については多少の変更が必要である。この必要性は、以下の例から理解できる。一対の対向車両の前照灯を赤色画像内の２つの個別の光と識別する場合、これらの光源は、（高輝度放電式前照灯にはよくあるが）スペクトルのシアンの半分の方が赤色の半分よりも多くの光を含む場合がある。この場合、赤色画像において２つの個別の光源と検出したものが、シアン画像では焦点が合わずに１つの光源になる可能性がある。従って、シアン画像では、赤色画像内の２つの光源に対応する光源は１つしかないことになる。赤色画像の第１の光源に対してステップ１６１１を完了した後に、焦点が合っていないシアン画像画素は、ステップ１７１４でクリアされてしまい、赤色画像内の第２の光源の分析で利用できなくなる場合がある。従って、シアン画像内の光源が第１の光源に対応すると判定された後に、シアン画像には、赤色画像内の第２の光源に対応する光源がないことになる。これを防ぐために、焦点が合っていない光源が赤色画像内の両方の光源に対応すると判定されるように、ステップ１７１４の場合のように、グレイスケール値を０に設定するのではなく、シアン画像用の画像メモリをもつことが好都合である。
【０１０８】
赤色画像は処理が終わっているので、赤色画像を格納したメモリをマップとして使用して、シアン画像内のどの画素の処理が終わっているかを示すことができる。赤色画像内の全ての画素は、処理の結果として、最小閾値以下のグレイスケール値に設定されている。光源として識別された画素は０になっているが、クリアされなかった光源は、多少低いグレイスケール値をもつことになる。この特性を用いて、赤色画像メモリ内の画素をシアン画像内の画素を処理するためのマーカーの機能を果たすように設定することができる。特に、シードフィル・アルゴリズムをシアン画像に対して実行する場合に、ステップ１７１４の代わりに、現在分析されているシアン画素に対応する赤色画像内の画素をマーカー値に設定するステップを使用する。このマーカー値は、例えば、（２５５−光源リストの現在の光源指数）とすることができる。数字２２５は、グレイスケール値として格納できる最大値である。このようにして、ステップ１６１１がリスト上の光に対して実行される度に、分析画素に対して赤色画像メモリ内に格納された独自のマーカーが存在する。前述のステップ１７１４の変更に加えて、ステップ１７０７の後に、現在分析されている画素に対する赤色画像メモリ内に格納された画素の値が、現在の光源指数のマーカー値に等しいか否かを判定する試験を追加する必要があるが、これによって、この画素が既に再帰的に処理されたことがわかり、その場合、マイクロコントローラは、ステップ１７１９に進むことになる。
【０１０９】
領域７０３内の赤色画像に関するステップ１５０１及びステップ１５０２、及び領域７０２内の他方の画像に関する対応のステップ１５０６、ステップ１５０７及びステップ１７０８は詳細に説明されている。ステップ１５０３及びステップ１５０９において、光源リストは分析されて、識別された光源の中に対向車両又は前方の車両が存在するか否かが判定される。図１８は、光源の種類を判定するために先の分析ステップの間に光源リスト内の各々の光源に関して集められた情報に適用される一連の試験フローチャートである。図１８の試験は、リスト内の各々の光源に対して独立して適用する。
【０１１０】
最初に、ステップ１８０１において判定されるように、この光源の再帰的シードフィル分析結果は、その後の許容再帰的呼び出し最大回数以上か否かを調べる。そうであれば、ステップ１８０３において、光源内の画素数は、多数の後続の再帰的呼び出し回数を引き起こすほど大きいに違いないので「非常に明るい光」に分類される。次に、ＴＯＴＡＬＧＶ変数は、「非常に明るい光」の閾値１８０２と比較する。また、ＴＯＴＡＬＧＶがこの閾値を上回る場合には、ステップ１８０３において「非常に明るい光」に分類される。
【０１１１】
条件１８０１又は１８０２のいずれも満足していない場合、ステップ１８０４において、光源を分析して６０Ｈｚ交流強度成分を有するか否かを判定するが、この成分によって光源がＡＣ光源であることがわかり、ＤＣ電源を電源とする車両と区別できる。このようにして、高圧ナトリウムや水銀灯等の多くの街路灯を車両前照灯と有効に区別できる。ＡＣ成分を検出するために、例えば、４８０フレーム／秒でもって連続した８つの３×３画素画像を取得する。３×３画素ウインドウは、検査光源の中心に置かれる。各々の８つのフレームにおける９つの画素の合計を８つの値として格納する。これらの８つの値は、２サイクルの１／４サイクル間隔での光源の輝度を表す。これらの８つのサンプルの６０Ｈｚフーリエ級数成分の大きさは、以下の式で計算することができる。
【０１１２】
Figure 0004034565
ここで、Ｆ１からＦ７は、８つのフレームの各々の８つの合計グレイスケール値を示し、ＦＭＩＮは、Ｆ１からＦ７の最小値を示す。ステップ１８０４において、値ＡＣはＦ１からＦ８までの中間グレイスケール値で除算され、対象のＡＣ成分を得る。この方法は、サンプリングレートが、分析変調周波数の正確に４倍であることから特に好都合である。これに該当しない場合、Ｆ１からＦ７の各々の係数をこれに対応するように変更する必要がある。更に、本システムをＡＣ電源が６０Ｈｚ以外の国で使用する場合は、サンプリングレート又は係数を調整することになる。
【０１１３】
１つのウインドウのみのＡＣ検出法を説明するが、シアン及び赤色フィルタ、又は赤色及び透明フィルタの両方によって光源を撮像し、その後、２つのサンプルセットから算出される最大ＡＣ成分を使用してステップ１８０４のＡＣ成分を判定することによって、前述の分析を行うことが好都合である。これは、スペクトル内に強い短い又は長い波長の何れかを有する光源の正確な測定を可能にする。ステップ１８０５に示すように、光源ＡＣ成分が最小閾値よりも大きい場合、ステップ１８０６に示すように、光源はＡＣ光源であると判定する。感知された画像の上部領域に低いＡＣ成分をもたらすが、中間から下部までの右手側には高い閾値を与えると共に中間から低までの左手側には中間閾値を与えるような、迷惑光源と前照灯との区別を助けるために別の手段を利用できる。
【０１１４】
次のステップは、道路標識又は他の大きな物体からの反射光である光源を区別するものである。道路標識は、前照灯又はテールライトの寸法と比べて大きい。その結果、道路標識は、前照灯が画像内で焦点が合わないほど明るい場合を除き、車両前照灯よりもはるかに多くの画素上に撮像される傾向にある。標識の反射光源は、ＳＩＺＥ変数で示される多数の画素数をもつが、平均グレイスケール値は、非常に高い輝度をもつ車両前照灯よりも低い。ステップ１８０７で判定されるように、ＳＩＺＥ変数が任意のサイズ閾値を超える場合、平均グレイスケール値（ＴＯＴＡＬＧＶ／ＳＩＺＥ）は、平均画素レベル閾値と比較するが、平均画素レベル閾値は、ステップ１８０１の最大標識平均グレイスケール値である。平均グレイスケール値がこの閾値以下の場合、ステップ１８０９に示すように、その光源は、標識からの反射光と判定する。
【０１１５】
一般に、曲線道路を旋回する場合に車両の前方に現れる黄色の標識の有無に関する更なる検査として、明るい物体の色を測定して、それらが同じ黄色であるか否かを判定する。低利得の画像を使用する場合でも、近くの標識からの反射光なので両サブウインドウの幾つかの画素が飽和状態になり、相対色の区別が難しくなる場合がある。しかし、ＡＣ検証を実行する際に取得したのと同じ高速画像を使用して、明るい画像の場合でも正確に相対色を判定することができる。これは、各々のレンズによる前述のＦ1からＦ７のフレームの平均値を検査することによって達成される。シアン又は透明レンズを介して検査したＦ１からＦ７のフレームの平均に対する赤色レンズを介して検査したＦ1からＦ７のフレームの平均の比率を計算する。この比率は、白色光の場合よりも黄色の標識の場合の方が高いが、テールライトほど高くはない。この比率が、黄色の標識である可能性が高いことを示す特定の範囲内である場合、この物体を無視すること、又はこの物体に対する減光閾値を下げることができ、非常に明るい黄色の物体の場合にのみハイビームを減光することができる。ハイビームを減光することによって本システムを明るい黄色の物体に応答できるようにすることで、前照灯の減光器は、前照灯を黄色の標識として誤判断した場合には光源に応答する。
【０１１６】
一度、潜在的な迷惑光源をフィルタ処理で除外すると、光源は、前照灯又はテールライトとして識別できる。ステップ１８１０において、ステップ１６１２で算出したシアンに対する赤色の比率を使用して、光源がテールライトと分類できるほど十分な赤色成分を有するか否かを判定する。この比率がテールライト赤色閾値よりも低い場合、制御はステップ１８１１へ進み、ここでは前照灯の閾値を決定する。この閾値は、幾つかの方法で決定できるが、最も簡単な方法は、本明細書で例示したモトローラのＭＣＳ９１２ファミリでは当然であるがマイクロコントローラが十分な読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を有する場合に、２つの寸法参照テーブルを使用することである。
【０１１７】
光源の中心は、参照テーブルへの指数として使用して閾値を決定する。視野の異なる領域に対して異なる閾値が得られるように参照テーブルを作成する。例えば、車両直前の視野の領域の閾値は、側面寄りの領域に使用される閾値よりも低い。特定の車両のハイビーム放出パターンに対して参照テーブルを最適化して、種々の角度において、ハイビームが対向車両又は前方車両に対してどの程度迷惑を与えるかを判定することができる。車両ハイビーム作動時に使用される参照テーブルは、ハイビーム以外の参照テーブルとは異なることが理想的である。ハイビームがＯＦＦの場合、車両の側方に対する閾値はハイビーム作動時よりも低い値に設定できる。これによって、高速道路でカーブを走行中に発生するような、車両が制御車両の前方に存在するが、制御車両の斜め方向の離れた位置に存在している場合にハイビームがＯＮになることを防止できる。また、同じ理由で、高及び低感度画像に対して異なる参照テーブルを使用する。実際には、参照テーブルは、高感度画像の視野の特定の領域又は全ての領域に対して前照灯が完全に無視されることを示す。高感度画像は、低感度では対向車両又は前方車両を検出できない場合に限り分析されるので、高感度画像内の赤色以外の光源は、非常に遠くの前照灯又は迷惑光源である可能性が非常に高い。従って、高感度画像は、赤色光源についてのみ分析できる。
【０１１８】
ステップ１８１２において、適切な参照テーブルから判定されるように、総画素レベルであるＴＯＴＡＬＧＶ変数は、前照灯の閾値総画素レベルと比較する。この変数が閾値よりも大きい場合、ステップ１８１３において、その値を、閾値×輝度乗数の値と比較する。ＴＯＴＡＬＧＶがこの値よりも大きい場合、ステップ１８１５において、光源は高輝度前照灯であると判定する。ＴＯＴＡＬＧＶがこの値よりも大きくない場合、ステップ１８１４に示すように、光源は前照灯である。前照灯と高輝度前照灯とを区別する必要性は、前照灯の制御状態を検討すると更に明確なるであろう。ＴＯＴＡＬＧＶと閾値×輝度乗数との比較の代わりに、別の参照テーブルを設けて、高輝度前照灯の閾値を決定することができる。
【０１１９】
光源が赤色光源と判定された場合には、ステップ１８１６で説明したのと類似の手順を実行する。テールライト閾値に関して一連の参照テーブルを設け、適切な参照テーブルを使用して任意の光源に対する位置の閾値を決定する。ステップ１８１７において、テールライト閾値の総画素レベルは、ＴＯＴＡＬＧＶ変数と比較して、対象になるほど十分に明るい光源か否かを判定する。そうであれば、ステップ１８１９において、光源はテールライトに分類される。そうでなければ、ステップ１８２０で光源は無視される。
シアンレンズ要素３０１の代わりに透明レンズを使用する場合、ステップ１８１０において、異なる比率閾値を使用する。この場合、赤色光は、両方の画像ではほぼ同じ輝度を有することになるが、白色又は他の色の光は、透明レンズを介して撮像した場合の方が相当明るい。この比率は、赤色及びシアン（透明）画像の両方のアナログ利得設定値に基づいて決定する。
【０１２０】
ステップ１４０５において前方の視野の画像を取得して分析した後に、ステップ１４０６において前照灯の状態を判定する必要がある。このことはマイクロコントローラ１１０５で実行される状態マシンを検討することで最良に説明でき、この状態マシンは、図１９に示す。以下の例において、前照灯駆動回路９０２は、パルス幅変調駆動回路であり、ハイビーム輝度は、パルス幅変調駆動回路の負荷サイクルを変えることによって変更できるものと想定する。また、ロービーム前照灯は、常時１００％負荷サイクルにあると想定する。図１９の状態の各々は、ハイビーム前照灯の制御状態を表す。ハイビーム前照灯の負荷サイクルを現在の制御状態によって表される値に設定する。制御状態の間の負荷サイクルの配分は、非線形であり、前照灯輝度が負荷サイクルの非線形関数であることを補償して、サイクル間の一定の変化率の状況をもたらすようになっている。
また、０パーセント及び１００パーセント負荷サイクルには幾つかの状態が存在し、前照灯がＯＮ又はＯＦＦを始める前に幾つかの状態を行き来する必要があることを示し、検出される光源が幾つかの画像上に持続することを保証する時間遅延をもたらす。状態の個数は例示的なものであり、当業者であれば、所望のハイビームの所望のフェードＯＮ及びＯＦＦ率、及びサイクル間の時間によって変わり得ることを理解できるであろう。更に、高輝度インジケータ（一般に車両のダッシュボード上に配置される）は、状態が状態１１から状態１４に移動したときにフェードＯＮを行う。高輝度インジケータは、状態が状態７から状態４に移動したときにフェードＯＦＦを行う。これによって、インジケータがＯＮ及びＯＦＦで点滅するのを回避するための特定のヒステリシスが得られる。もしくは、インジケータがフェードＯＮ及びＯＦＦを行わない場合、高輝度インジケータがＯＮになる状態は、高輝度インジケータがＯＦＦになる状態よりも高い状態であることが好ましい。いずれの場合でも、前照灯制御のヒステリシスが得られる。
【０１２１】
各々の制御サイクルの後に、前照灯制御状態は、同じ状態を維持するか、又は異なる状態に移動できる。各状態の間の移動のルールについて、図２０を参照して説明する。最初に、ステップ２００１で光源リスト内の光のいずれかが高輝度光と判定された場合、ステップ２００２において、現在の制御状態を、直ちに０状態に設定する。これによって、フェードＯＦＦ機能の迂回、及び山間部で走行時に起こる前方視野内への前照灯の突然の出現に対する迅速な対応が可能となる。ステップ２００３によって、前照灯又はテールライトが光源リストで検出されたか否かが判定される。検出されなかった場合、制御はステップ２００４に進み、前回の状態が最終制御サイクルで減分されたか否かが判定される。
【０１２２】
可変ビーム構成の利点の１つは、ハイビームをフェードＯＮ及びＯＦＦする能力である。標識又は反射体からの反射光が車両と誤判断された場合、ハイビームは減光し始める。そうすると、反射光源はもはや画像内に存在しないので、ハイビームは、おそらくドライバに迷惑をかけることなくフェードＯＮする。前照灯輝度の増分と減分との間の急激な変動を防ぐために、制御状態は、方向転換する前に１サイクル分だけ現在の状態に留まる必要がある。従って、ステップ２００４は前回のサイクル中のアクションを判断し、ステップ２００５に示すように、システムは、前回のアクションが減分状態であった場合は現在の状態に留まる。
【０１２３】
前回のアクションが減分状態ではなかった場合、次に、ステップ２００６において車両速度が判断される。車両が交差点で停止した場合に、ハイビームがＯＮになり、通過車両があれば減光し、その後、再度ＯＮになるとドライバは不快に感じる。これを防ぐために、車両が特定の速度、例えば２０ｍｐｈ未満で走行中にはハイビームがＯＮになるのを阻止する。最小速度閾値以下へ減速しても、対向車両又は前方車両が存在しない場合はハイビームを必ず減光する必要はない。もしくは、ハイビームは、車両が停止する毎にフェードＯＦＦし、他の車両が存在しない場合は、車両が動き出すと再度フェードＯＮするよう構成してもよい。ステップ２００７において、ドライバが市街地を運転しているか否かの表示として、光源リスト内の光源数（ステップ１６０７でカウント）をチェックする。前方の視野に多数の光源が存在する場合、ハイビームはＯＮにならない。また、交流電源である光源数を考慮することもできる。
【０１２４】
ステップ２００４、ステップ２００６、及びステップ２００７の判定基準を満足している場合、ステップ２００８において、現在の制御状態は１つの状態だけ増分する。このアクションによって、ステップ２００９において判定されるように、現在の制御状態が状態１２を超える場合、ステップ２０１０において、現在の制御状態が１５に設定され、ビームを再度減光する前に、強制的に数回の確認状態にする。
【０１２５】
ステップ２００３において、マイクロコントローラ１１０５が前照灯又はテールライトを検出した場合、マイクロコントローラは、ステップ２０１１において高輝度前照灯が検出されたか否かを判定する。検出されない場合、ステップ２０１２において、各状態の間の急激な継続的変動を回避するために、増分と減分と間の急激な変動を防ぐよう前回サイクルのアクションを考慮する。前回サイクルのアクションが増分でなかった場合、ステップ２０１４において、現在の制御状態を１つの状態だけ減分する。ステップ２０１５において判定されるように、新しい制御状態が状態３以下の場合、ステップ２０１６において現在の制御状態を０に設定する。
【０１２６】
最後に、ステップ２０１１において、高輝度前照灯が検出された場合、ステップ２０１７において前回のアクションが増分ではない場合、ステップ２０１８において２つの状態だけ減分することによって、ハイビームを更に急激にフェードＯＦＦすることが望ましいが、ステップ２０１７において前回のアクションが増分の場合は現在の状態は１つの状態だけ減分される。
【０１２７】
前述の方法には多数の変形例が可能である。例えば、多数の状態を追加して、ハイビームをフェードＯＮ及びＯＦＦするのに要する時間を増減できる。状態の所要数は、画像取得及び分析サイクル時間に依存する。フェードＯＮ及びＯＦＦは、約１秒から２秒が理想的である。別の変形例では、全てのサイクルに対して単一の状態を減分するのではなく、光源リスト内で検出される最も輝度の高い光源の関数として状態が減分される。このようにして、ハイビーム輝度は、単にフェードＯＮ及びＯＦＦを行うのではなく、対向車両又は前方車両の距離の関数として調節される。このことは、制御機構がビーム強度ではなくハイビームのビーム角度を変えるようになっている場合には特に有利である。別の変形例では、制御車両の現在の速度の関数として状態が減分される。接近車両は、高い速度で制御車両を追い越すものであり、状態を減分する速度は、高い車両速度では大きくなるであろう。更に別の変形例では、車両減速時に状態が減分される。これによって、車両停止時にハイビームをフェードＯＦＦすることが可能になり、これは一部のドライバには望ましい機能であろう。最後に、離散的な状態の使用は例示的であることに留意されたい。ハイビーム前照灯の強度／照準は、完全ＯＮから完全ＯＦＦまでの連続値によって制御することができる。
【０１２８】
前記は前照灯減光制御シーケンスの１つのサイクルの作動を詳細に説明するものである。このシーケンスは、装置がＯＮである限り無限に繰り返される。１サイクルを完了する時間に応じて、前述の手順は割り込みが可能であり、エレクトロクロミックミラーのための後側眩輝センサ測定値を取得することができる。更に、ドライバは、入力信号１１２３（図１１）を生成する手動ハイビームスイッチを作動することによって前述の手順に割り込みをかけることができる。この機能は、ドライバが制御システムの不適切な挙動を無効にする上で、又はハイビームを使用してハイビームの点滅によって他のドライバに注意を喚起する上で必要である。
【０１２９】
幾つかの追加機能を前述のハードウェア及びソフトウェア・コンフィギュレーションに付加することができる。このような機能の１つは昼間走行灯（ＤＲＬ）である。一部の車両では、ＤＲＬはハイビームを低輝度で作動させることで得られる。ＰＷＭ駆動回路を利用して、昼間状態時に低輝度に設定することができる。周辺光センサ１１０７を使用して、昼間状態を判定し黄昏時に前照灯を通常のロービーム動作に切換えることができる。特に、周辺光レベルは、それらに関連する１つ又はそれ以上の光レベル閾値を有することができる。昼間走行灯は、周辺光レベルが１つの昼間閾値である場合にＯＮになる。その閾値以下であるが他の低い閾値以上の場合に、ロービームをＯＮとすることができる。その低輝度作動光レベル閾値以下では、ハイビームは、ドライバが手動でハイビーム操作を無効にしない場合は自動的に作動することができる。
【０１３０】
ＤＲＬを使用していなくても、黄昏時にロービーム前照灯の自動作動を行うことが望ましい。この制御は、周辺光センサ１１０７の使用によって行うことができる。更に良好な性能を得るために、周辺光センサ１１０７のように前方の直線方向を見るのではなくて、上方からの光を感知する追加の光センサを設けることができる。このようなスカイセンサの配置については、Ｊｏｎ Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌ他の２０００年１月２５日に出願された米国特許出願番号０９／４９１，１９２「半導体光センサ付き車両機器制御」に開示されている。もしくは、画像センサ内の数行の画素を使用して、地平線上の空の領域を撮像することができる。このような配置を開示する撮像システムについては、米国特許番号第６，１３０，４２１号に説明されている。赤色及びシアンフィルタの両方を介して撮像する能力は、晴天状態と曇天状態との区別及び日没の検出を助けることができる。
【０１３１】
本システムでは、画像センサ及びスカイセンサを使用してトンネルを検出することが想定されている。特に、昼間周辺光状態で、サイズ閾値レベルを満足すると共に画像の中心に位置する、隣接する暗い画素の広い領域を検出した場合に、潜在的なトンネル状態は検出される。周辺光状態が昼間周辺光状態を継続的に感知すると同時に暗い領域が成長する場合は、潜在的なトンネル状態が続くことになる。昼間周辺光状況がもはや検出されない場合に画像センサが車両の前方に広い暗い領域を検出し続けると、車両はトンネルの中にいると判定されて前照灯がＯＮになる。前照灯は、昼間周辺光状態が検出されるまでＯＮのままであり、昼間周辺光状態が検出された時点で、前照灯はＯＦＦになり、制御車両が昼間走行灯を備えている場合には昼間走行灯がＯＮになる。
【０１３２】
速度変更閾値
マイクロコントローラ１１１５は、速度入力１１７を別の用途に使用できる。例えば、高速道路を走行中に、通常、中央分離帯によって分離されている反対車線の対向車両を検出する必要がある。従って、マイクロコントローラは、対向車線を分離する中央分離帯がない田舎道の場合よりも、対向車両の前照灯に対する高角度での感度が高いことが必要である。田舎道での運転のための広い視野の組み込むと、画像センサが一般的に白熱灯である家の照明を検出する可能性が高くなるという欠点がある。白熱光源は、ＡＣ除去アルゴリズムでは濾過されない。このような家の照明は、一般的に、高速道路の脇には存在しない。車両が５０ｍｐｈから６０ｍｐｈを超える速度といった高速で走行している場合に高角度での物体に対する装置の感度を高くすることによって、本システムは、田舎道の家の照明に対する感度を高くすることなく、高速道路で中央分離帯の反対側を走行している車両を感知することができる。視野は、車両速度が６５ｍｐｈを超える場合に広くして、車両速度が６０ｍｐｈ以下の場合に狭くすることが想定されている。
【０１３３】
特に、ステップ１６０１の前に追加のステップを設けて視野を速度感応にすることができる。これらのステップを図２１に示す。ステップ２１０１において、車両速度を入力する。ステップ２１０３において、マイクロコントローラは、現在の状態が高速道路運転用の広い視界になっているか否かを判定する。広い視界になっていない場合、マイクロコントローラ１１０５は、速度が５５ｍｐｈよりも大きいか否かを判定する。５５ｍｐｈよりも大きくない場合、状態は変化しない。ステップ２１０５において、車両速度が５５ｍｐｈよりも大きいた場合、ステップ２１０７に示すように、画像センサ２０１の視野を広くする。水平方向での視野は、低速時の狭い視野に対して３０パーセントから１５０パーセント、好ましくは６０パーセントから１２５パーセントだけ広くすることができる。ステップ２１０１において、制御車両１００は高速道路状態にあると判定された場合、ステップ２１０９においてマイクロコントローラ１１０５は、車両速度が４５ｍｐｈ以下になったか否かを判定する。４５ｍｐｈ以下になった場合、マイクロコントローラは、画像センサ２０１の視野を狭い高速道路のものではない視野に縮小する。１つの有利な実施形態において、視野は全ての速度で同じままであるが、速度が増すにつれて高角度の光への応答閾値を下げる。このことは、車両が低速走行時に高角度の高輝度物体を検出できるが、低速走行時に家の照明又は街路標識等の低輝度物体に対して低感度なので好都合である。特に、高速時には、閾値を下げて中央分離帯の対向車両に対する感度を高くする。中央分離帯の対向車両は左側通行なので、右よりも左に対してかなり閾値を下げる。この特性は、左側通行の国々では逆にすることができる。
【０１３４】
視野は、ハイビームがＯＮ又はＯＦＦの場合に、前述の方法で画像センサによって使用される画素幅を増減することによって変更することが想定されている。
【０１３５】
本発明の別の態様によれば、画像アレイセンサの画素の統合時間は、高速時に上げることができる。統合時間を上げることによって画像アレイセンサの感度が高くなる。従って、本システムでは対向車両を早期に検出できる。このことは、制御車両が高速走行中には対向車両も同様に高速走行中なので特に好都合であろう。従って、高感度の光制御システムを設けて反応時間を短くすると、所望の車間距離で前照灯を減光ことによる前照灯の所望の減光特性を良好に模倣することになる。この機能を得るために、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ２１０７において、感度を上げ、及び／又は水平視角を広げるが、一方でステップ２１１１において、感度を下げ、及び／又は水平視角を狭める。
【０１３６】
更に、ステップ１７０７において、速度の関数として閾値を調節できることが想定されている。このようなシステムは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）に格納された参照テーブルを使用して実行することができる。図２２は、中心から外方に延びる画像センサアレイ３０１の領域を示す。右側走行の国々では、対向車両は通常左側走行であり、標識及び迷惑光源は右側にある可能性が高いのでこれらの領域は対称形ではない。参照テーブルは、領域１から領域６の各々に対してそれぞれの閾値を設定し、これらの領域の閾値は、中心から外方に移動するにつれて漸進的に順次大きくなる。従って、中心領域１は、最低閾値を有し、外周部６は最高閾値を有することになる。更に、種々の角度に対する閾値は、速度の関数として変更でき、高速時には、閾値は領域３から領域５は高速時よりも低い。例えば、２つの視野を設ける場合、一方のテーブルは、低速用領域の画素のそれぞれの閾値を含み、他方のテーブルは、高速用領域の画素のそれぞれの閾値を含む。各々のテーブルには、視野の異なる部分を分析する際に使用する統合時間及び／又は閾値が割り当てられる。中心からの距離が大きくなるほど情景画像の視角が大きくなるので、外側領域の閾値を下げると制御車両に対して大きな角度をなす光源に対するシステムの応答性が高くなる。
【０１３７】
画像アレイの画像センサの閾値又は統合時間のいずれか一方、又は閾値及び統合時間の両方は、種々の速度でのセンサの感度を上げるように変更できる。従って、視野は、高速及び低速の両方で同一にできることが想定されている。しかし、低速時に、広い角度で検査された画像が減光に関する判定にほとんど影響を与えないが、高速時に、広い角度で検査された画像が減光に関する判定にかなりの影響を与えるように、閾値又は感度（即ち、統合時間又は増幅器利得）を変更できる。更に、参照テーブルを使用せず、アルゴリズムを使用して検査される画像の角度の関数として光センサの感度を変更できることが想定されている。このようなアルゴリズムは、この機能を実行するためには大きな処理能力が必要であるが、システムのメモリ所要量を少なくするために使用できる。
【０１３８】
旋回
前述のように、田舎道の走行時にみられるような低速走行時に広い視野をもつことは不利である。しかし、旋回時には、制御車両の前照灯が他の車両に当たる前に画像センサが制御車両の前に現れる他の車両を検出することができるように、広い視野を有することが必要である。また、旋回方向における感知された画像の領域に対して閾値を下げることが望ましいであろう。マイクロコントローラ１１０５が画像センサの視角の変更に使用するサブルーチンを図２３に開示する。旋回条件を初期化する度にサブルーチンを実行することが想定されている。例えば、マイクロコントローラは、単独での又は制動と組み合わせた車両方向指示器の作動、コンパスによって検出された車両進行方向の変化、衛星利用測位情報、車両ハンドル又は前輪の方向の変化のいずれか１つ又はそれ以上を検出することができる。このような事象に応答して、マイクロコントローラ１１０５は、視野を変更する必要があるか否かに関する判定に使用する判定基準を入力する。例えば、コンパス入力、方向指示器からの入力、衛星利用測位システム（ＧＰＳ）受信器情報、車両ハンドルシステムからの車輪旋回指示、車両速度、ジァイロスコープ出力、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の車輪速度センサ、又はこれらの入力の組み合わせをステップ２３０１において入力することができる。更に、運動分析（以下に説明する）を使用して、車両の旋回状態を感知することができる。
【０１３９】
ステップ２３０３において、マイクロコントローラ１１０５は、ステップ２３０１において入力された判定基準入力が視野を変更する必要があることを示しているか否かを判定する。例えば、車両方向指示器がＯＮで車両が減速中の場合は、視角感度を方向受信器の方向に変更できる。もしくは、変化角度閾値よりも大きい車両進行方向の変化と組み合わせた車両ブレーキシステムの作動によって、センサ視角を変更することができる。特に、コンパス情報を旋回閾値と比較して、制御車両１００が旋回しているか否かを判定することができ、それに応じて、マイクロコントローラ１１０５は、車両の旋回方向の光源に対して、画像センサ２０１及び関連の回路の感度を上げることができる。このような旋回制御を実現するために、コンパスは、マイクロコントローラが使用できる車両進行方向情報を生成する必要がある。車両に使用されている形式の市販のコンパスは出力を生成し、この出力は、車両が旋回すると２°から３°以内の精度で作動する。その結果、車両進行方向の変化率及び車両の旋回方向をコンパス出力又はＧＰＳ情報から判定することができる。１つの実施形態において、コンパスは、自動前照灯減光器を備えるエレクトロクロミックミラーに組み込まれ、コンパスセンサ信号は、自動前照灯減光器の性能を高めるために利用できる。
【０１４０】
ステップ２３０３において、感度パターンのシフトが必要なことが判定された場合、ステップ２３０５に示すように、画像センサは感度をシフトする。例えば、画像センサの高感度領域１は、一般的に車両の前方の光が光制御プロセスに最も大きな影響を与えるようにアレイの中心にある。このことは、制御車両によって生成される最大輝度光が真っ直ぐに制御車両の前に照射される場合に特に有利である。制御車両が旋回すると、ステップ２３０５に示すように、領域１から領域５の各々の中心軸はシフトする。その結果、これらの領域は、Ｙ軸（図２２）上に集まるのでなはなく右寄り又は左寄りに集まるように、車両の旋回方向にシフトする。従って、アレイ３０１内の画素の感度は、車両が右に旋回した時には右にシフトし、車両が左に旋回した時には左にシフトする。感度フィールドがシフトする程度は、車両の変化率並びに車両速度によって様々である。
【０１４１】
感度は、参照テーブルを使用して変更できることが想定されている。特に、参照テーブルは、車両の直進時に感度が図２２に示すようになるように、画素位置に応じてそれぞれの統合期間及び閾値を含むことができる。車両旋回時に、画素列の統合期間及び閾値が左又は右にシフトされるように、画素列に関連するアドレスを変更できる。
ステップ２３０３において判定されるように、その変更が感度を変更するほど十分ではない場合、ステップ２３０７において、マイクロコントローラは、車両が直進しているか否かを判定する。ステップ２３０７に示すように、マイクロコントローラは、車両がほぼ直進するまで車両進行方向の変化率の監視を続ける。サブルーチンは、他のサブルーチンをルーチン２３００の各実行の間に実行可能なように、割り込みルーチンとして１回だけ実行できることを理解されたい。
【０１４２】
更に、水平方向に加えて、例えば、車両傾斜の変化が検出された場合には、垂直方向でも調整できることが想定されている。
【０１４３】
光源リスト履歴
以前のフレームからの光の情報は、現在のフレームを評価する際に有用である。しかし、一般に、低価格のマイクロコントローラでは、各々のフレームの内容の完全な履歴を保持するように以前のフレームを格納するにはメモリ不足である。特定の有用な履歴情報を保持しながらシステムを実行するのに必要なメモリ量を最小限に抑えるために、１つ又はそれ以上の以前のフレーム内で検出された最大輝度光の１つ又はそれ以上の輝度及び位置を、その後のフレーム処理時に使用するために格納する。以前のフレームからの光源リスト全体は、十分なメモリが用意されていない場合は格納する必要はない。また、１つ又はそれ以上の以前のフレーム内で検出された最大輝度光のみの輝度及び位置を格納することは有用である。この情報を利用して、ハイビームへ迅速に復帰できる。対向車両１０５が制御車両１００を通り過ぎた後に、なるべく早くハイビーム状態に復帰することは有用である。制御車両のドライバの夜間視力は、一時的に対向車両のライトによって低下する場合がある。この夜間視力の低下の影響は、車両通過後になるべく早く、可能なだけ多くの情景照明を行うことによって最小限に抑えることができる。マイクロコントローラは、光源リスト履歴情報を使用して、迅速なハイビームへの復帰を実行する。特に、図２０のステップ２００７の後に、マイクロコントローラは、高輝度前照灯が存在する先のフレームに続いて、現在のフレームには突然高輝度光源がなくなっているか否かを判定することができる。このような場合、高輝度前照灯が制御車両を通過した直後である可能性がある。このような状況が発生すると、通常の漸進的なフェードイン期間を全て又は部分的にバイパスすることができ、迅速に高輝度ハイビーム状態に復帰できるようにハイビームを８の状態（図１９）等、２つの状態だけ増分することができる。
【０１４４】
制御車両が前方の車両１１０に追いついた場合には、逆の結果が望ましい別のシナリオが生じる。制御車両１００が前方の車両１１０に接近すると、画像センサは、前方車両のテールライトを検出し、それに応じて制御車両のハイビームを減光する。制御車両が低速の前方車両を迂回するために側方に移動する場合、前方車両のテールライトが移動して画像センサの視野から外れる場合がある。しかし、制御車両の高輝度ライトが作動する場合には、フェンダーミラーを介して追い越された車両のドライバの目にライトが入ることになる。このことは、制御車両がトラックを追い越す場合には特に問題であるが、その理由は、トラックを追い越すには時間を要する場合が多いからである。このような状況では、マイクロコントローラは、ステップ２００７に続いて判定ステップを含むことができ、以前のフレームがテールライトを含むか否かを判定し、含む場合には、ハイビーム前照灯を作動する前に所定の遅延時間を設定することができる。前方のテールライトに応じてハイビーム灯を減光する場合、ハイビームを再度ＯＮする前に長い遅延時間を導入することができる。例えば、ハイビームは、テールライトが移動して撮像情景から外れて数秒後にＯＮになることができる。運動分析（以下に説明する）を用いて、前方車両を追い越す速度、又は前方車両が走行範囲から外れる速度を判定することができ、それによって追加的な前照灯の制御が可能になる。
【０１４５】
また、光源履歴は、画像アレイセンサ画素の統合期間を選択するのに利用できる。特に、画素用増幅器利得３０３は、光センサの動的範囲を変更するために異なる利得又は異なる統合期間をもつことができると想定されている。例えば、３つの異なる利得又は統合期間をサポートすることができる。高輝度光は、最も低い利得以外の全てを飽和させ、一方、テールライト等の低輝度光は、低利得では検出することができない。光源履歴は、センサが低利得でも機能しなかったことを記憶して、超低感度を使用してライトを検出できるように利用できる。
【０１４６】
光源リスト履歴の別の利用は、交通量を判定することである。特に、交通量は、対向車両の前照灯の検出期間をカウントすることで確認できる。従って、交通量が多い市街地又は市街地近郊では、本システムは、比較的に長い遅延時間をもつことでその状況に対応することができる。一方、交通量が少ない場合、即ち対向車線の車両が少ないと思われる場合、高輝度ライトＯＮにするための遅延時間を短くすることができる。交通量が多くなるにつれてハイビームへの復帰期間が長くなり、交通量が少なくなるにつれてハイビームへの復帰期間が短くなるように想定されている。更に、前回車両を検出した以降のフレーム数、又は所定のサンプリング期間において高輝度ライトがＯＮであった時間の割合等、幾つかの異なる判定基準を使用できることが想定されている。これらの方法では、経時的に検出した物体数を、前照灯の制御、及び特に少なくとも部分的にハイビームＯＮを禁止するのに利用することができる。
【０１４７】
車両が、車両の後方からの光を検出するエレクトロクロミックミラー眩輝センサ、又は後方可視システム等の後方光センサを有する他の装置を含む場合、ハイビームへの復帰の間隔の制御に有用な追加情報にアクセスできることが想定されている。特に、前方車両のテールライトに起因して高輝度前照灯を減光する場合、テールライトが車両の前から消失した後に、又はバックミラー内の後方眩輝センサによって前照灯を検出した場合に、いずれが先に発生しても、所定期間の経過後に前照灯はハイビームに復帰することができる。前方車両のテールライトが消失する直前に後続車両からの前照灯を検出した場合には、ハイビームへの復帰状態を検出する後方センサを使用できない。ハイビームへの復帰に関する決定を行うのに別の検討材料を用いることができる。例えば、ハイビームへ復帰する前に最小及び最大間隔を必要とすることができる。
【０１４８】
本システムでは、特定の条件下でのみ可変ハイビームへの復帰間隔を備えることが想定されており、通常はハイビームへの復帰間隔はデフォルト時間間隔である。しかし、実際に高輝度前照灯が検出された後に消えて、高輝度ライトがドライバの夜間視力を低下させるような状況に続いて、迅速なハイビームへの復帰が起こる。もしくは、前方のテールライトが消えた後は、ドライバの視力は低下しないであろうから緩慢なハイビーム状態への復帰を利用できるが、追い越されている車両のドライバの目にハイビーム光が入らないようにすることが望ましい。
【０１４９】
更に、現在のフレーム内の統合期間は、以前のフレームで行われた測定結果に基づいて調節できることが想定されている。特に、以前のフレームでの最低感度での測定の結果として、光センサの飽和が発生した場合、画像アレイ３０１には、非常に短い統合期間を用いることができる。他の極端な例としては、以前のフレームでの最高感度での測定の結果としてテールライトが検出された場合、現在のフレーム内でテールライトを調べるための非常に長い統合間隔を用いることができる。従って、一般に３つの統合期間を用いる場合、状況的に非常に短い又は長い統合期間を必要とする場合は２つの追加の統合期間を選択的に用いることができる。
【０１５０】
光源リスト履歴の別の利用は、画像内の物体の経時的な動きに基づいて標識及び反射体を区別することである。一連のフレームでは、反射体や標識であれば、一般に、車両が制御車両とほぼ平行して走行する場合よりも素早く画像の脇の方へ移動することになる。前述のように、及びＪｏｓｅｐｈ Ｓ． Ｓｔａｍの２００１年３月５日に出願され本出願人に譲渡されている米国特許出願番号（ ）「前照灯及び他の車両機器を制御する画像処理システム」（代理人整理番号ＧＥＮ１０Ｐ３８０）に開示されているように、画像の捕捉時に物体リストを作成することができる。作成した物体リストは、画像内の特定の物体の経時的な挙動を判定するために、フレーム単位でメモリ内に格納することができる。例えば、標識又は他の静止物体からの反射光は、その後のフレーム内での物体の動きによって識別することができる。点滅する頭上の停止灯又は警告灯は、点滅速度によって識別することができる。各々のフレームを分析した後に、少なくともこのフレームから作成された物体をメモリに保存し、新しいフレームからの光源リストを異なる場所に格納する。米国特許出願番号（ ）（代理人整理番号ＧＥＮ１０Ｐ３８０）に開示されている方法により、フレーム全体を格納する必要がないので画像分析に必要なメモリ量を大幅に低減できる。従って、一般に低コストの制御装置が備えるメモリでは、その後の幾つかのフレームからの物体リストを格納することが実用的である。以前のフレームから格納される物体リストの数は、利用可能なメモリに依存する。わずか１つの以前の物体リストでも、物体の動きの識別に大いに効果を発揮することができる。
【０１５１】
経時的な物体の追跡を助長するために、物体リストへの記載内容として物体の別の特性を追加することができる。前照灯制御の用途に対しては、物体リストの項目には、以下のものを含むことができる。
【０１５２】
Figure 0004034565
【０１５３】
格納することができる物体の総数は、利用可能なメモリに依存する。例えば、前述のリストであれば、９バイト／項目が必要であろう。例えば、５００バイトのメモリが利用可能な場合には、５０個の物体を追跡することができるであろう。物体リストメモリは、物体項目の隣接するアレイとして割り当てることができる。ポインタは、現在のフレームと以前のフレームに関する物体リストの始まりを示す。識別された最新の物体は、リスト内の最も古い物体と入れ替わる。
【０１５４】
次に、新しい物体リスト内の物体を以前の物体リスト内の物体と比較して、新しい物体の中に以前の物体と同じものがないか判定する。現在のリスト内の物体のＸ及びＹ中心が、以前のリスト内の物体からの特定番号の画素の所定半径内にあるか否かを判定することによって比較を行う。半径閾値は、フレームからフレームへ物体が合理的に移動できる最大量を算出することによって判定する。この数字は、センサ解像度の関数であり、また、車両速度及び旋回速度の関数でもある。現在のリスト内の２つの光源は、以前のリスト内の同一光源の派生である可能性がある。このことは、車両が離れたところから接近して、以前は１つの斑点として撮像された２つの前照灯が画像内で分離するときに起こるであろう。
【０１５５】
以前の光源リスト内の物体が現在の光源リスト内のものと同じ物体であると判定すると、運動ベクトルを計算して、物体の運動の速度及び方向を定量化できる。運動検出は、標識、反射体、街路灯、及び車両を区別するのに利用できる。図３９に示すように、対向車両の前照灯３９０１は、連続するフレーム上で画像の左下に移動する傾向があり、一方、標識及び反射体３９０３は、右下に移動する傾向がある。頭上の街路灯３９０５は、上方に移動する傾向がある。本明細書では、これらの物体を区別するための別の方法を開示するが、運動検出は、更に、本システムがこのような区別を行うことができと更に高精度になる。
【０１５６】
更に、このような運動検出は、そうでなければ色分析に基づくことになるが、車両の前照灯及びテールライトを区別して更に区別を高精度に行うために利用できる。
【０１５７】
図４０は、本発明の１つの実施形態の機能ブロック図を示す。図示するように、システム４０００は、画像センサ２０１、レンズ２０２、以前の光源リスト４００１、及び画像センサ２０１からデータを受信し、以前の光源リスト４００１にアクセスして、新しい光源リスト４００５を生成する画像処理ルーチン（シードフィル）４００３を含む。新しい光源リスト４００５は、輝度４００７、位置４００９、サイズ４０１１、色４０１３、ＡＣ成分４０１５、及び各々の物体の運動４０１７を含むパラメータに由来する情報を含むことができる。更に、本システム４０００は、ロービーム前照灯４０２１及びハイビーム前照灯４０２３を含む車両外部ライトを、作動状態、輝度、照準、及び／又は焦点を調整して、生成される照明パターンを変えることによって制御する判定ルール４０２０を含む。判定ルール４０２０は、パラメータ４００７から４０１７、並びに、周辺光レベル４０２５、車両旋回速度４０２７、車両速度４０２９、及びユーザ作動スイッチ４０３１（以下に説明する）状態の１つ又はそれらの組み合わせの関数として外部ライトを制御することができる。判定ルール４０２０は、論理回路（即ち、マイクロコンピュータ）、ファジー論理回路、又はニューラル・ネットワークで実現できる。
【０１５８】
判定ルール４０２０が２つ以上のパラメータを使用して外部ライトを制御する方法の一例は、近くの前照灯を検出した場合に知覚輝度を低減するか、又は他の方法で現在のビーム照明パターンの眩輝領域を変更することである。判定ルール４０２０は、検出された前照灯が高輝度及び相対的に高い運動量を有する場合に近くに前照灯があると判定する。一方、遠くの前照灯は、低輝度及び相対的に低い運動量を有する。標識は、低レベルの輝度を有するが相対的に高い運動量を有する。
【０１５９】
自動照準較正
フロントガラス角度に対する画像アレイセンサの方位の変動の結果として、センサの照準の変動が生じる場合があり、センサの照準の変動は、減光器の性能に悪影響を与える場合がある。これらの変動は予想、取付け変動に対して設けられた最大範囲を用いて経時的に較正することができる。一般に、直線道路では、遠くの対向車両の前照灯は、光学センサシステム１０２の前方より直接到来することになる。較正システムは、画像の中心近傍で検出した弱い前照灯、好ましくは、予想取付け変動に対応する中心ウインドウ内のものだけを用いる。特定の判定基準を満足するそのような前照灯は、同じ判定基準を満足する他の弱い前照灯と共に平均化された位置を有する。時間の経過と共に、これらの光源の平均値は、視野の中心に対応する必要がある。この平均値を用いて、図２２のＸ及びＹ軸に対して画像をオフセットできる。
【０１６０】
更に詳細には、光学センサシステムの照準ミスを検出できる、平坦な直線道路を検出するために、多様な方位入力を用いることができる。車両速度は、３５ｍｐｈから５０ｍｐｈの間の特定の範囲にあることが必要である。コンパス、ＧＰＳを利用して、又は車両ハンドルシステムの作動を監視して車両が直進中であるか否かを判定することができる。検査中に進行方向が変化した場合は、測定内容が間違っていると判断されることになる。車両が仰角測定を行う機器を有する場合、較正時に車両の仰角が変動すると、結果的にエラーが発生することになる。従って、仰角測定は、視野の調節する必要があるか否かを判定するのに利用できる。
【０１６１】
遠くの車両は、最初は画像の中心近傍で白色光を感知することで検出されるが、これは、画像センサの最大感度（最長統合期間）であっても弱いものである。この光が明るくなるにつれて、本システムは、方位入力を監視して平坦な直線道路が続くか否かを検出する。車両１００、１０５が通り過ぎるのに必要な期間の少なくとも２倍の時間だけ平坦かつ直線状態が続く場合には、その測定値は有効である。次に、最初に検出した中心点を以前の有効な測定結果を用いて平均化し、その平均測定結果を画像の中心とみなすことになる。これは、平均Ｘ及びＹ軸座標であり、これらは画像センサの中心を示す。この位置は、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュＲＯＭに保存することができる。
【０１６２】
照準較正の別の方法は、非常に高い利得の画像を取得して道路の反射光を調べることである。この反射光が発生する平均地点を用いて、照準を較正することができる。
【０１６３】
液晶フィルタ
他の光学系には、液晶フィルタを挙げることができ、これを使用して赤色フィルタ及び青色フィルタの両方を選択的に設けることができるので、赤色及び青色画像を単一のレンズ構造体２４０３を介して画像センサ２４０１によって検査することができる。このような構造において、画像センサ２４０１は、１つの撮像領域（例えば、２つのレンズの場合に必要なアレイ領域７０２及び７０３ではなく、アレイ領域７０２）のみを必要とする。フィルタ２４０５は、コネクタ２４１３及び２４１１を介してマイクロコントローラ１１０５に電気的に接続される液晶着色光スイッチ２５０３（図２５）を使用して実現できる。フィルタは、無色偏向器２５０１、液晶シャッタ２５０３、赤色偏向器２５０５、及び青色偏向器２５０７を含む。無色偏向器２５０１及び２５０５は、１つの方向に位置合わせされた偏光軸に対して方向調整され、青色偏向器２５０７は、赤色及び無色偏向器に対して直交方向に方向調整された偏光軸に対して方向調整される。液晶シャッタ２５０３は、マイクロコントローラ１１０５の制御下で選択的に通電される捻れネマスチック（ＴＮ）液晶シャッタを使用して実現する。特に、シャッタの非通電状態では、液晶素子は赤色光を伝達する。シャッタの通電状態では、液晶素子は青色光を伝達する。
【０１６４】
従って、単一の光センサ又は画像領域を使用して、２色の光の相対強度を測定することが可能である。非通電状態において、全ての可視光線は、水平方向で水平な無色偏向器によって偏向され、非通電状態のＴＮ液晶セルによって垂直方向に９０°回転して、その後、赤色光以外の全ての光は、水平な赤色偏向器によって吸収される。その後、赤色光は、垂直な青色偏向器を通過する。通電状態において、全ての可視光線は、水平方向で水平な無色偏向器によって偏向されるが、通電状態のＴＮ液晶セルによって回転されずに、全ての可視光線は、水平な赤色偏向器によって伝達され、青色光以外の全ての光は、垂直な青色偏向器によって吸収される。赤色光の伝達及び青色光の伝達との間で交番するように液晶素子を高速光スイッチとして使用することができる。従って、物体又は光源の赤色成分と青色光成分との相対強度を測定できる。もしくは、赤色又は青色偏向器の代わりに緑色偏向器を使用して、それぞれ、青色光の伝達と緑色光の伝達との間、又は赤色光の伝達と緑色光の伝達との間で切り替わるようにできる。更に、青色偏向器の代わりに透明偏向器を使用して、赤色と透明との間で切り替わるようにできる。
【０１６５】
ウインドシールドワイパ
雨天時の減光器の性能を向上させるために、画像の取得をウインドシールドワイパと同期させることが有用である。例えば、ワイパの位置を示すためにワイパモータから信号を得ることができる。ワイパがセンサ上を通過した直後に、車両を調べるために画像を取得することができる。最も重要なことは、ワイパが画像アレイ３０１上にあるときは画像を取得しないようにすることである。
【０１６６】
制御車両１００が湿度センサを含む場合、湿度センサは、ウインドシールドワイパを監視することができる。このような情報をもたらす湿度センサは、１９９９年７月１３日にＪｏｓｅｐｈ Ｓｔａｍ他に付与された、米国特許第５,９２３,０２７号「湿度センサ及びウィンドシールドフォグ検出器」に開示されている。
【０１６７】
また、ウインドシールドワイパのＯＮ／ＯＦＦ状態に関する情報を使用して、車両前照灯を制御することができる。前照灯制御装置がウインドシールドワイパがＯＮになっていると判定すると、前照灯制御装置は、車両のロービーム前照灯が既にＯＮではないとすれば、車両のロービーム前照灯をＯＮにすることができる。更に、前照灯制御装置は、車両ウインドシールドワイパが作動された場合に前照灯のハイビーム状態での作動を無効にすることができる。このことは、単に自動制御状態にある場合に前照灯をロービーム状態に維持するか、又は、ワイパ作動中にハイビームが自動的にＯＮにならないように自動制御状態の作動を解除することによって達成することができる。更に、前照灯制御装置は、ウインドシールドワイパがＯＮになっている限り、ハイビームの手動作動を無効にすることができる。また、ワイパＯＮ時に悪天候灯、特にフォグライトを自動作動することができる。
【０１６８】
前照灯制御装置は、車両バスを介してウインドシールドワイパから、ウインドシールドワイパ作動中を示す信号を受信することができる。もしくは、前照灯制御装置は、画像システムによって撮像された情景内でワイパを検出した場合にワイパが作動中と判定することができる。更に別の変形例として、前照灯制御装置は、ウインドシールドワイパの制御に使用され、ウインドシールドワイパを作動するための制御信号が伝達されたことを示す、降雨センサからの信号を受信することができる。
【０１６９】
減速
車両速度による画像センサの作動の変更に加えて、他の速度判定基準を使用して、車両前照灯の作動を制御することができる。車両減速時、ブレーキ使用時、又は車両低速走行時にハイビームＯＮを禁止することができる。これによって、停止前の徐行時又は交差点接近時にハイビームがＯＮになるのが防止される。減速は、マイクロコントローラ１１０５（図１１）への速度入力から検出することができる。
【０１７０】
不良画素較正
画像センサは、１つ又はそれ以上の不良画素を含む場合がある。これらの不良画素は、画像内に「白点」を引き起す場合がある、非常に高感度の画素として現れる。このような「白点」は、センサが白点を計算結果から除外するように較正されていない場合、画像内の誤光源検出の原因となる。生産試験中に、これらの白点の位置を測定して、マイクロコントローラ１１０５のプログラマブルメモリに格納することができる。画像アレイセンサの通常の作動時にこのような不良画素を補償するために、画像を取得した後に、白点位置の画素値を隣接画素の平均値と置き換えることができる。
【０１７１】
画像センサ使用中に白点が形成される場合があり、この白点は生産試験中には検出されない。このような状況が発生すれば、装置は作動不能になる。この問題を解決するために、不良画素を認識した後に較正して白点を画像から排除することが望ましい。白点を検出するためには、幾つかの画像において、好ましくは長時間にわたって、画素が「点灯中」のままであることを検出する必要がある。不良画素は、隣接画素が暗いときに繰り返し点灯する場合は顕著になる。このような画素を検出したときは、不良画素リストに追加することができる。
【０１７２】
不良画素を定期的に検査して、その性能が改善されたか否かを判定できることが想定されている。これは、連続画像を監視して、中心画素は暗いが隣接画素が暗くないか否かを判定することによって実現できる。
【０１７３】
「ピケットフェンス」
車両前照灯を制御する際には、前照灯ハイビームが比較的高速に瞬時ＯＮ及びＯＦＦする状態を回避することが望ましい。これは、特に非可変式２状態前照灯を使用する場合に重要である。例えば、道路沿いの標識は、ブライトと通常レベルとの間で前照灯の点滅の原因になることがある。これは、標識からの高輝度ハイビームの反射光が、ハイビームの減光を引き起すほどの明るさであり、更に前照灯ロービームの反射光が高輝度ハイビームをＯＮにするほど低い場合に発生する。この状態は、本システムにより、ハイビームがＯＦＦになる原因となる物体を調べることで回避できる。この状態になると、その位置での光レベルは無視されるが、その物体の周りの画素は所定数のサイクル、例えば１０サイクル分は無視されない。物体を無視する時間の長さは、車両速度の関数として可変にすることができる。車両速度が大きいほど、物体を無視する時間は短くなる。この時間中に、無視する物体に関連した画素以外の画素を使用してライトを制御することになる。
【０１７４】
反射体は、車両前照灯を瞬時ＯＦＦにすることによってアクティブな光源と区別することができる。前照灯がＯＦＦである時間は非常に短いので、画像センサは、人間の目には知覚できないか又は辛うじて知覚できる場合でも、ライトがＯＦＦであったという光の低下を感知することができる。以下で説明する発光ダイオード（ＬＥＤ）は、このような短い時間の間だけＯＦＦになるように、非常に高速でＯＦＦ及びＯＮすることができる。作動時に、マイクロコントローラ１１０５は、前照灯ハイ又はロービームがＯＦＦになるように制御すると共に、画像センサが、前照灯がＯＦＦの前記短い時間の間に情景を撮像するように制御する。ＯＦＦ時間は、例えば１０ｍｓすることができる。
【０１７５】
霧検出器
車両は濃霧状態を確実に検出し、それに応じて前側及び後側フォグライトを自動的にＯＮ又はＯＦＦすることが望ましい。効果的なフォグデテクタはこれまでは市販されていない。霧は、前照灯ＯＮ／ＯＦＦ及び前照灯減光器制御用の画像センサ及び光学系を使用して検出することができる。情景周辺光レベル判定結果と共に情景コントラストの低減によって検出できる。周辺光は、前方の情景を撮像する画素の平均グレイスケール値から、又はエレクトロクロミックミラーに使用される周囲光センサ等の別途の周囲光センサによって検出できる。平均値は、クリップ平均値であることが想定されている。画素のグレイスケール値の変動が画像内のコントラストの尺度となる。もしくは、その変動は、画素の標準偏差から判定してもよく、特に、標準偏差が標準偏差閾値以下の場合に、霧の存在を識別し、それに応じてフォグライトをＯＮにすることができる。もしくは、画像センサ全体について、平均画素レベルと各々の個々の画素レベルとの個々の差異を追加することができ、この総変動が変動閾値レベルを超える場合に霧の存在を検知する。霧判定基準のこれらの例のいずれかをコントラストの尺度として使用することができる。
【０１７６】
また、幾つかの別の要因を検討することができる。コントラスト値は、幾つかの画像での平均コントラスト値とすることができる。コントラスト値は、行単位で判定して霧のレベルを判定することができる。画像の様々な領域を独立して検討することができる。前照灯減光器のように２色レンズが存在する場合、色情報を使用することができる。輝度／コントラスト比の実際値及び適正な画像センサ露光時間は、経験的に決定する必要がある。装置は、所定範囲の輝度レベル間でのみ作動するように設定されるので、周辺光レベルが高すぎるか又は低すぎる場合には霧検出器は作動せず、手動オーバーライドが必要となる。霧に関する周辺光条件は、例えば、１ルックスから１００ルックスの間とすることができる。画像センサ及び周囲光センサの両方を使用して霧を検出することができる。周囲光センサによって検出された周辺光レベルが適当な範囲内にある場合、前方の情景の画像は、画素の平均グレイスケール値（例えば、１２８ルックス）に設定された感度で取得される。所定の輝度レベルのコントラストが予め定められた閾値レベル以下の場合、霧が存在すると判定される。
【０１７７】
雪及び霧検出器
また、車両は、降雪時を検出することが望ましい。一般に、豪雪状態においては、ハイビームを作動させることは望ましくない。更に、豪雪ではなくても、雪は、前照灯制御装置が制御車両自体の前照灯からの反射光に応じて誤って対向車両を知覚してしまうように、ハイビームからの光を反射する場合がある。
【０１７８】
降雪を検出するには、車両の前方及び車両の上方の光レベルを感知する感知システムを設けることが好ましい。車両の上方の光レベルを取得するために、別途の光センサを配置して、車両の上方の空からの光を感知することができる。このようなスカイセンサは、車両前方の光の感知に使用されるセンサに対して４５°の角度に配置された単一の画像センサを含むことができる。車両前方の光の感知に使用されるセンサは、単一の画像センサ、又は前照灯制御用の車両前方の情景を撮像するのに使用される画像アレイセンサとすることができる。前方及びスカイセンサによって感知された値は、経時的に平均化することができる。これらのセンサは、Ｒｏｂｅｒｔ Ｈ． Ｎｉｘｏｎ他の１９９９年５月７日に出願された米国特許出願番号０９／３０７，１９１「フォトダイオード光センサ」、及びＪｏｎ Ｈ． Ｂｅｃｈｔｅｌ他の２０００年１月２５日に出願された米国特許出願番号０９／４９１，１９２「半導体光センサによる車両機器制御」の教示に従って作ることができる。
【０１７９】
制御装置は、前方センサ及びスカイセンサの両方の出力を受信するように接続され、車両前方の相対輝度と車両上方の相対輝度とを比較する。特定の状態では、車両前照灯の輝度が高くなる時に相対強度を比較することが望ましいであろう。前照灯制御装置は、前方の情景内の雪からの前照灯の光の反射に起因して、車両前照灯の輝度が高くなる時に、車両上方の相対輝度に対する車両の前方の相対輝度の比率が閾値に達した場合に、降雪中又は霧発生中と判定する。
【０１８０】
制御装置が降雪中と判定した場合、ロービーム前照灯が既に作動していない場合には、ロービーム前照灯を作動させることができ、また、自動制御又は手動のいずれかによってハイビームの作動を無効にすることができる。更に、自動制御を無効することができ、悪天候灯を作動させることができる。更に、車両のテールライト及び／又はブレーキライトの輝度を上げて、他の後方の車両に対する視界を広げることができる。
【０１８１】
また、前照灯制御装置は、ドライバが前側フロントガラスデフロスタを最高速度にした場合に車両外側の状態が降雪又は霧発生中と推測することができる。また、このような場合、制御装置は、ハイビーム状態での前照灯の作動を無効することができ、更なる自動制御を無効することができる。
【０１８２】
前記の「雪及び霧検出器」で説明した方法は、特に、夜間の霧の検出に適しているが、前記の「霧検出器」で説明した方法は、昼間の霧の検出に適している。
【０１８３】
昼間走行灯及びテールライト制御
前述のように、一部の車両には昼間走行灯（ＤＲＬ）が設けられている。また、前述のように、ＤＲＬは、昼間状態ではハイビームに送出されるＰＷＭ駆動信号を変更することで、低輝度でもってハイビームを作動させることによって得られる。この目的のために、周辺光センサ１１０７は、昼間を検出された場合に昼間状態を判定して前照灯をＤＲＬ作動に切換えるために利用できる。
【０１８４】
また、制御装置は、感知された周辺光レベルを利用して、十分に暗い場合にロービームをＯＮにすることができる。更に、ＤＲＬは、昼間状態での輝度を変えるように制御することができる。周辺光レベルは、黄昏時には、昼間状態の最も明るいレベルから、ロービーム前照灯が作動する直前のレベルまで大きく変動する。周辺光レベルが比較的に暗い場合のＤＲＬ輝度に対する苦情がこれまであった。しかしながら、最も明るい状態においては、ＤＲＬは、車両周辺の周辺光レベルに対して輝度が低いように思われるので厄介ではない。従って、前照灯制御回路は、周囲光センサによって感知された周辺光レベルに応じてＤＲＬの輝度を変更するように構成することができる。特に、制御回路は、周辺輝度の増加に応じてＤＲＬの輝度を高くすることができる。
【０１８５】
車両のテールライト及びブレーキライトに関しても同様の問題がある。テールライト及びブレーキライトは、制御車両の後側のドライバが周辺光レベルに関係なくテールライト及びブレーキライトがＯＮかＯＦＦかを容易に判定できる程度の輝度レベルをもつことが好ましい。一方、夜間では、テールライト及びブレーキライトは、明る過ぎると車両の後側のドライバの夜間視力に影響を及ぼす場合もある。従って、周辺光レベルの低下に伴ってテールライト及びブレーキライトの輝度を下げることが好ましい。このような輝度変化は、連続的に又は不連続の段階的に行うことができる。更に、雨、霧、又は雪といった悪天候が検出された場合には、テールライト及び／又はブレーキライトの輝度を下げることが望ましいであろう。
【０１８６】
ユーザ制御及びフィードバック
本発明の別の実施形態を図３４に示す。同じ参照番号は、図１１に示す実施形態と同様の共通の構成部品を示すのに使用される。図１１に示す実施形態と同様に、図３４に示す本実施形態は、画像センサチップ２０１及び好ましくはバックミラーマウント１００３内に取付けられたレンズ２０２を含む。また、コンパスセンサ１１３５は、バックミラーマウント１００３内に取付けることが好ましい。もしくは、コンパスセンサは、ミラー本体１０００に取付けることが好ましい。マイクロコントローラ１１０５は、ミラー本体１０００に取付けられ、画像センサチップ２０１及びコンパスセンサ１１３５に接続されることが好ましい。更に、ミラー本体１０００は、エレクトロクロミックミラー要素１１０２及びコンパス表示装置３４０４を含むことができ、いずれもマイクロコントローラ１１０５によって制御することができる。
【０１８７】
また、前方に向いた周辺光センサ１１０７及び後方に向いた眩輝光センサ１１０９は、ミラー本体１０００内に設けることが好ましい。更に、スカイセンサ３４０２は、ミラー本体１０００内に設けることができ、スカイセンサは、車両の上方及び若干の車両前方の情景を検査できるように傾斜して配置される。このようなスカイセンサ３４０２は、雪又は他の周辺光状態の検出に使用することができる。スカイセンサ３４０２は、単一の画像センサであってもよく、又は随意的に空の景色を画像センサチップの所定の領域上に撮像する光学素子としてミラーマウントに組み込むことができる。このような構成は、本出願人に譲渡されている米国特許第６，１３０，４２１号に開示されている。
【０１８８】
マイクロコントローラ１１０５は、種々の情報及び制御信号を交換するための車両バス３４０６に接続されている。図示するように、スイッチ制御モジュール３４０８は、バスに接続されており、ユーザが操作できる種々のスイッチの状態をマイクロコントローラ１１０５へ供給するようになっている。例えば、ハイ／ロービームスイッチ３４１０は、前照灯ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４１２と同様にスイッチ制御モジュール３４０８に接続されている。このようなスイッチは、車両で共通であり、一般にハイ／ロービームスイッチはハンドルコラムに取付けら、前照灯ＯＮ／ＯＦＦスイッチは車両計器板に配置される。
【０１８９】
また、本発明は、ユーザが前照灯制御システムの感度を調節できるように、スイッチ制御モジュール３４０８に接続されたユーザ感度選択スイッチ３４１４を備える。マイクロコントローラ１１０５は、ユーザが設定した感度設定値の変化に応答でき、マイクロコントローラは、この感度設定値を検出光源と比較してハイビームをＯＮ又はＯＦＦ又はフェードＯＮ又はＯＦＦする時期を判定するのに利用する。もしくは、マイクロコントローラ１１０５は、感度設定値を利用して、前照灯輝度状態を変える割合を変更すること、又はこれらの状態の関連した負荷サイクルを変更することができる。更に、マイクロコントローラ１１０５は、ＣＭＯＳ画像アレイセンサ内の画素の一部又は全ての統合時間を変更することによって感度を調節してもよい。また、車両の前方の情景の種々の部分における光に対する感度は、前方の情景の周辺領域を撮像する画像アレイセンサ内の画素の閾値／統合時間を変えることによって調節できる。また、他の調節は、マイクロコントローラ１１０５にプログラムして、ユーザ感度スイッチ３４１４の調節に応答する方法を決定してもよい。
【０１９０】
また、以下に詳細に説明するように、本発明は、ユーザが車両前照灯の自動制御を無効することができる自動前照灯制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４１５を含むことができる。
【０１９１】
また、車両バス３４０６には、照明制御モジュール（又は車体制御装置）３４１６が接続されており、照明制御モジュールは、ロービーム前照灯３４１８、ハイビーム前照灯３４２０の状態及び場合によれば知覚輝度、及びテールライト３４２２の輝度を制御する。また、前側制御モジュール３４１６は、フォグライトのＯＮ/ＯＦＦ状態又は知覚輝度を制御するのに使用できる。前述したように、昼間走行灯の輝度は、ハイビーム３４２０の知覚輝度を制御することによって調節できる。
【０１９２】
図３５は、スイッチ制御モジュール３４０８に接続されたスイッチの種々の状態に対応した、マイクロコントローラ１１０５の作動の状態図を示す。図に示すように、マイクロコントローラ１１０５は、自動前照灯制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４１５の作動に応じて、自動モード又は手動モードで作動することができる。このようなスイッチは、ハンドルコラム上に配置することができ、更にハイビームの手動作動に利用する同じコラムスイッチ内に組み込むことができる。例えば、このようなコラムスイッチが中央位置にある場合、マイクロコントローラ１１０５は、手動モードで作動することになる。例えば、このコラムスイッチを前方位置に動かす場合、マイクロコントローラ１１０５は、自動制御モードに入ることになる。前述のように、自動制御モード時には、マイクロコントローラ１１０５は、画像センサによって検出された光又は他の事象に応じて、ハイビームＯＮ状態３５０２とハイビームＯＦＦ状態３５０４との間で前照灯状態を変更する。しかしながら、手動モードにおいて、前照灯は、従来通り手動で操作される。例えば、ハイビームは、最初はＯＦＦ状態であり、ハイビームがＯＮ状態になるように（３５１０）、コラムスイッチの手動切換え又は他の機構によってＯＮにするとすることができる。スイッチを元の位置に切換えるとハイビームはＯＦＦになる。コラムスイッチはパッシング機能を含む場合、コラムスイッチをフラッシングさせると、一時的にハイビームになり（ＯＮ状態３５１２）、ユーザがコラムスイッチを解除すると、ハイビームはＯＦＦになり状態３５０８に戻る。
【０１９３】
図３６は、更に複雑な制御方法を示す状態図である。図３５に示す制御方法と同様に、マイクロコントローラ１１０５は、自動モードか手動モードのいずれかで作動することができる。一般的に、自動モード又は手動モードの間の移行は、例えば、ハンドルコラム上又は車両計器板上に配置できるスイッチ３４１５を使用して選択する。手動モードにおいて、マイクロコントローラ１１０５は、図３５に関して説明したように作動する。しかし、自動モードにおいては、マイクロコントローラ１１０５は、最初は自動ハイビーム制御状態３６０２で作動し、それによって、ハイビームは、ＯＮ及びＯＦＦ状態の間、並びに前照灯が可能になっている場合は更に中間輝度状態の間で移行するように自動制御される。図３６に示すスキームによる自動モードで作動する場合、ユーザが手動でコラムスイッチ３４１０を切換えハイビームをＯＮにすると、マイクロコントローラ１１０５は、ユーザが再度コラムスイッチを切換えるまで手動オーバーライド状態３６０４でハイビームをＯＮにし、再度コラムスイッチを切換えた時点でマイクロコントローラ１１０５は、自動ハイビーム制御状態３６０２に戻る。ユーザが手動でパッシングコラムスイッチを作動させると、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームＯＮパッシング状態３６０６に入り、フラッシュコラムスイッチがパッシング位置にある限りこの状態に留まる。ユーザがパッシングコラムスイッチを解除すると、マイクロコントローラ１１０５は、自動ハイビーム制御状態３６０２に戻る。
【０１９４】
ハイビームは、パッシング状態時には最大輝度状態で作動することができるが、本発明の１つの実施形態によれば、パッシング状態時の前照灯の輝度は、最大輝度以下の場合があることを理解されたい。特に、パッシング状態時の前照灯の輝度は、感知周辺光レベルの関数として、又は現在の前照灯輝度レベルの関数として変更することができる。このように、パッシングスイッチが作動されると随時、前照灯の知覚輝度は、任意の前方車両に対して前照灯輝度を知覚可能に高めるが、前方車両のドライバの目に突発的で過度の眩輝をもたらさないように、現在の輝度レベルの輝度以上に所定の増分だけ上げることになる。
【０１９５】
図３７は、更に複雑な制御方法の別の状態図である。この場合も同様に、マイクロコントローラ１１０５は、自動モード又は手動モードのいずれかで作動する。手動モードにおいて、マイクロコントローラ１１０５は、図３５及び図３６に関して説明したように前照灯を制御する。この場合も同様に、自動モード又は手動モードのいずれかでの作動は、スイッチ３４１５の操作によってユーザが手動で選択することができる。
【０１９６】
自動モードの場合、マイクロコントローラ１１０５は、自動ハイビーム制御状態で作動し、これによって、制御状態は、ハイビームＯＮ状態３７０２とハイビームＯＦＦ状態３７０４との間で変わる。マイクロコントローラ１１０５は、画像センサによって検出された光源に応じて前述の方法で状態３７０２と３７０４との間を移動する。マイクロコントローラ１１０５がハイビームＯＮ（状態３７０２）の自動モードで作動中であり、その後にコラムスイッチ３４１０を切換えると、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームをＯＦＦにする要求としてのコラムスイッチの切換えを妨害する。従って、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームＯＦＦ手動オーバーライド状態３７０８に入る。マイクロコントローラ１１０５は、３０秒といった所定時間だけ、又はコラムスイッチが再度切換えられるまでハイビームをＯＦＦ手動オーバーライド状態３７０８に留まる。その時間が終了すると、マイクロコントローラ１１０５は、最初はハイビームＯＦＦ状態に留まるが、状態３７０４に移動して、ハイビームは、画像センサによって検出された光源に対応する自動前照灯制御アルゴリズムに基づいて自動的にＯＮに戻される。マイクロコントローラ１１０５がハイビームＯＦＦ手動オーバーライド状態３７０８にあり、コラムスイッチが再度切換えられた場合は、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームＯＮ手動オーバーライド状態３７０６に移動するユーザによる要求としてのアクションを妨害する。マイクロコントローラ１１０５は、１５秒といった所定時間だけ、又はコラムスイッチが再度切換えられるまでこのＯＮ手動オーバーライド状態３７０６に留まる。コラムスイッチが再度切換えられた場合、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームＯＦＦ手動オーバーライド状態３７０８に移動する。マイクロコントローラ１１０５は、タイマが終了すると、最初はハイビームをＯＮ状態に留まるが、画像センサによって検出された光源に応じて前照灯を減光又はＯＦＦにする自動制御アルゴリズムが可能になるように、状態３７０６を出て状態３７０２に入る。
【０１９７】
マイクロコントローラ１１０５がハイビームＯＦＦ（状態３７０４）でもって自動制御状態で作動中であり、コラムスイッチが切換えられた場合、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームＯＮオーバーライド状態３７０６に入る命令としての、このことを妨害する。その後、マイクロコントローラ１１０５は、前述の判定基準に基づいてハイビームＯＮ手動オーバーライド状態３７０６から出る。
【０１９８】
マイクロコントローラ１１０５がハイビームＯＦＦ（状態３７０４）でもって自動制御状態で作動中であり、ユーザが手動でパッシングコラムスイッチを作動した場合、マイクロコントローラ１１０５は、状態３７１０に移動し、これによって、ハイビームはパッシング状態でＯＮになる。ハイビームは、ユーザがコラムスイッチをパッシング位置に保持している限りＯＮを維持する。ユーザがパッシングコラムスイッチを解除すると、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームＯＦＦ（状態３７０４）でもって自動モードに戻る。マイクロコントローラが既にハイビームＯＮ（状態３７０２）でもって自動制御状態で作動している場合、ユーザがパッシングコラムスイッチを作動した時点で、ハイビームは、ユーザがコラムスイッチをパッシング位置に保持している限り状態３７１０にてＯＮを維持する。しかしながら、一旦ユーザがコラムスイッチを解除した場合、マイクロコントローラ１１０５は、ハイビームをＯＦＦにするために状態３７０２ではなく状態３７０４に戻る。条件を満たす場合、前照灯制御装置１１０５は、自動制御の下でハイビームをＯＮに戻す。
【０１９９】
実施可能な他の機能によって、自動前照灯制御装置は、前照灯スイッチ３４１２がＯＦＦ位置なった時点で又は車両の点火装置がＯＦＦになった場合に、前照灯輝度を漸進的にフェードしてもよい。もしくは、前照灯制御装置は、全ての乗員（又はドライバのみ）が降車したことを検出して所定時間後に前照灯をフェードしてもよい。このようなフェード処理には、車両乗員が降車する領域を照明するという利点がある。一定の時間にわたって最大輝度状態でライトをＯＮのままにするのではなくライトをフェードすることによって、第３者はフェード時間の間に前照灯のフェードを見ることができるので、ドライバ又は他の乗員が車両ライトの消し忘れを第３者から示唆される可能性が低くなる。
【０２００】
図３４を参照すると、計器板制御モジュール３４２４は、車両バス３４０２に接続することができる。インジケータ３４２６は、計器盤制御モジュール３４２４に接続され、車両バス３４０６を介してマイクロコントローラ１１０５から制御信号を受信するようになっている。一般に、車両は、ハイビームＯＮ状態で点灯する単一のインジケータ（青色ライトの場合が多い）を有していた。しかしながら、このような単一のインジケータは、ハイビームが種々の中間輝度レベルを有するように前照灯制御装置によって自動制御される場合は、ユーザに対してハイビームの相対輝度に関するフィードバックは行わない。このようなフィードバックを行うために、本システムは、インジケータ３４２６が前照灯の輝度レベルに比例して変わる輝度を有するように構成される。このような変化は、連続的であってもよく、又は、目に見える増分ステップで変化するものであってもよい。また、インジケータ３４２６の輝度は、ハイビームの手動作動の結果として、前照灯がハイビーム状態にあるときに、本システムが手動作動に適切に応答したことをユーザに明らかにするために２倍又はそれ以上に大きくしてもよい。別の表示方法は、前照灯輝度の関数としてインジケータの色を変えることである。更に別の表示方法は、前照灯の相対輝度を表示する目盛りを含むようにインジケータ３４２６を構成することである。このような目盛りは、図３８に示す例示的な表示装置等の照明セグメント数が前照灯の相対輝度に対応する複数のセグメントを有する表示装置として設けることができる。従って、例えば、前照灯アイコンセグメント３８０２は、前照灯がＯＮのときは常時照明することができ、種々のセグメント３８０４から３８１２は、前照灯の輝度レベルの増大に応じて独立して点灯される。更に、図３８に示すインジケータの色は、手動又は自動モードのいずれかの手動作動又は操作を示すように、又はロービーム、ＤＲＬ、フォグライト等の作動を示すように変化してもよい。前照灯制御装置が自動制御モードで作動中であることをドライバに知らせる別の方法としては、ユーザが自動／手動選択スイッチ３４１５を押した際にスイッチ内又はその近傍のライトが点灯するように、自動／手動選択スイッチ３４１５内にインジケータライトを設けることができる。本技術分野で公知の他の表示技術も同様に利用できる。
【０２０１】
前述のように、車両前照灯は、車両を使用する国々の法律に基づいてスーパーハイビーム状態で作動することができる。このようなスーパーハイビームは、垂直及び水平０°にて７５，０００ｃｄよりも大きな輝度をもつことが提案されている。このようなスーパーハイビームは、ヨーロッパでの使用が認められており、有用であることが分かっている。車両がこの性能及び適切な前照灯を備える場合、制御回路は、車両が所定の速度レベルを超える場合にスーパーハイビームを作動できる。このように、スーパーハイビームは、一般に車両が高速道路を走行中にのみ作動可能になっている。
【０２０２】
更に、このようなスーパーハイビームが設けられる場合、本システムは、車両の前方で検出された光源に対して高い感度をもつようにプログラムできる。また、スーパーハイビームは、光源が車両に接近中であることが検出されるとフェードすることができる。
【０２０３】
図３４に示すように、マイクロコントローラ１１０５は、車両バス３４０６を介してＧＰＳ受信器３４５０に接続することができる。マイクロコントローラ１１０５は、ＧＰＳ受信器３４５０から車両の位置及び場合によっては走行方向を示す情報を受信することができる。ＧＰＳ受信器３４５０は、ナビゲーションシステムの一部であってもよく、又は車両内の他のシステムの一部であってもよい。ＧＰＳ受信器及びアンテナは、本出願人に譲渡されている米国特許第６，１６６，６９８号に開示されているルームミラー組立体に取付けることができる。
【０２０４】
ＧＰＳ受信器３４５０から受信した情報は、車両の位置及び方向が割り出された形態であってもよく、又は位置をマイクロコントローラ１１０５によって計算する必要がある直接衛星から受信する情報の形態であってもよい。ＧＰＳ受信器３４５０がナビゲーションシステムの一部である場合、ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ受信器３４５０からの情報を処理して、マイクロコントローラ１１０５が必要する情報だけを供給することができる。このような情報には、例えば、現在車両が走行中の道路が住宅街の道路か、中央分離帯のある高速道路か、又は有料高速道路か否かの表示を挙げることができる。次に、マイクロコントローラ１１０５は、この情報を利用して車両の外部ライトを制御することができる。特に、マイクロコントローラ１１０５は、車両が住宅街の道路を走行時に車両ハイビーム又はスーパーハイビームが作動するのを防止できる。また、マイクロコントローラ１１０５は、車両が中央分離帯のある高速道路又は有料高速道路の走行時以外にはスーパーハイビームを無効することができる。また、車両の位置を利用して、このようなスーパーハイビームの使用を許可（又は禁止）している国、州、又は市町村に車両が位置するか否かの判定結果に基づいて、スーパーハイビームを自動的に有効又は無効にすることができる。更に、車両の位置を利用して、現在車両が左側通行の地域を走行しているのか又は右側通行の地域を走行しているのかを判定することができる。
【０２０５】
前照灯方向変更及び前照灯点滅のためのＬＥＤ前照灯
車両の旋回方向に向きを変更できる前照灯は、望ましいと考えられてきた。また、ドライバがライトのＯＦＦを知覚できないような短時間だけＯＦＦ又は実質的に減光を行うことが可能な前照灯を提供することが望ましい。このようにすれば、画像取得中に反射が起こらない。発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプを利用してコスト効率の高い方法でこれらの機能を得ることができるが、車両前照灯を実現できる程度の光を発生するＬＥＤランプは市販されていない。ＬＥＤには、車両前照灯での用途を制限する幾つかの欠点があり、その多くはＬＥＤが発生する光量が比較的少ないこと、及び特殊な構造を有するＬＥＤを組み込む場合の製造可能性上の制限である。これらの欠点に起因して、ＬＥＤランプ、他の照明技術よりも頑丈でエネルギー効率が高く、相当長寿命であるにも拘わらず、車両前照灯を実現するのにこれまで使用されていない。更に、ＬＥＤから白色光を発生させる方法は、１９９８年９月８日にＪｏｈｎ Ｋ．Ｒｏｂｅｒｔｓ他に付与された米国特許第５,８０３,５７９号「光ダイオードを組み込んだ照明器組立体」に開示されているように最近ようやく実現可能になってきた。
【０２０６】
ＬＥＤ前照灯２６００は、図２６ａ及び図２６ｂに開示されている。ＬＥＤ前照灯は、画像サンプリング間隔に前照灯を非常に短時間に瞬時ＯＦＦ又は減光するのに利用できる。ＬＥＤ前照灯２６００は、半導体光学的放射発光体２６０３、２６０５を取付けるための支持体として機能する冷却部材２６０１を含む。半導体光学的放射発光体２６０３、２６０５が冷却部材に電気的に接続されている場合、冷却部材は、作動中に半導体光学的放射発光体内に発生する熱を取り除くための熱経路をもたらすかりでなく、半導体光学的放射発光体との電気的な接続を行う。発光体２６０３、２６０５は、冷却部材のみが熱経路をもたらすように、冷却部材から電気的に絶縁できることが想定されている。発光体２６０３の各々は、ワイヤボンド２６０９及びレジスタ２６１１を介して導体片２６０７に接続される。発光体２６０５の各々は、ワイヤボンド２６１５及びレジスタ２６１７を介して導体片２６１３に接続される。
【０２０７】
冷却部材２６０１は、任意の適切な材料で作ることができ、任意の所望の構造に形成することができる。図示の冷却部材の前面は、略矩形形状であり、３３個のウェルを含み、各々のウェルは、半導体光学的放射発光体２６０３、２６０５を収容する。半導体光学的放射発光体の裏面は、周囲空気への放熱のための大きな表面を有するフィン２６２１を含む。もしくは、冷却部材は、略凸形、シリンダ側壁の一部のような形状、車両の前部を横切る細長いバー、又は複数の異なる角度にて延びる結合平面等の、光の向きの変更を可能にする他の構造をもつことができると想定されている。
【０２０８】
冷却部材は、丸溝が彫られており、又は別の方法で延長部、スロット、孔、溝等を含むことができ、光学性能を高めるために、照射カップ又は他の形態の窪みを組み込むことができる。図示の冷却部材は、楕円形カップを含んでいる。冷却部材は、銅、ベリリウム銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、又は他の金属、又はセラミック等の別の高熱伝導率材料で作ることができる。冷却部材は、導電性及び熱伝導性金属で作ることが好ましい。このような材料は、種々の供給元から入手可能である。
【０２０９】
カップ２６０２は、半導体光学的放射発光体を収容するために、冷却部材の表面に形成されている。図示のカップ２６０２は、２つの発光体チップ２６０３、２６０５を並列に収容するように楕円形である。しかしながら、カップは、円形、楕円形、矩形、正方形、五角形、八角形、六角形等の任意の適切な形状とすることができる。楕円形のカップは、２つ以上の発光体を収容するが、所望の放射パターンで外方に光を放射するための効率的な反射体をもたらすという利点がある。半導体光学的放射発光体の取付け部の真下にある冷却部材の領域は、ダイス取付け特性及び信頼性を高めるためにニッケル、パラジュウム、金、銀、又は合金を含む他の金属で被覆できることが想定されている。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、種々の所望の効果を得るために他の薄層材料を随意的に発光体と冷却部材との間に挿入することができる。材料は、発光体と冷却部材との間の電気接続を可能にして、冷却部材が、例えば接地電位である基準電位をもたらすことが好ましい。材料は、粘着性、電気絶縁性、及び、電気的絶縁性及び導電性材料の導電又はパターン複合材料のいずれかであり、熱伝導性を大幅に損なうことなく、発光体を冷却部材に支持、接着、電気接続、又は他の方法で取付けるために使用できることが好ましい。光学性能向上のためのカップ特徴部内の冷却部材の領域は、銀、アルミニウム、金又は他の適切な金属で被覆して、反射率を高めて、装置の光学的効率を向上させることができる。カプセル材料の外側の領域は、ニクロム、黒色酸化、又は他の高放射性処理で被覆して放射冷却を改善することができる。
【０２１０】
半導体光学的放射発光体の接続は、特殊な導電性粘着式ダイス取付け用エポキシを使用することが好ましい。これらの接着剤は、通常、接着剤内の銀等の含有金属フィラーによって良好な導電性を実現している。適切なダイス取付け用接着剤は、本技術ではよく知られており、カリフォルニア州サンディエゴのＱｕａｎｔｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ ＣｈｅｍｉｃａｌのＡｂｌｅｓｔｉｋ事業部、及びマサチューセッツ州ビルリカのＥｐｏ Ｔｅｋから入手可能である。もしくは、特定の実施形態において、ＬＥＤチップを冷却部材に取付ける手段として半田を使用することができる。導電性接着剤又は半田のいずれで取付けても、接合により、発光体と却部材との間で良好な導電性及び熱伝導性が得られる。導電性パッドとして現れる電極を有する発光体をＬＥＤチップの基部ではなく表面に使用する場合、冷却部材に対する全ての電極の取付けは、ダイス取付けではなくワイヤボンドにより行う。
【０２１１】
半導体光学的放射発光体は、電流がその材料又は構成要素を通過する際に電界発光という物理的メカニズムによって、１００ｎｍから２０００ｎｍの波長をもつ電磁放射線を発生する任意の構成要素又は材料を備える。前照灯照明を引き起こすために、種々の発光体をウェル内に使用して光を発生させることができるが、この例としては、各ウェルに全て琥珀色の発光体を配置；各々のウェルにシアン及び琥珀色の発光体を配置；各々のウェルに赤橙色及びシアンの発光体を配置；一部のウェルにシアン及び琥珀色の発光体を、他のウェルに赤橙色及びシアンの発光体を配置；ウェルの各々に燐発光体を配置することを挙げることができる。５つのウェルのうち４つは青緑色及びシアンの発光体を有することができ、５つのウェルのうち１つは赤橙色及びシアンの発光体を有することができると想定されている。このような配置であれば、車両の通路を照明するための白色光を生成することが可能である。
【０２１２】
半導体光学的発光体は、本技術では公知の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ又はダイス、発光ポリマ（ＬＥＰ）、ポリマ発光ダイオード（ＰＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むことができる。このような材料及びそれらから作られる光電構造体は、当業者には公知の従来の無機材料と電気的に類似しており、種々の供給元から入手可能である。半導体光学的放射発光体又は発光体とは、本明細書で使用する場合は、それらの各々及びその均等物を呼ぶ。前照灯に適した発光体の例としては、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌｌｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＳｉＣ等を挙げることができ、有機又は無機ダイス又は燐光体を使用した蛍光という物理的メカニズムによって機能強化された発光体を含むことができる。本発明の使用に適するＬＥＤチップは、Ｈｅｗｌｅｔｔ-Ｐａｃｋａｒｄ、Ｎｉｃｈｉａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｓｉｅｍａｎｓ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｉｃｓ、Ｓｈａｒｐ、Ｓｔａｎｌｅｙ、Ｔｏｓｈｉｂａ、Ｌｉｔｅ−Ｏｎ、Ｃｒｅｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｔｏｙｏｄａ Ｇｏｓｅｉ、Ｓｈｏｗａ Ｄｅｎｋｏ、Ｔｙｎｔｅｃ等で製造されている。典型的に、このようなチップは、ほぼ長さ各辺が約０．００８インチから０．０１６インチの長さで約０．００８インチから０．０２０インチの高さの、正方形基部で作られている。前照灯を実現するために、０．０２０インチよりも大きな正方形基部を有する大型チップを使用することができ、特に、光を発生するには、０．０２５インチから０．０３５インチよりも大きな寸法を有することは好都合である。しっかりした放熱板に取付けたこのような発光体アレイによって、ＬＥＤ灯は、車両前照灯として機能するのに十分な光を発生することができる。使用可能な発光体の詳細は、Ｊｏｈｎ Ｋ．Ｒｏｂｅｒｔｓ他の１９９９年１０月２２日に出願された米国特許出願番号０９／４２６，７９５「半導体放射発光体パッケージ」に見出すことができる。制御信号を発光体に供給する電気経路は、導体によってもたらされる。導体は、絶縁層の表面に付加される電気的ストリップである。絶縁層は、放熱板の表面に取付けられる。絶縁層は、カップ上に開口部を含む回路基板とすることができ、又はエポキシ又はプラスチック層を含むことができる。導体は、銅、アルミニウム、合金等の任意の適切な導電性材料とすることができ、従来の手段によって絶縁材に付加される回路トレースを含むことが好都合である。図２６ａに開示した回路トレースは、別個の発光体に別々の電源が供給される場合に使用できるパターンを示す。
【０２１３】
カプセル材料は、主として半導体光学的放射発光体及びワイヤボンドを覆って保護する機能を果たす材料又は各材料を組み合わせたものである。カプセル材料は、種々の波長の放射光を通す。本発明の目的のために、実質的に透明なカプセル材料は、平坦部の厚さは０．５ｍｍであり、３８０ｎｍから８００ｎｍまでの範囲の可視光線の任意の波長にて２０パーセント以上の総透光率を示す材料を指す。典型的に、カプセル材料としては、透明なエポキシ又は他の熱硬化材料、シリコン又はアクリレートを挙げることができる。もしくは、カプセル材料としては、考えられる限りでは、ガラスや、又はアクリル系、ポリカーボネート、ＣＯＣ等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。カプセル材料としては、室温で固体、液体、又はゲルの材料を挙げることができる。カプセル材料としては、Ｎｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏから入手可能なＮＴ３００Ｈ等のトランスファー成型化合物又はポッティング材料、カプセル成型材料、又は単一部分又は複数の部分として始まり、高温硬化、２部硬化、紫外線硬化、マイクロ波硬化等で処理される材料を挙げることができる。適切な透明カプセル材料は、マサチューセッツ州ビルリカのＥｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、カリフォルニア州フリーモントのＮｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｉ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ、又は、カリフォルニア州インダストリーのＤｅｘｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌから入手可能である。
【０２１４】
カプセル材料は、発光体が放出する、及び／又は冷却部材の表面が反射する電磁エネルギーの部分的な光学的視準又は他のビーム形成を可能にする。また、カプセル材料は、化学的シュラウド、シーラント、及び物理的シュラウドとしての機能を果たし、発光体、結合剤等の内部接着剤、結合パッド、導体電線、酸素接触に起因するワイヤボンド及び冷却部材内面及び電気リード線の環境被害、湿気及び他の腐食性蒸気接触、溶剤接触、機械的摩耗又は外傷などから保護する。また、カプセル材料は、二次的な光学系、支持部材、二次的な冷却部材等の隣接する構成部品を取付けること又は型合わせを可能にする。
カプセル材料は、２つ以上の材料からなる異質質量を含むことができ、各々の材料は、カプセル材料の全容積の一部を占め、特別の機能又は特性をもたらす。例えば、シリコン「グローブトップ」等の応力除去ゲルは、発光体及びワイヤボンド上に置くことができる。このような応力除去ゲルは、柔軟で変形可能なままであり、構成部品のその後の処理の間に、又は内部歪みを生じさせる熱膨張に起因して発光体及びワイヤボンドが応力を受けるのを保護する機能を果たす。その後、エポキシ等の硬質成形化合物を応力除去ゲル上に形成し、構成部品の種々の特徴部を構造的に一体化し、電気的リード線を保持し、構成部品の内部的メカニズムを環境的影響から保護し、半導体放射発光体を電気的に絶縁し、所望であれば、発光体から発生した放射エネルギーの種々の光学的な適正化を行う。
【０２１５】
更に、応力除去ゲル内で使用するフィラーは、ダイヤモンド紛体等の高熱伝導率材料を含むことが好都合である。ダイヤモンドは、極めて高い熱伝導率を有する化学的に不活性な物質である。このような材料の存在は、ゲルの熱伝導率を著しく高くして、発光体チップ内に発生した熱が冷却部材及び周囲環境に伝達する追加の経路をもたらすことができ、熱はそこで放熱される。このような追加の熱冷却経路が存在すると発光体の効率、結果的にランプの照明出力が高くなる。カプセル材料、及びこのようなカプセル材料を使用する装置の製造方法は、米国特許出願番号０９／４２６，７９５に詳細に説明されている。
【０２１６】
図２７は、向きを変更可能な発光ダイオード前照灯２７００を示す。前照灯は、２つのライトセクション２７０３及び２７０５を有する冷却部材２７０１を含む。冷却部材２７０１は、２つのライトセクション２７０３及び２７０５を含むように構成され、その各々は、実質的にライト２６０１と同一であり、２つの前面は５°から４５°の角度を成し、好ましくは、約１５°の角度を成す。
【０２１７】
ロー又はハイビームをもたらす前照灯の別の変形例を図２８に示す。前照灯２８００は、２つのライトセクション２８０３及び２８０５を有する冷却部材２８０１を含む。冷却部材２８０１は、２つのライトセクション２８０３及び２８０５を有するように構成され、その各々は、実質的にライト２６０１と同一である。冷却部材は、１°から２°の角度の２つの前面を形成し、好ましくは約１．５°の角度を成す。図２８では、角度を成す表面が容易に明らかになるように角度は誇張されている。
【０２１８】
照明されたＬＥＤの選択部を制御することによって、前照灯は、照準を定めることができる。また、車両の前部には、フロントグリルに沿って走るバー内に配置されるＬＥＤチップを配置できることが想定されている。
【０２１９】
前述の実施形態は、共通の放熱板上に幾つかのチップを直接取付けることを上手く利用するものであるが、離散的なＬＥＤ前照灯アレイを使用してＬＥＤ前照灯２６５０（図２６ｃ及び図２６ｄ）を実現できることが想定されている。各々の離散的なＬＥＤ前照灯は、ＬＥＤ構成部品にダメージを与えることなく最大輝度の光レベルを得るために、発光体が発生する出力を分散する冷却部材を含むことが好ましい。従来の製造方法に独自に適合する特に好都合な高出力ＬＥＤ灯は、Ｊｏｈｎ Ｋ．Ｒｏｂｅｒｔｓ他の１９９９年１０月２２日に出願された、米国特許出願番号０９／４２６，７９５「半導体放射発光体パッケージ」に開示されている。使用可能な他のＬＥＤ灯は、Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ等のＬＥＤメーカーから入手可能である。
【０２２０】
ＬＥＤ灯２６５０（幾つかの符号を付してある）は、回路基板２６５２及び放熱板２６５４（図２６ｄ）に取付けられている。回路基板は、第２の放熱板を備えることができ、回路基板の導電性層２６６０は、各々のＬＥＤランプの冷却部材２６６４を回路基板の導電性層２６６２に熱結合することによって、外気に晒されている。また、ＬＥＤランプの冷却部材は、放熱板２６５４に熱結合されている。図２６ｃ及び図２６ｄの示す実施形態において、熱伝導部材２６７０は、冷却部材の下にある回路基板を貫通する孔の中に配置される。熱伝導部材は、回路基板よりも厚く弾力性がある。例えば、熱伝導部材は、Ｂｅｒｔｑｕｉｓｔから市販され、Ｓｉｌｉｐａｄ ６００で識別される、シリコンベースの切断抵抗性材料等の予備成形熱結合材を使用して得ることができる。冷却部材を使用するＬＥＤランプ・パッケージについては、Ｊｏｈｎ Ｋ．Ｒｏｂｅｒｔｓ他の１９９９年１０月２２日に出願された米国特許出願番号０９／４２５，７９２「半導体放射発光体パッケージを使用するインジケータ及び照明器」に開示されている。
【０２２１】
赤色−緑色−青色、又はバイナリ相補型照明を使用する場合、ランプと反射物体とを区別しようとする場合、選択されたチップのみが瞬時ＯＦＦされることが想定されている。従って、バイナリ相補型発光体については、琥珀色発光体の輝度だけを瞬時に低減する必要がある。更に、前照灯をＯＦＦにする代わりに、光レベルは、反射光が画素閾値以下であるレベルまで下げることができ、この画素閾値では画像センサ組立体は物体を検出できることを理解されたい。
【０２２２】
使用可能な他のＬＥＤ素子／構成部品の構造は、Ｊｏｈｎ Ｋ．Ｒｏｂｅｒｔｓ他の２００１年２月１日に出願され、本出願人に譲渡されている米国仮特許出願番号（ ）「電子構成部品用高出力放射発光体装置及び放熱パッケージ」（代理人整理番号ＧＥＮ１０ＰＰ３７５）、及びＪｏｈｎ Ｋ．Ｒｏｂｅｒｔｓ他の２００１年１月２２日に出願され、本出願人に譲渡されている米国特許仮出願番号（ ）「放射発光体装置及びその製造方法」（代理人整理番号ＧＥＮ１０ＰＰ３９１）に開示されている。
【０２２３】
センサ用表面取付け式フィルタ
以下にフィルタを直接半導体光センサ２０１上に配置できる方法について、図２９ａから図２９ｄを参照して説明する。第１の段階にて、フォトレジスタ２８７７を全ウエハ２９７２上に置く。フォトレジスタは、任意の適切な市販のフォトレジスタ材料とすることができる。図２９ｂに示すように、フォトレジスタの一部を取り除くことができ、残りのフォトレジスタ２８７７は、ボンディングパッド２９７５等の光学的被覆堆積を必要するウエハ表面領域のみを覆うようにパターン化される。次に、図２９ｃに示すように、光学的薄膜被覆２９７９をダイス２９７２の表面に施す。
【０２２４】
薄膜２９７９は、多層でもって光センサ２９３２上に直接堆積させる。赤色及びシアンフィルタが必要な場合は、赤色及びシアンフィルタを個別に付加する。以下にシアンフィルタの一例を説明する。シアンフィルタを作るためには、表１に示す二酸化チタン（ＴｉＯ２）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2）の層を使用することができる。赤色フィルタを作るためには、表２に示す層を使用することができる。層の番号は、材料をウエハ表面に付加する順番である。
【０２２５】
表１
Figure 0004034565
【０２２６】
表２
Figure 0004034565
【０２２７】
全ての層を堆積した後、従来のリフトオフ法を利用してフォトレジスタをリフトオフし、フィルムが感光領域上に堆積した状態にするが、図２９ｄに示すようにボンディングパッド上ではない。得られたダイスをカプセル化して従来のパッケージングの形態で画像アレイセンサを得ることができる。
【０２２８】
表１及び表２に基づいて作ったフィルタの特性は、図３０及び図３１に示す。特に、赤色フィルタは６２５ｎｍ未満の光を減衰するが、青色フィルタは約４００ｎｍから６２５ｎｍの光を透過する。両フィルタは、８００ｎｍ以上の光を透過する。赤外フィルタを利用して、前照灯減光器の性能に対する赤外光の影響を少なくすることができる。
【０２２９】
当業者であれば、本明細書で説明したフィルタは例示的なものであり、他のフィルタ、材料、又は材料の厚さを用いてフィルタ機能を実現できることを理解できるであろう。他の材料を類似の方法で適用して、前述及び他のフィルタ特性を得ることができる。
【０２３０】
また、当業者であれば、層の厚さは、最も近いナノメートルに切り上げされていることを理解できるであろう。多少の許容公差はあるが、積層構造における高い精度が必要とされる。また、層の厚さは例示的であることを理解できるであろう。フィルタを表面に取付けることによって、構成部品の数が少なくなり製造上の複雑性が低減されるので、画像センサを作るコストが著しく下がる。更に、赤外フィルタは、画素と赤色フィルタ及び青色フィルタとの間の被覆として付加することが可能である。
【０２３１】
パッケージ
図３２には、光学センサ組立体３２００の変形例を示す。光学センサ組立体３２００は、透明ベース基板３２０２を含む。基板は、透明ポリマ、ガラス等の任意の適切な材料で製造できる。もしくは、ベース基板は、前述したような市販の赤外干渉フィルタで製造できることが想定されている。もしくは、ベース基板３２０２を作るために、薄膜フィルタを透明ガラス素子に取付けてもよい。
【０２３２】
ベース基板の下面は、画像アレイセンサ３２１２に接続される導電性ストリップ３２１０を有する。ベース基板は電気絶縁体であることが好ましく、ストリップは、従来の製造方法によってベース基板の下面に直接付加される任意の適切な導電性材料とすることができる。もしくは、ベース基板が導電体である場合、ストリップは電気絶縁体に付加することができ、電気絶縁体はベース基板に付加される。
【０２３３】
画像アレイセンサ３２１２は、半田パッド３２１１によってベース基板３２０２の下面にフリップ・チップ・ボンディングされる。エポキシ等の誘電材料３２１４は、画像アレイセンサを取り囲んでいる。誘電材料は、導電性ストリップ３２１０及び透明素子３２０２と接合することが好ましい。クリップ３２０４及び３２０６は、ベース基板の縁部をクリップ留めし、各々の導電性ストリップ３２１０と電気接続する。それぞれのクリップは、各々の導電性ストリップ３２１０に対応して設けられている。リード線３２１３、３２１５は、クリップから延びており、支持基板３２０１に挿入され、支持基板はプリント基板やハウジングであってもよい。支持基板は、ルームミラーマウント組立体ハウジング等のハウジング内に支持されたプリント基板であることが好ましい。止め具３２０５、３２０７は、支持基板に挿入されるリード線の長さを制限する。もしくは、クリップは、表面に取付けることができるように構成することができる。表面取付け可能なクリップの例としては、アメリカ合衆国ニューヨーク州フラッシングのＩｎｔｅｒｐｌｅｘ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙの、ＮＡＳ Ｉｎｔｅｒｐｌｅｘ Ｅｄｇｅ Ｃｌｉｐｓを挙げることができる。
【０２３４】
画像アレイセンサ取付け用パッケージについては、Ｆｒｅｄ Ｂａｕｅｒ他の１９９８年８月２１日に出願された米国特許第６，１３０，４４８号「光学センサパッケージ及びその製造方法」に開示されている。
【０２３５】
ベース基板へのレンズの組み付けは、前述のものと同じ方法で行うことができる。特に、レンズ構造体は、ベース基板３２０２上に支持される。レンズ構造体は、レンズ構造体２０２と同一のものであり、従って、図２９ａから図２９ｄに関連した説明したように、画像センサの表面に直接付加する場合、色フィルタを半分が透明で半分が赤色、又は半分がシアンで半分が赤色、又は全て透明とすることができる。レンズ組立体を作るために、透明部材及び紫外線硬化型接着剤を使用することができる。透明部材は、部材２３０、８０２と同様のエポキシ部材とすることができる。紫外線硬化型接着剤は、接着剤２３２と同一とすることができる。
【０２３６】
レーダ
ウェーブトランシーバ（図１）は、制御車両１００の作動を制御するのに有用な追加情報の取得に使用することができる。ウェーブトランシーバは、画像アレイセンサ１０２なしで使用することができ、又は画像アレイセンサと一緒に使用することができる。ウェーブトランシーバ１０１は、車両１００上に取付けられ、ほぼ前方の方向に方向調整される。ウェーブトランシーバ１０１は、トランシーバから発信された波が車両１００の前方の物体から反射した後に、その反射波を受信するように配置される。ウェーブ発生装置は、例えば、１ＧＨｚ（７７ＧＨｚは多くのヨーロッパ諸国で車両用レーダに指定されている）を超える周波数範囲で作動するレーダシステム、又はウェーブ発生装置用レーザダイオードを利用する光レーダであってもよい。もしくは、ウェーブ発生装置１０１は、超音波を発生する超音波変換器であってもよい。ウェーブ発生装置は、種々の角度をカバーするように前方視野にわたって走査することができる。本発明の目的のために、「レーダ」という用語は、これらの概念の全てを包含するように使用される。ウェーブトランシーバは、ウェーブ送信器又はウェーブ受信器の任意の特定の形式又は構成に限定されるものではない。送信器及び受信器の各々は、異なる別個のハウジング内に取付けてもよく、又は両者を共通ハウジング内に取付けてもよい。
【０２３７】
レーダ処理システム３３００（図３３）は、ウェーブ送信部３３０１、３３０２を制御して、ウェーブ受信部３３０４、３３０５で受信した信号を判断して物体の存在、並びにこのような物体の速度及び方向を判定する。前照灯制御装置３３０３は、目標情報をレーダ処理システムから受信し、更に随意的に車両速度センサ（例えば速度計）及び車両方位センサ（コンパスなど）から信号を受信して車両前照灯１１１の状態を決定する制御信号を生成する。レーダ処理システム、車両速度センサ、車両方位システム、及び車両前照灯との間の通信は、配線ハーネスによる直接的な配線によるか、又はＣＡＮバス等の車両通信バスによるかを含む多数の機構の中の１つによって行うことができる。更に、レーダ処理システム及び前照灯制御装置等のシステムは、単一の統合プロセッサ、多重プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、プログラマブル論理演算装置、又はその組み合わせによって実現できる。
【０２３８】
更に詳細には、本システムは、ウェーブ送信部及びウェーブ受信部を含むレーダシステムを含む。ウェーブトランシーバ１０１は、発信器３３０１及び受信器３３０４を含む。送信器は、従来のレーダ用アンテナ、光レーダ用光源、超音波発信器、ドップラレーダシステム用アンテナシステム等を利用して実現することができる。受信器３３０４は、従来のレーダシステムのアンテナ、光レーダシステムの受光素子、超音波受信器、ドップラレーダシステムの導波アンテナ等を利用して実現することができる。駆動回路３３０２は、発信器３３０１が、その反射波を受信器３３０４で検出できる信号を生成するように、制御装置３３０３からの信号を調整するために発信器３３０１に接続されている。駆動回路３３０２は、パルス変調器、パルス整形器等を利用して実現することができる。受信器３３０４は、制御装置３３０３によって更に処理するために、受信器によって検出した信号を調整する調整回路に接続されている。調整回路は、復調器、フィルタ、増幅器、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）、及びその組み合わせを含むことができる。制御装置３３０３は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル論理演算装置、又はその組み合わせよって実現することができる。
【０２３９】
車両に関連する物体の存在を判定するためのレーダの作動はよく知られており、本明細書では詳細に説明しない。例えば、送信波の検出と反射波の検出との間の時間を使用して、物体の距離を判定することができる。連続的な送信／受信サイクルにわたる物体の動きは、物体の相対速度及び方向を判定するのに利用できる。また、ドップラレーダは、物体の速度を判定するのに利用できる。反射波の大きさは、検出物体の寸法又は密度を判定するのに利用できる。レーダの作動はよく知られており、本明細書では詳細に説明しない。
【０２４０】
制御車両１００のハイビーム状態を適正に制御するために、レーダによって検出された物体は車両か又は静止物体か、車両は対向車両１０５か又は前方の車両１１０か判定することが必要である。このことは、物体の速度及び方向を制御車両１００の速度及び方向と比較することによって判定することができる。物体の移動の速度及び方向は、前述のレーダの原理を使用して取得する。制御車両１００の速度は、車両上の速度センサ、衛星利用測位システム（ＧＰＳ）等から取得することができる。制御車両１００の方向は、コンパスセンサ、ハンドルホイール旋回インジケータ、ＧＰＳ等から取得することができる。
【０２４１】
この情報を取得すると、単純セットの判定基準を適用して、物体が車両か又は静止物体か判定する。物体が静止物体の場合、静止物体は制御車両１００と同じ速度で反対方向に移動する。物体が対向車両１０５の場合、対向車両１０５は制御車両の速度よりも実質的に大きな速度で制御車両１００とほぼ反対の方向に走行する。最後に、物体が制御車両に対して移動していないか、又は物体が制御車両よりも実質的に遅い速度で移動している場合、その物体は、前方の車両１１０であろう。ハイビームが減光される距離は、制御車両の速度の関数とすることができ、また、制御車両１００前方の直線の軸と対向車両１０５又は前方の車両１１０との間の角度の関数とすることができる。
【０２４２】
更に高度のシステムにおいて、前照灯制御システムは、１つ又はそれ以上の車両の存在に基づいて前照灯３３１１、３３１２及びハイビーム灯３３１４、３３１５のハイ又はロービーム状態を制御するだけでなく、ハイビーム前照灯及びロービーム前照灯の輝度を変更して２つのビーム間の連続的な切換えを行い、結果的に他のドライバに対して精神錯乱を起こさせることなく、制御車両のドライバにもたらされる有効輝度を最大限にすることができる。連続可変式前照灯システムについては、Ｊｏｓｅｐｈ Ｓｔａｍ他の１９９８年９月１８日に出願された米国特許第６，０４９，１７１「連続可変式前照灯制御」に開示されている。また、本システムは、制御車両の前照灯の照準を垂直方向で変更することができる。本システムは、３つ以上のビーム間で切り替わるように構成することもでき、また、照準決定及び１つ又はそれ以上のライトの輝度の変更の組み合わせを実行するように構成することができる。また、前照灯処理システムは、車両方位入力を用いて、カーブ走行時に良好な照明が得られるように前照灯の適正な水平照準を判定することができる。照準決定を助けるＬＥＤ前照灯については上記に説明されている。
【０２４３】
光センサ３３２０は、周辺光レベルを検出するのに利用でき、更に随意的に他の光の状態を与えてもよい。光センサは、シリコンフォトダイオード、Ｒｏｂｅｒｔ Ｈ． Ｎｉｘｏｎ他の米国特許出願番号０９／２３７，１０７「フォトダイオード光センサ」に開示されている特に有利なフォトダイオード等の非画像センサを利用して実現できるが、硫化カドミウム（ＣｄＳ）セル等の他の非画像フォトダイオードを利用することができる。もしくは、光センサ３３２０は、非画像光センサに加えて、又は非画像光センサの代わりに光画像センサ１０２を使用して実現することができる。
【０２４４】
光学系は、フィルタを含み、光源の色を判定することができる。光学系とレーダシステムとの組み合わせは、１つのシステムのみ、又は本システムが独立して使用される場合に存在する制限を効果的に解消することができる。例えば、レーダシステムが画像システムと独立して使用される場合、交差点で待っている対向車両又は前方の車両は、静止物体としてレーダシステムによって知覚されるであろう。しかしながら、光センサをレーダシステムと組み合わせると、待っている車両のライトは、車両が存在していることを示すことができ、レーダは、車両までの実際の距離を判定することができる。一般的に、光学系が使用されている場合、光学系を使用して、対向車両又は前方の車両の存在を判定することができ、また、レーダシステムを使用して、この対向車両又は前方車両までの実際の距離、並びにその車両の速度を判定することができる。このように、レーダ検出器及び画像センサを使用して、他の物体の存在を確認することができる。更に、光センサを使用して、周辺光レベル等の光の状態を判定することができる。
【０２４５】
車両上のレーダシステムの存在によって、前照灯レーダシステムと同じ構成部品を使用して、前照灯制御以外の別の機能を実行して、結果的に、組み合わせる２つのシステムのコストを低減することができるであろう。このようなシステムとしては、例えば、適応型低速走行制御装置、障害物警報システム、衝突回避システム、自動運転システム等を含むことができる。この場合、ウェーブ送信部、ウェーブ受信部、及びレーダ処理システムは、全ての機能によって共有されることができるが、各々の機能は、レーダ処理システムから得られる情報に基づいて行動計画を決定するためのそれぞれの処理システムを有する。また、機能単位の車両システムを単一のプロセッサに統合することも可能である。
【０２４６】
レーダシステムについては、米国特許出願番号０９／５３１，２１１「自動前照灯制御システム」に説明されている。
【０２４７】
ミラーマウント付属品ハウジング
本発明の前照灯減光システムの好適な取付け構造を図４１から図４９に示す。図示すように、この構造は、車両フロントガラスに接着剤にて固定された取付けパック（図示せず）を収容するスロット４１０３を有するマウント４１０１を含む。開口４１０５は、マウント４１０１内に形成され、スロット４１０３内に開口しており、マウント４１０１をパックに即ち車両フロントガラス上にしっかりと保持するように、マウントネジ４１０７は開口４１０５を貫通して延びて、マウント取付けパックの表面と係合するようになっている。マウント４１０１は、ミラーマウント脚部（図示せず）のソケットを従来方法で固定できるボール４１０９を含む。マウント脚部は、ルームミラーハウジングから延びる同様のソケット用ボールに固定してよく、又はミラーハウジング本体内に形成されたソケットと係合するボールを含んでもよい。
【０２４８】
以下で詳細に説明するように、ミラーマウント付属品ハウジング４１１１は、マウント４１０１に固定され、右半分部４１１３ａ及び左半分部４１１３ｂから成るハウジングカバー４１１３を含む。図４４に最良に示すように、マウント４１０１は、複数の側面に沿って延びるペグを含み、ペグは、ハウジングカバー部４１１３ａ及び４１１３ｂ内に設けられた対応する孔４１１７に挿入される。更に、ハウジングカバー部４１１３ａ及び４１１３ｂは、弾性タブ４１１９を含み、弾性タブは、マウント４１０１上にハウジングカバーをしっかりと保持するように、マウント４１０１上の一対のスロット４１２１を通って延びる。ハウジングカバー部４１１３ａ及び４１１３ｂは、複数のタブ４１２３及び複数のスロット付き舌部４１２５を更に含み、複数のスロット付き舌部は、共にスナップ留めされてハウジングカバー部４１１３ａ及び４１１３ｂを結合する。ハウジング部４１１３ａは、ガラスフィルタ４１２９を取付けることができる前方に向かう開口４１２７を含む。以下で更に説明するように、開口４１２７及びガラスフィルタ４１２９によって、本発明のカメラが画像を感知するウインドウが得られる。
【０２４９】
本発明のミラーマウント付属品ハウジングは、ミラーマウント４１０１に調整可能に取付けられハウジングカバー４１１３に収容される、バッフル／プリント基板（ＰＣＢ）ホルダ４１３０（本明細書では一般に支持構造体ともいう）を更に含む。図４４に示すように、バッフル／プリント基板４１３０は、ミラーマウント４１０１の側面に沿って延びるピン４１３２と係合するための一対のスロット４１３３を含む。バッフル／プリント基板４１３０は、一対の細長いスロット４１３７を更に含み、これを貫通してネジ４１３９が挿入される。ネジ４１３９は、スロット４１３７を貫通して延び、マウント４１０１に形成された孔４１４１に螺合可能に係合される。スロット４１３７を細長い開口として形成することによって、バッフル／プリント基板４１３０の傾斜角をマウント４１０１に対して選択的に調節することができる。このような傾斜角調節機能によって、種々の車両モデル間でのフロントガラスの傾斜角の差異に対応することが望ましい。以下に更に説明するように、画像センサ及び関連の回路基板は、バッフル／プリント基板４１３０にしっかりと取付けられるので、車両フロントガラスに対する画像センサの傾斜角は、バッフル／プリント基板４１３０の傾斜角を変更することによって調節できる。
【０２５０】
図４４に示すように、バッフル／プリント基板４１３０は、前述のバッフルと同様のバッフル４１４３を含む。バッフル４１４３の前端は、開口４１２７及びガラスフィルタ４１２９近傍に配置され、画像２０１、カプセル化ブロック２３０、紫外線硬化型エポキシ２３２、レンズ２０２、及び開口絞り２０３を含む画像センサ４１４５は、バッフル４１４３の反対側で後側の端部に延びる。画像センサ４１４５は、コネクタ４１４９が載置されているＰＣＢ４１４７に取付けられている。また、ＰＣＢ４１４７上には、画像センサ・ダイス（図示せず）が取付けられており、画像センサ・ダイスは、前述の方法でスカイセンサとして機能する。車両に対して空の方向の視界からの光が得られるように、光導体４１５１は、光導体マウント４１５３においてＰＣＢ４１４７上のダイスの上部に取付けられ、光導体マウントは、バッフル／ＰＣＢホルダ４１３０上で、対応する光導体支持部４１５５と係合する。光導体４１５１は、光導体フィラー４１６１内で対応する開口４１５９と係合する、一対の横方向に延びる突出部４１５７を含み、光導体フィラーは、光導体４１５１の遠位端が延びる開口４１６３を有する。光導体フィラー４１６１は、ハウジングカバー４１１３の上面に形成された開口４１６５内に取付けられる。当業者であれば理解できるように、光導体４１５１は、光導体フィラー４１６１を貫通して空に向かって延びる遠位端において空の方向の光を捕捉し、結果的に空の方向の光は光導体４１５１を介してＰＣＢ４１４７のダイスに案内される。
【０２５１】
前述のように、プロセッサは、ＰＣＢ４１４７に取付けて、画像センサ４１４５から取得した特定の画像データを事前処理することができる。
【０２５２】
コンパスＰＣＢ４１７１は、随意的に本発明のハウジング構造体４１１１内に取付けることができる。コンパスＰＣＢ４１７１は、一対のコンパスセンサ４１７３を含み、コンパスセンサは、磁気抵抗センサ、磁気誘導センサ、フラックスゲートセンサ等であってもよい。コンパスＰＣＢ４１７１をバッフル／ＰＣＢホルダ４１３０に取付けることによって、確実に正確な感知を行うようにセンサ４１７３の相対傾斜角を調節することができる。コンパスＰＣＢ４１７１は、対応するコネクタ４１７５を接続可能なコネクタ（図示せず）を含む。コネクタ４１７５は、ケーブル４１７７を介してコンパスＰＣＢ４１７１をミラー本体内のプロセッサ（図示せず）に接続する。また、ケーブル４１７７は、カプラ４１７９及びカプラ４１４９を介してミラー本体内の同じ又は異なるプロセッサをＰＣＢ４１４７に接続する。クリップ構造体４１８３の一対の弾性突起部４１８１は、ＰＣＢ４１４７の後側に配置され、バッフル／ＰＣＢホルダ４１３０に固定される。バッフル／ＰＣＢホルダ４１３０は、側方延長部４１８７を含み、側方延長部は、コネクタ４１４９及び４１７９の周りに延び、クリップ４１８３及びＰＣＢ４１４７をバッフル／ＰＣＢホルダ４１３０に固定すると共にカプラ４１４９及び４１７９の結合を確実に行うのを助けるよう、弾性突出部４１８１をラッチ留めできる棚部をもたらす。
【０２５３】
前述の取付け構造体は、幾つかの利点をもたらす。特に、画像センサの傾斜角は、ミラーマウントに対してハウジングカバーを動かすことなく選択的に調節することができる。これによって、ハウジングの外部からアクセスできる取付けネジを設ける必要がないので、メーカーによる最終調整後に何者かが無断で調整する可能性が少なくなる。更に、図４６から図４９に示す内部構成部品は、ミラーマウント４１０１を車両フロントガラスに固定した後にミラーマウント４１０１に固定することができ、最終調整に続いて、ハウジングカバーを所定位置にスナップ留めする。
【０２５４】
更なる利点は、光導体４１５１の使用によって得られる。光導体４１５１が存在しないと、車両上方の空に向かって傾斜したＰＣＢ上に取付けられたダイスの照準を合わせるために、ＰＣＢ４１４７に対して所定角度でもって別の回路基板を取付けることが必要になる。
【０２５５】
画像センサ、スカイセンサ、コンパスセンサを取付けるためのミラーマウント付属品ハウジングを説明してきたが、これらの構成部品のいずれか１つ又はその組み合わせをハウジング内に配置することができることを理解されたい。更に、前述の構成部品のいずれか又は全てに加えて、又はその代わりに、他の構成部品を配置することができる。
【０２５６】
本発明は、全体的に、外部ライトの全ての能力を利用して離散的に又は連続的に変えることができる多数の潜在的なビームパターンを生成することが好ましいとして説明されているが、本システムを利用して、例えば、Ｊｏｎ Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌ他の２０００年１月２５日に出願された米国特許出願番号０９／４９１，１９２「半導体光センサによる車両機器制御」で開示されているように、単に前照灯をＯＮ及びＯＦＦすることも可能である。
【０２５７】
本発明は、特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の技術的な思想から逸脱することなく、多くの修正及び変更を行うことができる。従って、特許請求の範囲は、本明細書で説明した実施形態によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般道路を走行中の車両を示す。
【図２ａ】 図２ｂの平面２ａ−２ａに沿って切り取った光学センサシステムの断面図である。
【図２ｂ】 光学センサシステムの斜視図である。
【図３】 図２ａ及び図２ｂによる光学センサシステムで使用される画像センサを示す平面図である。
【図４】 図２ａ及び図２ｂによる光学センサシステムで使用されるレンズ構造体を示す平面図である。
【図５】 図４によるレンズ構造体を示す側面図である。
【図６】 レンズに関する波長の関数としての波の透過率を示すグラフである。
【図７】 画像センサの感光面を示し、各々のレンズからの光によって影響を受ける画像アレイの領域を示す図である。
【図８】 図２ａと同じ平面に沿って切り取った別の画像センサ組立体を示す断面図である。
【図９】 図２ａと同じ平面に沿って切り取った別の画像センサ組立体を示す断面図である。
【図１０】 光学センサシステムを示すルームミラー組立体の部分断面図である。
【図１１】 光学センサシステム及びエレクトロクロミックミラーの回路を示す回路図である。
【図１２】 図１１による回路の前照灯駆動回路を示す回路図である。
【図１３】 図１１による回路のマイクロコントローラを示す回路図である。
【図１４】 エレクトロクロミックミラー及び前照灯制御装置の作動を示すフローチャートである。
【図１５】 画像を取得して分析する作動を示すフローチャートである。
【図１６】 画像を分析して光源を見つけるための作動を示すフローチャートである。
【図１７ａ−１】 シードフィル・アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１７ａ−２】 シードフィル・アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１７ｂ】 光源によって影響を受ける画素アレイを示す図である。
【図１８】 光源が対向車両か又は前方車両であるか判定するための作動を示すフローチャートである。
【図１９】 可変ハイビーム灯の状態に関連した負荷サイクルを示す状態図である。
【図２０−１】 図１９の状態の変化の作動ルールを示す図である。
【図２０−２】 図１９の状態の変化の作動ルールを示す図である。
【図２１】 速度により閾値を変更する作動を示すフローチャートである。
【図２２】 異なる画像アレイ領域を示す図である。
【図２３】 図２２の領域をシフトするためのマイクロコントローラの作動を示すフローチャートである。
【図２４】 電子的に変更可能なフィルタを含む画像センサ組立体を示す正側斜視図である。
【図２５】 図２４による画像センサ組立体内の液晶フィルタの側面図である。
【図２６ａ】 ＬＥＤ前照灯の別の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２６ｂ】 図２６の平面２６ｂ−２６ｂに沿って切り取った部分断面図である。
【図２６ｃ】 ＬＥＤ灯の別の実施形態を示す正面図である。
【図２６ｄ】 図２６ｃの平面２６ｄ−２６ｄに沿って切り取った部分断面図である。
【図２７】 ２つ以上の水平方向で投光するＬＥＤ前照灯の斜視図である。
【図２８】 ２つ以上の垂直方向で投光するＬＥＤ前照灯の斜視図である。
【図２９ａ】 画像センサの表面取付け式フィルタを製造する方法を示す。
【図２９ｂ】 画像センサの表面取付け式フィルタを製造する方法を示す。
【図２９ｃ】 画像センサの表面取付け式フィルタを製造する方法を示す。
【図２９ｄ】 画像センサの表面取付け式フィルタを製造する方法を示す。
【図３０】 画像センサに取付けられた赤色表面取付け式フィルタが透過する波長を示すグラフである。
【図３１】 画像センサに取付けられたシアン表面取付け式フィルタが透過する波長を示すグラフである。
【図３２】 別の画像センサ組立体を示す。
【図３３】 ウェーブ感応型前照灯制御装置を含む電気系統を示す。
【図３４】 光学センサシステム及びエレクトロクロミックミラーの別の回路を示す回路図である。
【図３５】 様々な手動スイッチの作動に応じて車両前照灯を手動又は自動制御する第１の制御方法を示す状態図である。
【図３６】 様々な手動スイッチの作動に応じて車両前照灯を手動又は自動制御する第２の制御方法を示す状態図である。
【図３７】 様々な手動スイッチの作動に応じて車両前照灯を手動又は自動制御する第３の制御方法を示す状態図である。
【図３８】 本発明の前照灯制御システムと共に使用される例示的なインジケータを示す図である。
【図３９】 幾つかの重ね合わされたフレームで取得した画像化された情景の図である。
【図４０】 本発明の１つの実施形態の機能ブロック図である。
【図４１】 本発明の別の実施形態によるミラーマウント組立体ハウジングの正面図である。
【図４２】 図４１に示したミラーマウント組立体ハウジングの平面図である。
【図４３】 図４１に示し、図４２で線４３−４３’に沿って切り取ったミラーマウント組立体ハウジングの断面図である。
【図４４】 ミラーマウント組立体ハウジングの分解斜視図である。
【図４５】 ミラーマウント組立体ハウジングの後部立面図である。
【図４６】 ハウジングカバーを取り外したミラーマウント組立体ハウジングの側面図である。
【図４７】 ハウジングカバーを取り外したミラーマウント組立体ハウジングの平面図である。
【図４８】 ハウジングカバーを取り外したミラーマウント組立体ハウジングの正面図である。
【図４９】 ハウジングカバーを取り外したミラーマウント組立体ハウジングの後部正面図である。
【図５０Ａ】 車両の外部ライトによって形成される種々の照明パターンの図である。
【図５０Ｂ】 車両の外部ライトによって形成される種々の照明パターンの図である。
【図５０Ｃ】 車両の外部ライトによって形成される種々の照明パターンの図である。
【図５０Ｄ】 車両の外部ライトによって形成される種々の照明パターンの図である。

Claims (9)

  1. 制御車両の少なくとも一つの外部ライトを制御する制御システムであって、
    ユーザ入力信号、前記制御車両の速度を表す速度入力及び制御車両前方の情景の少なくとも一つの画像を受け取るよう構成され、さらに、前記少なくとも一つの画像の中の少なくとも一つの光源の輝度レベルを検出し、そして、前記少なくとも一つの画像の中の少なくとも一つの光源の輝度レベルの関数として少なくとも一つの外部ライトのビームパターンを変えるための外部ライト制御信号を生成する制御回路を有し、
    ここで、前記制御回路は、前記少なくとも一つの画像の中の少なくとも一つの光源の輝度レベルを検出する際に、前記ユーザ入力信号及び前記速度入力に応じて感度を変えることを特徴とする制御システム。
  2. さらに、前記制御車両の前方の情景を撮像するよう構成された撮像システムを有し、当該撮像システムは、統合期間中に感知された光レベルを統合する複数のセンサを含み、前記制御回路はさらに前記ユーザ入力信号及び前記速度入力に応じて前記統合期間を調整することにより前記感度を変えるよう構成されている、請求項１に記載の制御システム。
  3. 前記制御回路はさらに、輝度レベルが閾値を越えたときに外部ライト制御信号を変化させるよう構成され、前記制御回路はさらに、前記ユーザ入力信号及び前記速度入力に応じて前記閾値を変えることにより前記感度を変えるよう構成されている、請求項１に記載の制御システム。
  4. 前記制御回路はさらに、前記輝度レベルの関数として前記外部ライト制御信号を連続的に変えるよう構成され、前記制御回路はさらに、前記ユーザ入力信号の関数として前記外部ライト制御信号が変化する割合を変えるよう構成されている、請求項１に記載の制御システム。
  5. さらに、制御車両の前方の情景を撮像するよう構成された撮像システムを有し、前記撮像システムは画素センサのアレイを含み、前記制御回路はさらに前記画素センサのアレイの区域内で検出された少なくとも一つの光源に対する感度がより高く構成されており、前記制御回路はさらに前記ユーザ入力信号に応じて前記区域の境界を変えるよう構成されている、請求項１に記載の制御システム。
  6. 前記制御回路は、前記感度を、前記ユーザ入力信号に応じて変えるか又は前記速度入力に応じて変えるかを前記ユーザ入力信号により決定するよう構成されている、請求項１に記載の制御システム。
  7. 前記ユーザ入力信号はパッシングスイッチ（flash-to-pass switch）から受け取られ、前記制御回路は、ハイビーム前照灯を作動させることにより前記スイッチの手動作動に応答する、請求項１に記載の制御システム。
  8. さらに撮像システムを有し、前記撮像システムはルームミラー（rearview mirror）組立体に配置されている、請求項１に記載の制御システム。
  9. 前記制御回路はルームミラー組立体に配置されている、請求項１に記載の制御システム。
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