JP4609274B2 - 車両のヘッドライト制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のヘッドライト制御装置に関するものである。

車両、特に自動車においては、前方を照射するヘッドライトの配光を、近辺視界の確保用となるロービームと遠方視界の確保用となるハイビームとを運転者のマニュアル操作によって切替可能としているのが通常である。また、自車両の周囲の照度が所定値以下になったとき（暗くなったとき）は、ヘッドライトを自動的に点灯させるオートライト装置も広く普及している。さらに、特許文献１には、オートライト装置によってヘッドライトが点灯されている状態において、ヘッドライトの明るさを自車両の周囲の明るさに応じて自動的に変更することが提案されている。
特開２０００−３１１７８９号公報

ところで、ヘッドライトの配光をハイビームとすることは、遠方視界が十分に確保できることから安全運転等の上からは好ましいものとなる。このため、例えばオートライト装置によってヘッドライトを自動点灯させる場合に、ヘッドライトの配光をハイビームに設定することが考えられる。

一方、ハイビームとすることは、前方車両（自車両の前方にいる他車両）の乗員に対して眩しさを与えてしまうおそれが大きくなる。したがって、ハイビームとされている状態で前方車両を検出したときは、ヘッドライトの配光をロービームへ強制的に切替えることが考えられる。

しかしながら、この場合、ハイビームからロービームへの切替タイミングをいかに設定するかが重要となる。すなわち、前方車両の乗員に対して眩しさを与えないことを優先して早めにロービームへ切替えることは、眩しさを与えない余裕がある状況であるにもかかわらず不必要に早いタイミングでロービームへの切替えとなって、前方の視認性悪化を早い時期にまねいてしまうおそれがある。逆に、遠方視界の確保を優先して遅いタイミングでロービームへ切替えることは、前方車両の乗員が眩しさを感じているのにハイビームのままとなっている時間がいたずらに長くなってしまうという事態をまねいてしまうおそれがある。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、遠方視界の確保と前方車両の乗員に対して眩しさを与えてしまうことの防止とを共に高い次元で満足できるようにした車両のヘッドライト制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
ヘッドライトを点灯させる点灯手段と、
ヘッドライトの配光をハイビームとロービームとに切替えるビーム切替手段と、
前記点灯手段の作動時に、前記ビーム切替手段を制御して、ヘッドライトの配光をハイビームに設定するハイビーム設定手段と、
前方車両を検出する前方車両検出手段と、
前記ハイビーム設定手段によってヘッドライトの配光がハイビームに設定されている状態で前記前方車両検出手段によって前方車両が検出されたときは、前記ビーム切替手段を制御してヘッドライトの配光をハイビームからロービームへと切替えるロービーム切替手段と、
自車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
前記前方車両検出手段によって検出された前方車両に対して自車両が接近する方向の相対速度を検出する相対速度検出手段と、
前記走行速度検出手段によって検出される走行速度と前記相対速度検出手段によって検出される相対速度とに応じて、前記ロービーム切替手段によるハイビームからロービームへの切替タイミングを変更する切替タイミング変更手段と、
を備え、
前記切替タイミングが、前記走行速度が大きくなるほどかつ相対速度が大きくなるほど早くされる、
ようにしてある。上記解決手法によれば、自車両の走行速度と前方車両に対する接近方向の相対速度に応じてハイビームからロービームへと切替えられるタイミングが変更されるので、ロービームへの切替タイミングをより適切なものとして、切替タイミングを一定にしたままの場合に比して、遠方視界の確保と前方車両の乗員に対して眩しさを与えてしまうことの防止とをより高い次元で満足させることが可能となる。

前記解決手法を前提として、次のような解決手法をさらに採択することができる。すなわち、
前記ハイビーム設定手段は、自車両の走行速度が所定速度以上であることを条件としてヘッドライトの配光をハイビームに設定する、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、自車両の走行速度が所定車速未満となる低速走行のときは、遠方視界の確保が必要とされる可能性が低い一方、低速走行時は例えば繁華街の走行時である等前方車両が頻繁に現れる状況である可能性が高いので、低速走行のときは自動的なハイビームの設定を行わないことにより、前方車両の乗員に対する眩しさを極力与えないようにする上で好ましいものとなる。

前記ヘッドライト点灯手段が、自車両の周囲の照度が所定値以下となったときにヘッドライトを自動点灯させるように設定されている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、オートライト装置の作動に起因したヘッドライトの自動点灯時に、ハイビーム設定と前方車両の存在に起因したロービームへの切替を自動的に行うものが提供され、オートライト装置の機能向上となる。

前記ロービーム切替手段によってヘッドライトの配光がロービームに切替えられている状態において、前記前方車両検出手段によって前方車両が検出されていないことを条件としてヘッドライトの配光をハイビームへ復帰させるハイビーム復帰手段をさらに備えている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、オートライト装置が、完全にハイビームとロービームとの自動切替機能を有することになって、ヘッドライトの配光の切替えに要する運転者の負担を軽減する上で好ましいものとなる。

前記ハイビーム復帰手段によるロービームからハイビームへの復帰タイミングを、自車両の走行速度が大きいときは小さいときに比して早くなるように変更する復帰タイミング変更手段をさらに備えている、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、走行速度が大きいときは、遠方視界を確保する必要性が高いものとなる一方、走行速度が小さいときは、遠方視界の確保の必要性が低くしかも例えば繁華街を走行中等のように前方車両が頻繁に現れる可能性の高いときである。したがって、走行速度が大きいときは小さいときに比してハイビームへの復帰タイミングを早くすることにより、遠方視界の早期の確保と、前方車両の乗員に対する眩しさ防止とを共に高い次元で満足させる上で好ましいものとなる。

本発明によれば、遠方視界の確保と前方車両の乗員に対して眩しさを与えてしまうことの防止とを、共に高い次元で満足させることができる。

図１〜図７は、自車両の走行速度あるいは前方車両に対して自車両が接近する方向の相対速度に基づいてハイビームからロービームへの切換タイミングを変更する例を示し、この図１〜図７について説明した後、図８に基づいて、上記走行速度と相対速度との両方に基づいて上記切換タイミングを変更することについて説明する。図１において、１は車両であり、その左右前端部にはそれぞれヘッドライト２が装備されている。左右の各ヘッドライト２は、それぞれロービームとハイビームとが切替可能となっている(実施形態では、ハイビーム専用のランプとロービーム専用のランプとを具備している）。ヘッドライト２のハイビームとロービームとの切替は、リレー装置３による通電切替によって行われる。車両１は、オートライト装置を有しており、このため、オートライト装置用のオートライトコントローラＵ１によってリレー装置３が制御される。また、オートライト装置によるヘッドライト２の自動点灯時に、ヘッドライト２の配光をハイビームとロービームとに自動切替制御するために、切替コントローラＵ２が設けられている。

図２には、両コントローラＵ１とＵ２との制御系統がブロック図的に示される。図２において、５ＨＲは右側ヘッドライト２のハイビーム用ランプであり、５ＬＲは右側ヘッドライト２のロービーム用ランプであり、５ＨＬは左側ヘッドライト２のハイビーム用ランプであり、５ＬＬは左側ヘッドライト２のロービーム用ランプである。前述したリレー装置３は、上記各ランプに対応したリレー３ａ〜３ｄを個々独立して有している。そして、オートライトコントローラＵ１は、各リレー３ａ〜３ｄを個々独立して制御するようになっている。オートライトコントローラＵ１には、さらに、オートライトスイッチ１０の操作信号、ロービームとハイビームとの切替スイッチ１１からの操作信号および自車両の周囲の照度を検出する照度センサ１２からの検出信号が入力される。上記各スイッチ１０、１１は、それぞれ運転者によりマニュアル操作されるものである。

切替コントローラＵ２には、カメラ２０、車速センサ２１、変速機のギア位置センサ（シフト位置センサ）２２からの各信号が入力される。カメラ２０は、図１に示すように、例えばフロントウインドガラスの左右略中間部でかつ上端部付近に設けられて、車両１の前方を撮影するものである。カメラ２０は、例えばＣＣＤカメラとされて、カラー画像を取り込むことが可能となっている。車速センサ２１は、車両１の走行速度を検出するものである。ギア位置センサ２２は、車両１が前進走行時であるか否かをみるためのものである（自動変速機の場合は例えばＤレンジにあることの検出で、マニュアル変速機の場合は前進走行用の変速段が選択されていることの検出）。各コントローラＵ１とＵ２とは、車両ネットワークを介して相互に送受信されるようになっている。つまり、オートライトコントローラＵ１の制御状況が切替コントローラＵ２へ送信される一方、切替コントローラＵ２からは、後述するように、ハイビームとロービームとの切替指令信号が送信される。

オートライトコントローラＵ１は、基本的に、オートライトスイッチ１０がＯＮされている状態において、照度センサ１２で検出される照度が所定値以下のとき（暗いとき）にヘッドライト２を自動的に点灯させ、自動点灯状態で照度センサ１２で検出される照度が所定値未満となると、ヘッドライト２を自動的に消灯させる。

切替コントローラＵ２は、オートライトコントローラＵ１によってヘッドライト２が自動点灯されるときに、ヘッドライト２の配光を切替制御するものであり、このためハイビームにするかロービームにするかの指令信号をオートライトコントローラＵ１に送信するものとなっている。より具体的記には、切替コントローラＵ２は、基本的に、ヘッドライト２の配光をハイビームに設定する。そして、ハイビーム設定状態において、カメラ２０によって前方車両（前方の他車両）が検出されたときや、カメラ２０によって得られた画像を処理して前方周囲環境が所定値以上の明るさであると判断したときにはロービームへと切替える。そして、ロービームへの切替状態において、前方車両が検出されなくなったとき、および前方の周囲環境が暗いと判断されたときに、ハイビームへと復帰させる。なお、ハイビームの設定は、ハイビームとする必要性の高い状況である走行速度が所定値以上のときおよび前進走行時であることを条件としてあり、このような条件を満たさないときは、ハイビームの設定を行うことなくロービームを設定するようになっている。以上に加えて、切替コントローラＵ２は、ハイビームからロービームへの切替タイミングおよび、ロービームからハイビームへの復帰タイミングを、後述するように車両１の車速あるいは前方車両に対する接近方向の相対速度に応じて変更するようになっている。

ここで、図３に、カメラ２０で撮影された画像の一例が示される。図３の画像では、月夜の夜間に車両１が平坦な直線路を走行しているときを示し、前走車および対向車が存在し、さらに道路を照らす街灯を有する場合が示されている。得られた画像のうち、例えば下１／３程度の範囲が、前方車両の検出領域とされる（前方車両の発するヘッドライトの光やテールライトの光を検出して前方車両の有無を判断する）。また、得られた画像のうち、例えば上２／３程度の範囲が、前方の周囲環境の明るさを検出する領域とされる。例えば、街灯による照明があっても前方周囲が十分に明るくないときは、ハイビームの設定が行われ、街灯による照明によって前方の周囲環境が十分に明るい場合はハイビームの設定が禁止されて、ロービームの設定となる。

次に、図４〜図６のフローチャートを参照しつつ、切替コントローラＵ２の制御の詳細について説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、図４のＱ１において、システムチェックが行われた後、Ｑ２において、システムチェックの結果異常があるか否かが判別される。このＱ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において、故障報知が運転者に対して行われる（インジケータへの表示）と共に、故障修理のためにダイアグに記憶される。

前記Ｑ２の判別でＮＯのときは、Ｑ４〜Ｑ７の判別によって、ハイビームに設定する初期条件が満足しているか否かが判別される。すなわち、前進走行時であることが確認され（Ｑ４の判別でＹＥＳ）、車両１の走行速度が所定車速（例えば２０ｋｍ／ｈ）以上であることが確認され（Ｑ５の判別でＹＥＳ）、オートライトスイッチ１０がＯＮ状態であることが確認され（Ｑ６の判別でＹＥＳ）、オートライトによる自動点灯が行われるときであることが確認されたとき（Ｑ７の判別でＹＥＳのとき）に、Ｑ８において、ハイビームにする指令がオートライトコントローラＵ１に対して行われて、ハイビームが実現される。なお、ハイビームとされたときは、ハイビームであることがインジケータへ表示される。上記各ステップＱ４〜Ｑ７のいずれか１つの判別がＮＯのときは、Ｑ４に戻る（ハイビームの設定なし）。

上記Ｑ８の後は、図５のＱ１１に移行される。このＱ１１では、カメラ２０によって前方車両が検出されたか否かが判別される。なお、実施形態では、カメラ２０は、直線平坦路を走行している状態で、例えば前方２００ｍ付近以内に存在する前方車両を確認できるように設定されている。そして、前方車両の存在の確認は、特に、前方車両のヘッドライトやテールライトのようなスポット光に注目して行うようにされている。このＱ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２において、ハイビームからロービームへの切替タイミング（切替えまでの遅延時間）が、車両１の走行速度に応じて設定される。この切替タイミングは、走行速度が早いときは遅いときに比して早く設定される。より具体的には、例えば、走行速度が２０〜３０ｋｍ／ｈ未満の範囲のときは３秒とされ、３０〜５０ｋｍ／ｈ未満の範囲のときは２秒とされ、５０〜７０ｋｍ／ｈ未満の範囲のときは１秒とされ、７０ｋｍ／ｈ以上のときは０秒（即時切替）とされる。なお、この切替タイミングは、段階的でなく、連続可変式に変更するようにしてもよい。このＱ１２の後は、上述のように設定された切替タイミングとなった時点で、ロービームにする指令信号がオートライトコントローラＵ１に出力される（ロービームの実現）。

上記Ｑ１３の後、あるいはＱ１１の判別でＮＯのときは、それぞれＱ１４において、カメラ２０によって得られた画像から、前方周囲の照度（光量）が検出される（図３の上２／３の範囲の画像から得られる光量の検出）。次いで、Ｑ１５において、Ｑ１４で得られた光量が所定量以上であるか否かが判別される。このＱ１５の判別でＹＥＳのときは、ハイビームにする必要がないときであるとして、ロービーム指令信号がオートライトコントローラＵ１に出力される（ロービームの実現）。

上記Ｑ１６の後、あるいはＱ１５の判別でＮＯのときは、それぞれＱ１７において、オートライトスイッチ１０がＯＦＦにされたか否かが判別される。このＱ１７の判別でＹＥＳのときは、自動的なハイビームとロービームとの切替制御を行う条件が解除されたときであるとして、制御が終了される。また、Ｑ１７の判別でＮＯのときは、Ｑ１８において、マニュアル操作されるロービーム／ハイビーム切替スイッチ１１が、ロービーム選択側に切替えられたか否かが判別される。このＱ１８の判別でＹＥＳのときは、ロービームの点灯指令をオートライトコントローラＵ１に指令した後（ロービームの実現）、ハイビーム／ロービームの自動切替制御する条件が解除されたときであるとして、制御が終了される。

上記Ｑ１８の判別でＮＯのときは、図６のＱ２１に移行される。このＱ２１へ移行された状態では、ハイビームが実現されているときとロービームが実現されているときとのいずれの場合もが存在する状態となるが、このＱ２１以降の処理は、ロービーム状態からハイビーム状態へと復帰させるための処理となる。すなわち、まずＱ２１において現在ロービームであるか否かが判別される。このＱ２１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２２において、前進走行時であるか否かが判別される（図４のＱ４対応）。このＱ２２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２３において、車両１の走行速度が所定車速以上であるか否かが判別される（図４のＱ５対応）。このＱ２３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２４において、前方車両を検出したか否かが判別される。このＱ２４の判別でＮＯのときは、ハイビームに復帰させる条件が全て満足したときである。

上記Ｑ２４の判別でＮＯとなって、ハイビームへ復帰させる条件が全て満足されたときは、Ｑ２５、Ｑ２６の処理によって、ハイビームする指令がオートライトコントローラＵ１に出力される。すなわち、Ｑ２５において、ハイビームに復帰させる復帰タイミング（遅延時間）が設定されて、この設定された復帰タイミングとなった時点で、Ｑ２６においてハイビームにする指令が行われる（ハイビームの実現）。上記Ｑ２５での復帰タイミングは、例えば車両１の走行速度に応じて変更される。より具体的には、例えば、走行速度が２０〜３０ｋｍ／ｈ未満の範囲のときは３秒とされ、３０〜５０ｋｍ／ｈ未満の範囲のときは２秒とされ、５０〜７０ｋｍ／ｈ未満の範囲のときは１秒とされ、７０ｋｍ／ｈ以上のときは０秒（即時復帰）とされる。なお、この切替タイミングは、段階的でなく、連続可変式に変更するようにしてもよい。このように、走行速度つまり車速が大きいほど復帰タイミングが早くされるが、これは、走行速度が大きいほど遠方視界を確保する必要性が高いことと、低速ほど前方車両が現れる可能性の高い走行状況であって、ハイビームに切替えてもすぐにロービームに切替える可能性が高くなることを考慮（ハイビームとロービームとの間での頻繁な切替防止を考慮）したものである。なお、Ｑ２４の判別でＮＯとなった時点で、即座にハイビームへ復帰させるようにすることもできる。

前記Ｑ２６の後、Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３のいずれかの判別でＮＯのとき、あるいはＱ２４の判別でＹＥＳのときは、それぞれ、図５のＱ１１へ戻る。

ここで、図５のＱ１２における切替タイミングの設定（変更）において、走行速度つまり車速の代わりに、相対速度を用いることもできる。すなわち、前方車両に対する接近方向の相対速度が大きいほど、前方車両の乗員に対して早い時期に眩しさを与える可能性が高いことから、相対速度が大きいときは小さいときに比して、切替タイミングを早くするように設定すればよい（段階式あるいは連続可変式のいずれの変更でもよい）。相対速度の検出をカメラ２０から得られる画像を利用して演算（推定）することができる。すなわち、図７（ａ）が、前方車両の存在を検出した時点ｔ１であり、このｔ１時点から所定時間経過したｔ２時点が図７（ｂ）であり、このｔ２時点から所定時間経過したｔ３時点が図７（ｃ）のようになり、対向車両のヘッドライトが徐々に大きくされる。すなわち、時間経過と共に変化される対向車両のヘッドライトの大きさが、Ｗ0からＷ1を経てＷ２に変化する。したがって、例えば、ｔ０時点から所定時間経過したｔ１時点での画像上でのヘッドライトの大きさＷ１が例えば３ｍｍ未満のときは相対速度が２０ｋｍ／ｈ未満であり、Ｗ１が３〜５ｍｍ未満の範囲では相対速度が２１〜６０ｋｍ／ｈであり、Ｗ１が５ｍｍ以上のときは相対速度が６１ｋｍ／ｈ以上であるというように判断することができる。

図８は、走行速度と相対速度との両方に基づいて、ハイビームからロービームへの切替タイミングを変更する例を示す（図４のＱ１２対応）。すなわち、走行速度が大きいほど、かつ相対速度が大きいほど、ハイビームからロービームへの切替タイミングが早くなるように設定される。この場合も、ロービームへの切替タイミングは、段階式な変更でもよく、あるいは連続可変式な変更でもよい。

以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず例えば次のような場合をも含むものである。すなわち、車両１としては、自動車に限らず、二輪車等であってもよい。同様に、検出する対象となる前方車両も、自動車に限らず二輪車等であってもよい。ハイビームとロービームとの自動的な切替制御は、オートライト装置によって点灯を行う場合に限らず、オートライト装置が休止していて、例えばハイビームをマニュアル選択しているときに行うようにしてもよく、さらにハイビームをマニュアル選択しているときでかつ別途設けたマニュアル選択される選択スイッチがＯＮされているときに行う等、ヘッドライト２を点灯させることを前提とする限り適宜の場合に行うように設定することができる。前方車両の検出は、カメラ２０に代えてあるいはカメラ２０と共に、前方障害物までの距離を検出する距離センサ（例えばミリ波レーダやレーザレーダ等）を利用して行うこともでき、特にレーダを用いることにより前方車両との相対速度を極めて精度良く得ることができる。ハイビームからロービームへの切替タイミングの変更に用いるパラメータとしての走行速度、相対速度を、前方車両が対向車両であるか前走車両であるかによって、使い分けるようにすることもできる。例えば、前方車両が対向車両であるときは、相対速度に応じて切替タイミングを変更し、前走車両であるときは車速に応じて切替タイミングを変更するようにしてもよい。なお、前方車両が対向車両であるか前走車両であるかは、例えばカメラ２０で検出されるスポット光の色によって識別することができる（ヘッドライトは白色系で、テールライトが赤色系であることを利用した識別）。ロービームからハイビームへ復帰させる条件として、車両の前方環境の明るさが暗いとき（前方環境の光量が規定値以下）という条件をさらに設定してもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明が適用された車両の一例を示す簡略平面図。 本発明の制御系統例をブロック図的に示す図。 カメラにより得られる画像の一例を示す図。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の制御例を示すフローチャート。 カメラにより得られる画像から相対速度を推定する場合を説明するための図。 走行速度と相対速度との両方からロービームへの切替タイミングを変更する一例を示す図。

１：車両
２：ヘッドライト
３：リレー装置（ビーム切替手段）
１０：オートライトスイッチ（点灯手段）
１２：照度センサ
２０：カメラ（前方車両検出手段、相対速度検出手段、前方周囲環境の明るさ検出手段）
２１：車速センサ
Ｕ１：オートライトコントローラ（点灯手段）
Ｕ２：切替コントローラ（ハイビーム設定手段、ロービーム切替手段、切替タイミング変更手段）

Claims (5)

1. ヘッドライトを点灯させる点灯手段と、
   ヘッドライトの配光をハイビームとロービームとに切替えるビーム切替手段と、
   前記点灯手段の作動時に、前記ビーム切替手段を制御して、ヘッドライトの配光をハイビームに設定するハイビーム設定手段と、
   前方車両を検出する前方車両検出手段と、
   前記ハイビーム設定手段によってヘッドライトの配光がハイビームに設定されている状態で前記前方車両検出手段によって前方車両が検出されたときは、前記ビーム切替手段を制御してヘッドライトの配光をハイビームからロービームへと切替えるロービーム切替手段と、
   自車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
   前記前方車両検出手段によって検出された前方車両に対して自車両が接近する方向の相対速度を検出する相対速度検出手段と、
   前記走行速度検出手段によって検出される走行速度と前記相対速度検出手段によって検出される相対速度とに応じて、前記ロービーム切替手段によるハイビームからロービームへの切替タイミングを変更する切替タイミング変更手段と、
   を備え、
   前記切替タイミングが、前記走行速度が大きくなるほどかつ相対速度が大きくなるほど早くされる、
   ことを特徴とする車両のヘッドライト制御装置。
2. 請求項１において、
   前記ハイビーム設定手段は、自車両の走行速度が所定速度以上であることを条件としてヘッドライトの配光をハイビームに設定する、ことを特徴とする車両のヘッドライト制御装置。
3. 請求項１において、
   前記ヘッドライト点灯手段が、自車両の周囲の照度が所定値以下となったときにヘッドライトを自動点灯させるように設定されている、ことを特徴とする車両のヘッドライト制御装置。
4. 請求項１において、
   前記ロービーム切替手段によってヘッドライトの配光がロービームに切替えられている状態において、前記前方車両検出手段によって前方車両が検出されていないことを条件としてヘッドライトの配光をハイビームへ復帰させるハイビーム復帰手段をさらに備えている、ことを特徴とする車両のヘッドライト制御装置。
5. 請求項４において、
   前記ハイビーム復帰手段によるロービームからハイビームへの復帰タイミングを、自車両の走行速度が大きいときは小さいときに比して早くなるように変更する復帰タイミング変更手段をさらに備えている、ことを特徴とする車両のヘッドライト制御装置。

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