JP4735555B2

JP4735555B2 - 車両用照明装置

Info

Publication number: JP4735555B2
Application number: JP2007018953A
Authority: JP
Inventors: 紳也渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP2008184020A

Description

本発明は、車両用照明装置にかかり、特に、前照灯等の配光を制御する車両用照明装置に関する。

前照灯等の配光を制御する車両用照明装置としては、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。

特許文献１に記載の技術では、それぞれ異なる領域を照らし、全体として主配光部及び周辺配光部を含む所定の配光パターンを形成する複数の光源と、車両の前方を撮像するカメラと、カメラで取得された画像に基づいて、当該車両の走行にとって危険な物体を危険物として判断する危険物判断部と、危険物判断部が判断した危険物が主配光部の外側にある場合に、複数の光源の向きを変化させて危険物を照らす光源制御部とを備えることが提案されている。すなわち、特許文献１に記載の技術では、自車両の周囲の対象物をカメラで撮影することによって認識して、認識した対象物に対して、光軸を向ける等の配光制御を行うことが提案されている。
特開２００６−２１６３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、他車両を認識して配光制御を実行中に、路面段差を乗り越えた場合、乗り越え途中は車両が傾くことによって、対向車が一時的にカメラの検出範囲を逸脱し、配光制御が終了され、その後段差を乗り越えた後に、再び車両姿勢が戻って他車両がカメラの検出範囲に入り、配光制御が再び開始されるので、路面段差が多い状況では、配光制御の開始と終了を繰り返すため、配光制御に改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、配光制御のチャタリングを抑制して配光制御の負荷上昇を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、配光を変更可能な車両用照明手段と、照明対象を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された照明対象と自車両との相対変位に応じて照明対象に対する配光を変更するように前記車両用照明手段を変更制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、車両横方向の前記相対変位に応じた変更制御より車両上下方向の前記相対変位に応じた変更制御の方が、検出された照明対象に対する配光制御の変更を判別する際の判別時間が長くなるように設定されることにより、車両横方向の前記相対変位に応じた変更制御より、車両上下方向の前記相対変位に応じた変更制御が、開始し難く設定されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、車両用照明手段は、配光が変更可能とされている。車両用照明手段は、例えば、車両用の前照灯を適用することができる。また、車両用照明手段は、例えば、点消灯が独立に制御可能なＬＥＤ光源などの光源を複数配列させたアレイ光源の各光源の点灯を制御して配光を変更可能としたものや、光源からの光をＤＭＤ（Digital Micromirror Device）や液晶素子等の光空間変調素子を用いて配光を変更可能としたものや、シャッタ等を用いて配光を変更可能としたものなどを適用することが可能である。

検出手段では、照明対象が検出される。検出手段としては、例えば、カメラ等を適用することができ、カメラ等によって他車両や歩行者等の照明対象を検出することができる。また、他車両を検出する場合には、他車両の光輝点を検出することによって他車両を容易に検出することが可能である。

制御手段では、検出手段によって検出された照明対象と自車両との相対変位に応じて照明対象に対する配光を変更するように車両用照明手段が制御される。例えば、請求項３に記載の発明のように、制御手段は、検出手段によって検出された照明対象に対応する領域へ車両用照明手段から照射される光が非照射または減光されるように車両用照明手段を変更制御するようにしてもよいし、照明対象の方向へ光軸を移動するようにしてもよい。

そして、制御手段では、車両横方向の他車両と自車両の相対変位に応じた変更制御より、車両上下方向の相対変位に応じた変更制御が、開始し難く設定されている。これによって、他車両と自車両との相対変位が車両横方向の場合には、直ぐに配光が変更されるが、他車両と自車両との相対変位が車両上下方向の場合には、配光を変更する変更制御が開始され難いので、路面段差を乗り越える場合のように自車両が車両上下方向に移動して、一時的に照明対象が検出されない場合などでは、結果として路面段差を乗り越える前の配光状態が維持されることになり、制御のチャタリングを防止することができる。そして、制御のチャタリングを防止することができることにより、配光制御の負荷上昇を抑制することができる。

具体的には、制御手段は、車両横方向の照明対象と自車両との相対変位に応じた変更制御より車両上下方向の相対変位に応じた変更制御が、照明対象を検出して配光制御の変更を判別する際の判別時間が長くなるように設定することによって、配光制御の変更を開始し難く設定することが可能である。

以上説明したように本発明によれば、車両横方向の他車両と自車両の相対変位に応じた変更制御より、車両上下方向の相対変位に応じた変更制御が、開始し難く設定するようにしたので、配光制御のチャタリングを抑制して配光制御の負荷上昇を防止することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置の構成を示すブロック図である。

本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置１０は、図１に示すように、車両に設けられた前照灯１２が、配光制御ＥＣＵ１４に接続されており、配光制御ＥＣＵ１４によって前照灯１２の点灯や消灯が制御される。

本実施の形態では、配光制御ＥＣＵ１４は、前照灯１２の配光領域のうち前方の対向車等の他車両に対応する領域を消灯するように配光制御を行う。

配光制御ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ１４Ａ、ＲＡＭ１４Ｂ、ＲＯＭ１４Ｃ、及びＩ／Ｏ１４Ｄを含むマイクロコンピュータで構成されている。

配光制御ＥＣＵ１４のＲＯＭ１４Ｃには、前照灯１２の配光制御を行うためのテーブルや後述する配光制御ルーチンを実行するためのプログラム等が記憶され、ＲＡＭ１４Ｂは、ＣＰＵ１４Ａによって行われる各種演算等を行うメモリ等として使用される。

Ｉ／Ｏ１４Ｄには、スイッチ１６、カメラ１８、及び前照灯ドライバ２０が接続されており、スイッチ１６の操作状態、及びカメラ１８による車両前方の撮影結果等が配光制御ＥＣＵ１４に入力される。

スイッチ１６は、前照灯１２のオンオフを指示すると共に、ロービームとハイビームを指示し、指示結果を配光制御ＥＣＵ１４に出力する。また、カメラ１８は、車両前方を撮影して撮影結果を配光制御ＥＣＵ１４に出力する。

そして、配光制御ＥＣＵ１４は、スイッチ１６の状態に応じて前照灯ドライバ２０を制御して、前照灯１２の点灯を行うと共に、対向車に対応する領域への前照灯からの光を非照射となるように、前照灯１２の配光を制御する。

また、配光制御ＥＣＵ１４による前照灯１２の配光制御は、カメラ１８の撮影画像に基づいて対向車を検出し、対向車に対応する領域を特定して、対向車に対応する領域への前照灯１２からの光を非照射とするように前照灯１２の配光を制御する。なお、本実施の形態では、対向車が存在する分割領域への前照灯からの光を非照射とするように配光を制御したが、非照射ではなくて減光するように配光を制御するようにしてもよい。

一方、前照灯１２は、車両の前端部に２つ設けられており、図２に示すように、前照灯１２の配光領域を車幅方向に複数に分割してそれぞれの分割領域２２に対して光の照射や非照射が可能とされることによって、各分割領域毎に配光が変更可能とされ、配光制御ＥＣＵ１４によって各分割領域への光の照射や非照射が制御される。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置１０に適用可能な前照灯の一例を示す図である。

前照灯１２は、例えば、図３（Ａ）に示すように、複数のＬＥＤ光源２４を備えたものを適用可能で、前照灯ドライバ２０が複数のＬＥＤ光源２４の点灯や消灯を制御することによって、図２に示す各分割領域２２への光の照射や非照射を行うことが可能である。図３（Ａ）では、複数のＬＥＤ光源２４を備えたＬＥＤランプ２６を２灯備えた前照灯の一例を示し、例えば、一方のＬＥＤランプ２６をロービーム用、他方のＬＥＤランプ２６をハイビーム用として使い分けるようにしてもよい。

また、前照灯１２は、図３（Ｂ）に示すように、１つの光源２８からの光をＤＭＤ（Digital Micromirror Device）３０によって反射して、レンズ３１を介して車両前方を照射するものを適用するようにしてもよい。ＤＭＤ３０は、図３（Ｃ）に示すように複数のマイクロミラー３２を備えており、各マイクロミラー３２の回転が制御可能なデバイスである。すなわち、前照灯ドライバ２０として光源２８を点灯する光源ドライバ３４と、ＤＭＤ３０の各マイクロミラー３２の回転を駆動するＤＭＤドライバ３６と、を設け、光源ドライバ３４によって光源２８を点灯して、ＤＭＤドライバ３６によってＤＭＤ３０の各マイクロミラー３２の回転を制御することによって、図２に示す各分割領域への光の照射や非照射を制御することが可能である。

なお、本実施の形態では、複数のＬＥＤ光源２４を備えたものとして、以下の説明を行う。また、前照灯１２の構成を上記に限るものではなく、例えば、単一の光源から車両前方を照らす光を遮断する複数のシャッタ等を設けて、各シャッタの大きさを分割領域に対応させて、図２に示す各分割領域の点灯や消灯を可能としてもよいし、ＤＭＤ３０の代りにＤＭＤ３０以外の液晶素子等の光空間変調素子等を用いるようにしてもよい。

図４（Ａ）は、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置１０の前照灯１２の分割領域を説明するための図である。

本実施の形態の前照灯１２の分割領域の分割パターンは、図４（Ａ）に示すように、車幅方向の略中央部分の分割領域の分割幅が車幅方向端部よりも車幅方向に短く設定され、車幅方向外側に向かって徐々に車幅方向に長い分割領域となるように設定されている。なお、分割パターンは、これに限るものではない。

また、前照灯１２は、各分割領域に対応するＬＥＤ光源２４が予め設定されており、複数のＬＥＤ光源２４を選択的に点灯することによって、各分割領域毎の点灯や消灯を行う。

例えば、本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すように、分割領域Ｎｏ．１に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．１〜８を対応させ、分割領域Ｎｏ．２に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．９〜１２を対応させ、分割領域Ｎｏ．３に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．１３〜１５を対応させ、分割領域Ｎｏ．４に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．１６を対応させ、分割領域Ｎｏ．５に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．１７を対応させ、分割領域Ｎｏ．６に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．１８，１９を対応させ、分割領域Ｎｏ．７に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．２０〜２２を対応させ、分割領域Ｎｏ．８に対応するＬＥＤ光源２４は、ＬＥＤ光源Ｎｏ．２３〜２７を対応させる。そして、各分割領域に対応させたＬＥＤ光源２４の点灯や消灯を制御することで、各分割領域毎の光の照射や非照射が可能となるので、図４（Ｂ）に示す対応を光源分割領域対応関係テーブル３８としてＲＯＭ１４Ｃ等に記憶しておき、配光制御ＥＣＵ１４が当該光源分割領域対応関係テーブル３８を用いて点灯制御することで、各領域毎に前照灯１２の点灯や消灯が可能となる。

なお、本実施の形態では、ＬＥＤ光源２４の点灯数で分割領域を決定するが、これに限るものではなく、例えば、レンズや光源の大きさ、或いは特性等で分割領域の大きさを決定するようにしてもよい。

ところで、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置１０は、上述したように、カメラ１８の撮影画像に基づいて対向車を検出し、対向車に対応する領域を特定して、対向車に対応する領域への前照灯１２からの光を非照射にするように配光制御ＥＣＵ１４が前照灯１２の配光を制御するが、自車両が路面段差を乗り越えた場合などの瞬間的な車両上下動が発生した場合、一時的に対向車がカメラ１８による検出範囲を逸脱して対向車が検出されなくなって直ぐに対向車を検出する。この場合には、対向車に対応する分割領域が光が非照射の状態から照射の状態に移行して、直ぐに非照射の状態へ移行する。すなわち、制御のチャタリングを生じることになり、対向車の運転者には点滅して見える。

そこで、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置１０では、対向車を検出して対向車が検出されない場合には、対向車が検出されてから対向車がいなくなった場合も含むので、この場合、検出されていた対向車の移動方向すなわち自車両と対向車の相対変位の方向が車両横方向の場合に、直ぐに配光制御をリセットして全ての分割領域を点灯するようにし、相対変位の方向が上下方向の場合には、所定時間（例えば、路面段差乗り越えに必要な時間）待機した後に対向車を再度検出して対向車が存在する場合に、路面段差乗り越えと判断して配光制御をリセットせずに現在の配光制御の状態を維持する。すなわち、車両横方向の自車両と対向車の相対変位に応じた配光の変更制御よりも、車両上下方向の相対変位に応じた配光の変更制御の方が、照明対象の対向車を検出して配光制御の変更を判別する際の判別時間を所定時間長くして、配光制御の変更を開始し難く設定している。

続いて、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置の配光制御ＥＣＵ１４で行われる配光制御の詳細について説明する。

図５は、本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置１０の配光制御ＥＣＵ１４で行われる配光制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、図５に示す配光制御ルーチンは、乗員のスイッチ１６の操作によって、前照灯１２の点灯が指示された場合等に開始する。また、スイッチ１６に自動点灯モードを備える場合には、乗員によって自動点灯が指示されて、前照灯１２を点灯する所定の条件が満たされた場合に開始するようにしてもよい。

乗員のスイッチ１６の操作によって前照灯１２の点灯が指示されると、ステップ１００では、前照灯１２が点灯される。すなわち、ＣＰＵ１４ＡがＩ／Ｏ１４Ｄを介して前照灯ドライバ２０を制御することによって、２つの前照灯１２の各ＬＥＤ光源２４が駆動されることによって前照灯１２を点灯させる。

ステップ１０２では、カメラ１８によって車両前方撮影が開始され、撮影した撮影結果がＩ／Ｏ１４Ｄを介して配光制御ＥＣＵ１４に取得されてステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、カメラ１８の撮影結果に基づいて対向車がＣＰＵ１４Ａによって検出されてステップ１０６へ移行する。なお、対向車の検出は、種々の既知の技術などを用いて検出可能で、例えば、画像処理を用いて光輝点を検出する等の処理を行うことによって対向車を検出することが可能である。また、この時本実施の形態では、対向車の移動ベクトルを求めることによって対向車の移動方向を求める。

ステップ１０６では、前方に対向車が存在するか否かがＣＰＵ１４Ａによって判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行し、否定された場合にはステップ１１４へ移行する。

ステップ１０８では、対向車が存在する領域に対応する前照灯１２の分割領域がＣＰＵ１４Ａによって特定されてステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、特定した分割領域が消灯され他の分割領域が点灯されてステップ１２２へ移行する。すなわち、配光制御ＥＣＵ１４が前照灯ドライバ２０を制御することによって、対向車に対応する分割領域が消灯されるので、ハイビームで走行していても対向車へのグレア光を抑制することができる。

一方、ステップ１１２では、対向車移動方向が車両横方向へ移動することによって対向車が検出されなくなったか否かが判定される。該判定は、撮影画像から求めた対向車の移動ベクトルから対向車がカメラ１８の検出範囲から逸脱した方向を判断することによって行われ、該判定が肯定された場合にはステップ１２０へ移行し、否定された場合にはステップ１１４へ移行する。なお、本実施の形態では、対向車が存在した履歴がない場合には、対向車の移動方向が横方向と判断するものとする。

ステップ１１４では、所定時間経過するまで待機してステップ１１６へ移行して、カメラ１８の撮影結果に基づいて対向車がＣＰＵ１４Ａによって再度検出されてステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、前方に対向車が存在するか否かがＣＰＵ１４Ａによって再度判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１２２へ移行し、否定された場合にはステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、配光がリセット、すなわち、配光制御が行われて分割領域が消灯されている場合があるので、配光制御をリセットすることにより、全ての分割領域を点灯してステップ１２２へ移行する。

ステップ１２２では、スイッチ１６がオフされたか否かがＣＰＵ１４Ａによって判定され、該判定が否定された場合にはステップ１０２に戻って上述の処理が繰り返され、ステップ１２２の判定が肯定されたところでステップ１２４へ移行して、前照灯１２を消灯して一連の処理を終了する。

例えば、対向車に対応する前照灯１２の分割領域を消灯する配光制御を行っている場合に、図６（Ａ）に示すように、路面段差を乗り越えると、図６（Ｂ）に示すように、路面段差を乗り越える際に、対向車がカメラ１８の検出範囲を逸脱して、路面段差乗り越え時に消灯していた対向車に対応する前照灯１２の分割領域が点灯されて、直ぐに消灯されるように制御されるが、本実施形態では、ステップ１０４で対向車が検出されなかった場合には、ステップ１１２で対向車の移動方向が横方向か否かを判断して、横方向の場合には直ぐに配光制御をリセットして全ての分割領域を点灯するようにするが、上下方向の場合には、直ぐにリセットせずに所定時間経過後に、対向車の検出を再び行って、対向車が存在している場合には、配光制御をリセットせずにステップ１２２へ移行するため、現在の配光制御が維持される。

すなわち、本実施の形態では、対向車が検出されない場合には、対向車が検出されてから対向車がいなくなった場合も含むので、この場合、検出されていた対向車の移動方向すなわち自車両と対向車の相対変位の方向が車両横方向の場合に、直ぐに配光制御をリセットして全ての分割領域を点灯するようにし、相対変位の方向が上下方向の場合には、所定時間待機した後に対向車を再度検出して対向車が存在する場合に、路面段差乗り越えと判断して配光制御をリセットせずに現在の配光制御の状態を維持する。換言すれば、本実施の形態では、車両横方向の自車両と対向車の相対変位に応じた配光の変更制御よりも、車両上下方向の相対変位に応じた配光の変更制御の方が、対向車を検出して配光制御の変更を判別する際の判別時間を所定時間長くして、配光制御の変更を開始し難く設定している。これによって、自車両が路面段差を乗り越える時には、自車両と対向車の相対変位の方向が上下方向になるので、長い方の判別時間となり、結果として直ぐに配光制御が変更されずに現在の状態が維持されることになる。従って、対向車が瞬間的にカメラ１８の検出範囲や予め定めた所定範囲を超えて検出していた対向車を検出しなくなっても、配光制御の変更を判別する判別時間が長いため、既に対向車が検出されて消灯されている分割領域の消灯が維持されて、配光制御のチャタリングを防止することができる。そして、制御のチャタリングを防止することができることにより、配光制御の負荷上昇を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、照明対象として対向車を検出して、対向車に対応する領域が非照射状態または減光されるように配光を制御する場合について説明したが、これに限るものではなく、照明対象としては、歩行者としてもよし、対向車と歩行者を共に照明対象としてもよい。また、配光制御としては、光軸を移動する配光制御やその他の配光制御を行うようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、ハイビームとロービームについては特に言及しなかったが、ハイビームの領域のみについて上述の配光制御を行うようにしてもよいし、ハイビームとロービームの領域について上述の配光制御を行うようにしてもよいし、ロービームの領域のみについて上述の配光制御を行うようにしてもよい。例えば、ハイビームとロービームの領域、或いはハイビームの領域のみについて上述の配光制御を行う場合には、ハイビームでも対向車に対するグレア光が抑制されるため、常時ハイビーム点灯で走行することが可能となる。

また、上記の実施の形態では、カメラ１８を検出手段として用いて照明対象の対向車を検出するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、レーダー等の検出手段を適用するようにしてもよい。

また、上記の各実施形態では、本発明の車両用照明手段として前照灯１２を適用するようにしたが、これに限るものではなく、補助前照灯やその他の車両用照明手段を適用するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置の前照灯の配光範囲の分割領域を説明するための図である。本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置に適用可能な前照灯の一例を示す図である。（Ａ）は本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置の前照灯の分割領域を説明するための図であり、（Ｂ）は光源分割領域対応関係テーブルを示す図である。本発明の実施の形態に係わる車両用照明装置の配光制御ＥＣＵで行われる配光制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。路面段差乗り越え時に発生する、配光制御のチャタリングを説明するための図である。

符号の説明

１０車両用照明装置
１２前照灯
１４配光制御ＥＣＵ
１８カメラ
２０前照灯ドライバ
２２分割領域
２４ＬＥＤ光源
２８光源
３０ＤＭＤ
３２マイクロミラー

Claims

配光を変更可能な車両用照明手段と、
照明対象を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された照明対象と自車両との相対変位に応じて照明対象に対する配光を変更するように前記車両用照明手段を変更制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、車両横方向の前記相対変位に応じた変更制御より車両上下方向の前記相対変位に応じた変更制御の方が、検出された照明対象に対する配光制御の変更を判別する際の判別時間が長くなるように設定されることにより、車両横方向の前記相対変位に応じた変更制御より、車両上下方向の前記相対変位に応じた変更制御が、開始し難く設定されていることを特徴とする車両用照明装置。
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された照明対象に対応する領域へ前記車両用照明手段から照射される光が非照射または減光されるように前記車両用照明手段を変更制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用照明装置。