JP5424771B2 - 車両用前照灯の配光制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯の配光を制御する配光制御システムに関する。

従来より、カメラによって撮像された車両前方の画像に基づいて先行車や対向車（以下、これらを適宜「前方車」と称する）の存否を検出し、その検出結果に基づいて配光パターンを変化させる構成とした車両用前照灯が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００８−９４１２７号公報 特開２００８−３７２４０号公報

ところで、走行中において前方車の位置は刻一刻と変化するため、前方車の位置を検出してから配光パターンを変化させるまでの間に前方車の位置が変わっていた場合、前方車にグレアを与えてしまうおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、前方車にグレアを与え難くすることのできる車両用前照灯の配光制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用前照灯の配光制御システムは、車両前方への光の照射範囲を制御可能な車両用前照灯と、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像に基づいて前方車を検出する検出手段と、検出手段により検出された前方車への光の照射を抑制しつつ、該前方車の周囲に光が照射されるよう車両用前照灯の照射範囲を制御する制御手段とを備える。制御手段は、前方車の水平方向の位置に応じて、前方車と照射範囲との間の隙間の大きさが変化するように車両用前照灯を制御する。

この態様によると、前方車の水平方向の位置に応じて、前方車と照射範囲との間に適切な隙間を確保することが可能となり、前方車にグレアを与え難くすることができる。

制御手段は、前方車の水平方向の位置が車幅方向中央から車幅方向外側になるにつれて、隙間が大きくなるように車両用前照灯を制御してもよい。この場合、好適に前方車にグレアを与えるのを抑制できる。

検出手段は、撮像手段により撮像された画像のうち、所定の鉛直方向の高さ以下の領域に基づいて前方車の検出を行う。この場合、前方車の検出精度を高めることができる。

検出手段は、撮像手段により撮像された画像中に、所定値以上の輝度を有する一対の光点が存在し、該一対の光点の周囲にさらに光点が存在する場合に先行車が存在すると判定してもよい。この場合、先行車と対向車を好適に識別することができる。

検出手段により一対の光点の輝度が所定時間内に所定量以上変化をしたことが検出された場合、制御手段は、ロービーム用配光パターンを照射するよう車両用前照灯を制御してもよい。この場合、前方車にグレアを与えるのをさらに抑制できる。

本発明によれば、前方車にグレアを与え難くすることのできる車両用前照灯の配光制御システムを提供できる。

本発明の実施の形態に係る配光制御システムにおいて用いられる車両用前照灯の内部構造を示す概略断面図である。 回転シェードの概略斜視図である。 図３（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯により照射可能な配光パターンを示す図である。 本発明の実施の形態に係る配光制御システムを説明するための機能ブロック図である。 スプリット配光パターン照射時の制御をより詳細に説明するための図である。 スプリット配光パターン照射時の制御をより詳細に説明するための図である。 配光制御システムにおいて前方車の検出精度を高める手法を説明するための図である。 配光制御システムにおいて、先行車と対向車を識別する手法を説明するための図である。 本実施の形態に係る前方車の検出手法を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に係る配光制御システムにおける配光パターンの選択手法を説明するための図である。

本発明の実施の形態に係る車両用前照灯の配光制御システムは、自車の前方に存在する前方車を検出し、検出された前方車への光の照射を抑制しつつ、該前方車の周囲に光が照射されるよう、車両用前照灯の照射範囲を制御するものである。この配光制御システムは、検出された前方車の水平方向の位置に応じて、前方車と照射範囲との間の隙間の大きさが変化するように車両用前照灯を制御する。例えば、車幅方向中央から車幅方向外側になるにつれて、隙間の大きさが大きくなるように制御する。これにより、前方車と照射範囲との間に適切な隙間を確保することが可能となり、前方車にグレアを与え難くすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る配光制御システムにおいて用いられる車両用前照灯２１０の内部構造を示す概略断面図である。図１に示す車両用前照灯２１０は、車両の車幅方向の左右に１灯ずつ配置される配光可変式前照灯であり、その構造は実質的に左右同等なので代表して車両右側に配置される車両用前照灯２１０Ｒの構造を説明する。

車両用前照灯２１０Ｒは、車両前方方向に開口部を有するランプボディ２１２と、ランプボディ２１２の開口部を覆う透明カバー２１４とで形成される灯室２１６を有する。灯室２１６には、光を車両前方方向に照射する灯具ユニット１０が収納されている。灯具ユニット１０の一部には、当該灯具ユニット１０の揺動中心となるピボット機構２１８ａを有するランプブラケット２１８が形成されている。ランプブラケット２１８はランプボディ２１２の内壁面に立設されたボディブラケット２２０とネジ等の締結部材によって接続されている。したがって、灯具ユニット１０は、灯室２１６内の所定位置に固定されると共に、ピボット機構２１８ａを中心として、例えば前傾姿勢または後傾姿勢等に姿勢変化可能となる。

また、灯具ユニット１０の下面には、曲線道路走行時等に進行方向を照らす曲線道路用配光可変前照灯（Adaptive Front-lighing System:AFS）を構成するためのスイブルアクチュエータ２２２の回転軸２２２ａが固定されている。スイブルアクチュエータ２２２は、車両側から提供される操舵量のデータや、ナビゲーションシステムから提供される走行道路の形状データ、前方車と自車の相対位置の関係等に基づいて灯具ユニット１０をピボット機構２１８ａを中心に進行方向に旋回（スイブル：swivel）させる。その結果、灯具ユニット１０の照射範囲が車両の正面ではなく曲線道路のカーブの先に向き、運転者の前方視界を向上させる。スイブルアクチュエータ２２２は、例えばステッピングモータで構成することができる。なお、スイブル角度が固定値の場合には、ソレノイドなども利用可能である。

スイブルアクチュエータ２２２は、ユニットブラケット２２４に固定されている。ユニットブラケット２２４には、ランプボディ２１２の外部に配置されたレベリングアクチュエータ２２６が接続されている。レベリングアクチュエータ２２６は、例えばロッド２２６ａを矢印Ｍ，Ｎ方向に伸縮させるモータなどで構成されている。ロッド２２６ａが矢印Ｍ方向に伸長した場合、灯具ユニット１０はピボット機構２１８ａを中心として後傾姿勢になるように揺動する。逆にロッド２２６ａが矢印Ｎ方向に短縮した場合、灯具ユニット１０はピボット機構２１８ａを中心として前傾姿勢になるように揺動する。灯具ユニット１０が後傾姿勢になると、光軸を上方に向けるレベリング調整ができる。また、灯具ユニット１０が前傾姿勢になると、光軸を下方に向けるレベリング調整ができる。このようにレベリング調整をすることで、車両姿勢に応じた光軸調整ができる。その結果、車両用前照灯２１０による前方照射の到達距離を最適な距離に調整することができる。

なお、このレベリング調整は、車両走行中の車両姿勢に応じて実行することもできる。例えば、車両が走行中に加速する場合は後傾姿勢となり、逆に減速する場合は前傾姿勢となる。したがって、車両用前照灯２１０の照射方向も車両の姿勢状態に対応して上下に変動して、前方照射距離が長くなったり短くなったりする。そこで、車両姿勢に基づき灯具ユニット１０のレベリング調整をリアルタイムで実行することで、走行中でも前方照射の到達距離を最適に調整できる。これを「オートレベリング」と称することもある。

灯室２１６の内壁面、例えば、灯具ユニット１０の下方位置には、灯具ユニット１０の点消灯制御や配光パターンの形成制御を実行する照射制御部２２８が配置されている。図１の場合、車両用前照灯２１０Ｒを制御するための照射制御部２２８Ｒが配置されている。この照射制御部２２８Ｒは、スイブルアクチュエータ２２２、レベリングアクチュエータ２２６等の制御も実行する。

灯具ユニット１０は、エーミング調整機構を備えることができる。例えば、レベリングアクチュエータ２２６のロッド２２６ａとユニットブラケット２２４の接続部分に、エーミング調整時の揺動中心となるエーミングピボット機構を配置する。また、ボディブラケット２２０とランプブラケット２１８の接続部分に、車両前後方向に進退する一対のエーミング調整ネジを車幅方向に間隔をあけて配置する。例えば２本のエーミング調整ネジを前方に進出させれば、灯具ユニット１０はエーミングピボット機構を中心に前傾姿勢となり光軸が下方に調整される。同様に２本のエーミング調整ネジを後方に引き戻せば、灯具ユニット１０はエーミングピボット機構を中心に後傾姿勢となり光軸が上方に調整される。また、車幅方向左側のエーミング調整ネジを前方に進出させれば、灯具ユニット１０はエーミングピボット機構を中心に右旋回姿勢となり右方向に光軸が調整される。また、車幅方向右側のエーミング調整ネジを前方に進出させれば、灯具ユニット１０はエーミングピボット機構を中心に左旋回姿勢となり左方向に光軸が調整される。このエーミング調整は、車両出荷時や車検時、車両用前照灯２１０の交換時に行われる。そして、車両用前照灯２１０が設計上定められた規定の姿勢に調整され、この姿勢を基準に本実施形態の配光パターンの形成制御が行われる。

灯具ユニット１０は、回転シェード１２を含むシェード機構１８と、光源としてのバルブ１４と、リフレクタ１６を内壁に支持する灯具ハウジング１７と、投影レンズ２０とを備える。バルブ１４は、例えば、白熱球やハロゲンランプ、放電球、ＬＥＤなどが使用可能である。本実施の形態では、バルブ１４をハロゲンランプで構成する例を示す。リフレクタ１６は、バルブ１４から放射される光を反射する。そして、バルブ１４からの光およびリフレクタ１６で反射した光は、その一部がシェード機構１８を構成する回転シェード１２を経て投影レンズ２０へと導かれる。

図２は、回転シェード１２の概略斜視図である。回転シェード１２は、回転軸１２ａを中心に回転可能な円筒形状の部材である。また、回転シェード１２は軸方向に一部が切り欠かれた切欠部２２を有し、当該切欠部２２以外の外周面１２ｂ上に板状のシェードプレート２４を複数保持している。回転シェード１２は、その回転角度に応じて投影レンズ２０の後方焦点を含む後方焦点面の位置に切欠部２２または、複数のシェードプレート２４のいずれか１つを移動させることができる。そして、回転シェード１２の回転角度に対応して光軸Ｏ上に位置するシェードプレート２４の稜線部の形状に従う配光パターンが形成される。例えば、複数のシェードプレート２４のいずれか１つを光軸Ｏ上に移動させてバルブ１４から照射された光の一部を遮光することで、ロービーム用配光パターンまたは一部にロービーム用配光パターンの特徴を含む配光パターンを形成する。また、光軸Ｏ上に切欠部２２を移動させてバルブ１４から照射された光を非遮光とすることでハイビーム用配光パターンを形成する。

回転シェード１２は、シェードモータ（図示せず）により回転可能であり、該シェードモータの回転量を制御することで、回転所望の配光パターンを形成するためのシェードプレート２４または切欠部２２を光軸Ｏ上に移動させることができる。なお、回転シェード１２の外周面１２ｂの切欠部２２を省略して、回転シェード１２に、遮光機能だけを持たせてもよい。そして、ハイビーム用配光パターンを形成する場合は、例えばソレノイド等を駆動して回転シェード１２を光軸Ｏの位置から退避させるようにする。このような構成にすることで、例えば、回転シェード１２を回転させるシェードモータがフェールしてもロービーム用配光パターンまたはそれに類似する配光パターンで固定される。つまり、回転シェード１２がハイビーム用配光パターンの形成姿勢で固定されてしまうことを確実に回避してフェールセーフ機能を実現できる。

投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸Ｏ上に配置され、バルブ１４は投影レンズ２０の後方焦点面よりも後方側に配置される。投影レンズ２０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、後方焦点面上に形成される光源像を反転像として車両用前照灯２１０前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。

図３（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯２１０により照射可能な配光パターンを示す図である。図３（ａ）〜（ｆ）は、車両用前照灯２１０の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示している。本実施の形態においては、図３（ａ）〜（ｆ）に示す６つの配光パターンが形成可能である。なお、図３（ａ）〜（ｆ）に示す配光パターンは、車幅方向の左右に配置された車両用前照灯２１０でそれぞれ形成した配光パターンを重畳させることで形成された合成配光パターンである。

図３（ａ）は、ロービーム用配光パターンＬｏを示している。このロービーム用配光パターンＬｏは、交通法規が左側通行の地域において、市街地走行などの走行で対向車や歩行者にグレアを与えないように配慮された配光パターンである。

図３（ｂ）は、ハイビーム用配光パターンＨｉを示している。このハイビーム用配光パターンＨｉは、運転者の前方視界を最大まで確保できる配光パターンである。

図３（ｃ）は、交通法規が左側通行の地域で使用される左片ハイ用配光パターンＬＨｉを示している。この左片ハイ用配光パターンＬＨｉは、左側の車両用前照灯２１０で形成する左片ハイ用配光パターンと右側の車両用前照灯２１０で形成するロービーム用配光パターンとの合成によって形成される。このような左片ハイ用配光パターンＬＨｉは、自車線側に前方車や歩行者が存在せず、対向車線側に対向車や歩行者が存在する場合に適した配光であり、運転者の前方視認性を向上させつつ、対向車や対向車線の歩行者にグレアを与えないように配慮した配光パターンである。

図３（ｄ）は、交通法規が左側通行の地域で使用される右片ハイ用配光パターンＲＨｉを示している。この右片ハイ用配光パターンＲＨｉは、右側の車両用前照灯２１０で形成する右片ハイ用配光パターンと左側の車両用前照灯２１０で形成するロービーム用配光パターンとの合成によって形成される。右片ハイ用配光パターンＲＨｉは、自車線側に前方車や歩行者が存在し、対向車線側に対向車や歩行者が存在しない場合に適した配光であり、運転者の前方視認性を向上させつつ、前方車や自車線の歩行者にグレアを与えないように配慮した配光パターンである。

図３（ｅ）は、仮想鉛直スクリーン上の鉛直線Ｖと水平線Ｈの交点近傍に対する光の照射を抑制したＶ配光パターンＶを示している。このＶ配光パターンＶは、例えば、左側の車両用前照灯２１０により図３（ａ）に示すロービーム用配光パターンを形成する。一方、右側の車両用前照灯２１０により、交通法規が右側通行の地域で使用するロービーム用配光パターン、すなわち、図３（ａ）に示す配光パターンを鉛直線Ｖに関して線対称にした配光パターンを形成する。この２つ異なる配光パターンを重畳することにより、遠方の先行車や対向車が存在する可能性のある鉛直線Ｖと水平線Ｈの交点近傍に対する光の照射を抑制したＶ配光パターンＶを形成することができる。このＶ配光パターンＶは、遠方の前方車に対するグレアを抑制しつつ、自車線側や対向車線側の路肩の障害物などを運転者に認識させ易くできる配光パターンであるといえる。

図３（ｆ）は、スプリット配光パターンＳを示している。このスプリット配光パターンＳは、自車線および対向車線への光の照射を抑制しつつ、自車線および対向車線より外側の視界を良好に確保できる配光パターンであり、ハイビーム用配光パターンに光の照射範囲を分離するスプリット領域Ｓｐを設けたものである。スプリット領域Ｓｐは、照射範囲と比較して光の照射が抑制されている。例えば、図３（ｆ）に示すように自車前方に先行車および対向車が存在する場合、左側の車両用前照灯２１０を左方向に所定の角度スイブルさせた状態で、図３（ｃ）に示す左片ハイ用配光パターンを形成する。一方、右側の車両用前照灯２１０を右方向に所定の角度スイブルさせた状態で、図３（ｄ）に示す右片ハイ用配光パターンを形成する。この左片ハイ用配光パターンと右片ハイ用配光パターンを重畳させることにより、図３（ｆ）に示すようなスプリット配光パターンＳを形成できる。

本実施の形態に係る配光制御システムにおいては、左右の車両用前照灯２１０のスイブル角度を調整することにより、後述するカメラを用いて検出された前方車の位置に応じて、スプリット領域Ｓｐの位置およびスプリット領域Ｓｐの水平方向の幅であるスプリット幅Ｗｓを変化させることができる。例えば、対向車が自車に近づいてくる場合には、左右の車両用前照灯２１０を共に徐々に右方向にスイブルさせることにより、対向車への光の照射を抑制しつつ対向車の周囲を照らすスプリット配光パターンＳを形成できる。

図４は、本発明の実施の形態に係る配光制御システム１００を説明するための機能ブロック図である。配光制御システム１００は、上述した車両用前照灯２１０と、車両用前照灯２１０を制御する車両制御部３０２と、ライトスイッチ３０４と、カメラ３０６と、ステアリングセンサ３０８と、車速センサ３１０と、ナビゲーションシステム３１２とを備える。

車両用前照灯２１０の照射制御部２２８は、車両に搭載された車両制御部３０２の指示に従って電源回路２３０の制御を行い、バルブ１４の点灯制御を実行する。また、照射制御部２２８は、車両制御部３０２からの指示に従い、レベリングアクチュエータ２２６、スイブルアクチュエータ２２２、シェードモータ２２１を制御する。

例えば、照射制御部２２８は、カーブ走行や右左折走行などの旋回時にスイブルアクチュエータ２２２を制御して、灯具ユニット１０の光軸をこれから進行する方向に向ける。また、照射制御部２２８は、加減速時の車両姿勢の前傾、後傾に応じてレベリングアクチュエータ２２６を制御して、灯具ユニット１０の光軸を車両上下方向について調整し、前方照射の到達距離を最適な距離に調整する。また、照射制御部２２８は、車両制御部３０２からの配光パターンの指示に応じて、レベリングアクチュエータ２２６、スイブルアクチュエータ２２２、シェードモータ２２１を制御する。

配光制御システム１００は、運転者によるライトスイッチ３０４の操作に応じて手動で配光パターンを切り替え可能である。以下、このような手動で配光パターンを制御するモードを、適宜「手動モード」と称する。例えば運転者がロービーム用配光パターンを選択した場合、車両制御部３０２は照射制御部２２８にロービーム用配光パターンを形成するよう指示を出す。指示を受けた照射制御部２２８は、ロービーム用配光パターンが形成されるようレベリングアクチュエータ２２６、スイブルアクチュエータ２２２、シェードモータ２２１を制御する。

また、配光制御システム１００は、ライトスイッチ３０４の操作によらず、車両周囲の状況を各種センサで検出して、車両周囲状況に最適な配光パターンを形成可能である。以下、このように配光パターンを制御するモードを、適宜「ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）モード」と称する。

例えば、前方車が検出された場合、車両制御部３０２は、前方車へのグレアを防止するべきであると判断して、例えばロービーム用配光パターンが形成されるよう照射制御部２２８に指示を出す。また、前方車が存在しないことが検出できた場合、車両制御部３０２は、運転者の視界を向上させるべきであると判断して、例えばハイビーム用配光パターンが形成されるよう照射制御部２２８に指示を出す。また、前方車が検出されたが、前方車の周囲の視界を確保したい場合、車両制御部３０２は、スプリット配光パターンが形成されるよう照射制御部２２８に指示を出す。

このように前方車を検出するために、車両制御部３０２には対象物の認識手段として例えばステレオカメラなどのカメラ３０６が接続されている。カメラ３０６で撮像された画像データは、車両制御部３０２に送信され、車両制御部３０２が信号処理をして画像解析を行い、撮像範囲内における前方車を検出する。検出する前方車の情報は、前方車の位置、前方車が先行車または対向車のどちらであるか等である。これらの前方車情報の検出手法については後述する。そして、車両制御部３０２は、取得した前方車の情報に基づいて最適な配光パターンを選択し、その選択した配光パターンを形成するように照射制御部２２８に指示を出す。なお、前方車を検出する手段は適宜変更可能であり、カメラ３０６に代えて、例えばミリ波レーダや赤外線レーダなど他の検出手段を用いてもよい。また、それらを組み合わせてもよい。

また、車両制御部３０２は、車両に通常搭載されているステアリングセンサ３０８、車速センサ３１０などからの情報も取得可能であり、車両の走行状態や走行姿勢に応じて形成する配光パターンを選択したり、光軸の方向を変化させて簡易的に配光パターンを変化させることができる。例えば車両制御部３０２は、ステアリングセンサ３０８からの情報に基づき車両が旋回していると判定した場合、旋回方向の視界を向上させるような配光パターンが形成されるよう回転シェード１２を回転制御する。また、シェード１２の回転状態は変化させずに、スイブルアクチュエータ２２２を制御して灯具ユニット１０の光軸を旋回方向に向けて視界を向上させるようにしてもよい。

この他、車両制御部３０２は、ナビゲーションシステム３１２から道路の形状情報や形態情報、道路標識の設置情報などを取得することもできる。これらの情報を事前に取得することにより、レベリングアクチュエータ２２６、スイブルアクチュエータ２２２、シェードモータ２２１等を制御して、走行道路に適した配光パターンをスムーズに形成することもできる。例えば、ナビゲーションシステム３１２から街路灯が少なく視界が悪いという情報を取得した場合、車両制御部３０２は、前方車が検出されないときにはハイビーム用配光パターンを選択し、前方車が検出されたときにはスプリット配光パターンを選択する。

図５および図６は、スプリット配光パターン照射時の制御をより詳細に説明するための図である。図５および図６は、車両が片側１車線（両側２車線）の直線舗装道路を走行している場合において、カメラ３０６の取り付け高さから車両前方路面を透視的に見て示す図に、車両用前照灯２１０から照射される光により車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるスプリット配光パターンＳを重ねて示す図である。

図５および図６に示すように、車両前方路面には、その中央に位置するセンタラインＬＭｃと、その両側に位置する左サイドラインＬＭｓ１、右サイドラインＬＭｓ２とが、車両走行レーンを仕切るレーンマークとして形成されている。センタラインＬＭｃは、間欠的なレーンマークとして形成されており、左サイドラインＬＭｓ１、右サイドラインＬＭｓ２は、連続的なレーンマークとして形成されている。左サイドラインＬＭｓ１は、透視図の消失点であるＨ−Ｖ点（水平線Ｈ−Ｈ線と鉛直線Ｖ−Ｖ線との交点）から左下方向に延びており、センタラインＬＭｃおよび右サイドラインＬＭｓ２は、Ｈ−Ｖ点から右下方向に延びている。

ここでは、対向車線に１台の対向車５００が存在する場合を例として説明する。図５は、対向車５００が遠方に存在する状態を示しており、図６は、図５の状態から時間が経過して対向車５００が自車に接近した状態を示している。

手動モードまたはＡＤＢモードにおいてスプリット配光パターンが選択されている場合、車両制御部３０２は、カメラ３０６により撮像された画像に基づいて対向車５００を検出する。そして、車両制御部３０２は、対向車５００への光の照射を抑制しつつ、対向車５００の周囲に光が照射されるような配光パターンを形成するように、照射制御部２２８に指示を出す。言い換えると、車両制御部３０２は、少なくとも対向車５００の前照灯より上の部位がスプリット領域Ｓｐに入るようなスプリット配光パターンを形成するように、照射制御部２２８に指示を出す。ここで「対向車５００の前照灯より上の部位」としたのは、通常の車両において運転者の視点は前照灯より上方に位置しているからである。対向車５００の前照灯の位置は、カメラ３０６により撮像された画像において高輝度の光点を検出することにより認識することができる。

対向車５００の検出および配光パターンの制御は所定の時間間隔ごとに行われる。車両制御部３０２は、対向車５００に追従してスプリット領域Ｓｐの位置およびスプリット幅Ｗｓが変化するようにスプリット配光パターンＳを形成する。図５および図６においては、対向車５００が遠方から自車に近づくにつれて、スプリット領域ＷｓはＷｓ１からＷｓ２へと大きくなり、スプリット領域Ｓｐは車両前方の透視図における車幅方向中央付近から車幅方向外側へと変位している。このようにして、対向車５００にグレアを与えるのを回避しつつ、対向車５００の周囲の視界を確保することができる。

さらに本実施の形態においては、車両制御部３０２は、スプリット配光パターンＳを形成する際に、対向車５００の水平方向の位置に応じて、対向車５００と光の照射範囲との間の隙間Ｄの大きさを変化させる。より具体的には、対向車５００の水平方向の位置が車幅方向中央から車幅方向外側になるにつれて、隙間Ｄが大きくなるようにする。隙間Ｄは、自車から対向車５００の側面に延ばした線と、自車からスプリット領域Ｓｐと照射範囲との境界線ＢＬに延ばした線とのなす角度で表される。図５に示すように対向車５００が車幅方向中央付近に位置している場合には隙間Ｄ＝Ｄ１であるが、図６に示すように対向車５００が車幅方向外側に変位した場合には隙間Ｄ＝Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）となっている。本実施の形態においては、対向車５００の左右において隙間Ｄは等しいが、異なっていてもよい。

対向車５００にグレアを与えないためには、隙間Ｄは出来るだけ大きくすることが望ましい。隙間Ｄが小さいと配光パターンを変化させる際の制御遅れにより対向車５００にグレアを与えてしまうおそれがある。ここでいう「制御遅れ」とは、カメラ３０６により車両前方の画像を撮像してから、最適な配光パターンを決定して実際に該配光パターンを照射するまでの時間である。しかしながら、対向車５００の周囲の視界を確保するという観点からは、隙間Ｄは出来るだけ小さくすることが望ましい。本発明者は、このような相反する要求を満たす最適な隙間Ｄの値について検討を行った。その結果、本発明者は、対向車５００の水平方向の位置が車幅方向中央から車幅方向外側になるにつれて車幅方向への移動速度が増加するという点に着目した。そして、対向車５００の水平方向の位置が車幅方向中央から車幅方向外側になるほど隙間Ｄを大きくするという技術を想到するに至った。

この技術によれば、車幅方向への移動速度が比較的小さい車幅方向中央付近に対向車５００が位置している場合には、隙間Ｄを小さくして対向車５００の視界を確保することができる。また、車幅方向への移動速度が比較的小さいことから、隙間Ｄを小さくしても制御遅れにより対向車５００にグレアを与えてしまうことはない。一方、車幅方向への移動速度が大きい車幅方向外側に対向車５００が位置している場合には隙間Ｄを大きくすることにより、制御遅れにより対向車５００にグレアを与えてしまう事態を回避できる。このように、本実施の形態に係る配光制御システム１００によれば、スプリット配光パターンＳを照射する際に、対向車５００にグレアを与える事態を回避しつつ、好適に対向車５００の周囲の視界を確保することができる。なお、図５および図６においては、対向車５００を例として説明したが、先行車の場合も同様に考えることができる。

図５および図６においては、対向車５００の上方に光を照射しないスプリット配光パターンＳについて説明したが、対向車５００上方の視界を確保するために、図５および図６に示すスプリット配光パターンＳに加えて対向車５００の上方も照射する配光パターンを照射可能に配光制御システム１００を構成してもよい。この場合、車両高さ方向における対向車５００と照射範囲との間の隙間についても、対向車５００の水平方向の位置が車幅方向中央から車幅方向外側になるにつれて、該隙間が大きくなるようにしてもよい。これにより、対向車５００にグレアを与えるのを回避しつつ、対向車５００の周囲の視界を好適に確保することができる。

車両制御部３０２は、カメラ３０６により撮像された画像データ、ナビゲーションシステム３１２から提供された道路情報等に基づいて前方車の位置の変化を予測し、この予測に基づいてスプリット領域Ｓｐの位置、スプリット幅Ｗｓ、隙間Ｄ等を予め演算しておいてもよい。この場合、配光パターンを変化させる際の制御遅れを小さくできるので、隙間Ｄを小さくでき、その結果、前方車周囲の視認性をより向上することができる。

図７は、配光制御システム１００において前方車の検出精度を高める手法を説明するための図である。前方車の検出精度を向上することにより、前方車にグレアを与える事態を防ぐことができる。

図７は、カメラ３０６により撮像された画像７００を示している。この画像７００には、前方車７０１、街路灯７０２、デリニエータ７０４、信号機７０６等が含まれている。

配光制御システム１００において、車両制御部３０２は、カメラ３０６によって撮像された画像７００中において、高輝度の光点を観測することにより前方車７０１の検出を行っている。しかしながら、路上には前方車７０１からの照射光以外にも、街路灯７０２、デリニエータ７０４、信号機７０６等から照射された光も存在する。そのため、これらの前方車７０１以外の物体を前方車７０１と誤って検出してしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態に係る配光制御システム１００においては、車両制御部３０２は、カメラ３０６により撮像された画像に基づいて左サイドラインＬＭｓ１、右サイドラインＬＭｓ２、センタラインＬＭｃ等のレーンマークを検出し、これらのレーンマークに基づいて消失点（カメラ３０６の取り付け高さの無限遠方点）であるＨ−Ｖ点を求める。そして、車両制御部３０２は、このＨ−Ｖ点を通る水平線（Ｈ−Ｈ線）よりも高い位置に観測された高輝度の光点は、前方車７０１ではないと判断する。言い換えると、車両制御部３０２は、カメラ３０６により撮像された画像７００のうち、Ｈ−Ｖ点を通る水平線以下の領域に基づいて前方車７０１の検出を行うのである。

このような画像認識の手法は、街路灯７０２、信号機７０６等は一般の乗用車に設置されるカメラ３０６の取り付け高さよりも高い位置に設置されており、一方、車両用灯具は通常、カメラ３０６よりも低い位置に取り付けられているという知見に基づいている。この手法により、街路灯７０２、信号機７０６等を前方車７０１と誤検出する事態を回避することができる。

なお、本実施の形態においては、高輝度の光点を観測する領域として、Ｈ−Ｖ点を通る水平線以下の領域を設定したが、これに限られず、所定の鉛直方向の高さ以下の領域に基づいて前方車７０１の検出を行うことが可能である。

さらに、本実施の形態に係る配光制御システム１００においては、カメラ３０６により撮像された画像７００において、観測された高輝度の光点が所定の規則性を持つ点列である場合は、その光点は前方車７０１ではないと判断する。

道路路肩に設置されるデリニエータ７０４は、前照灯などの車両用灯具から照射された光を再帰反射することで道路形状および路肩位置を示すものである。このデリニエータ７０４は、道路路肩に略同じ間隔および高さで設置されるため、その反射光は所定の規則性を持った点列となって見える。従って、上述のように観測された高輝度の光点が所定の規則性を持つ点列である場合は、その光点は前方車７０１ではないと判断することにより、前方車７０１の検出精度を向上できる。

また、デリニエータ７０４は通常、白色または橙色のものが用いられているが、同じ場所では同じ色調のものが使用されるのが一般的である。従って、複数のデリニエータ７０４からの反射光は全て同じ色になるという特徴がある。この特徴を利用して、観測された高輝度の光点の列が同じ色である場合は、その光点は前方車７０１ではないと判断することにより、前方車７０１の検出精度をさらに向上できる。

図８は、配光制御システム１００において、先行車と対向車を識別する手法を説明するための図である。先行車と対向車を識別することにより、好適に配光パターンの制御が行えるようになり、前方車にグレアを与える事態を回避できる。

図８は、カメラ３０６により撮像された画像８００を示している。この画像８００には、対向車８０１、先行車８０３、街路灯８０２、デリニエータ８０４、信号機８０６等が含まれている。

上述したように、車両制御部３０２は、カメラ３０６によって撮像された画像中において、高輝度の光点を観測することにより前方車の検出を行っている。検出された前方車が先行車なのか対向車なのか識別する場合、先行車のテールランプからの光が赤色光で、対向車の前照灯からの光が白色光であることを利用して識別する方法が考えられる。すなわち、観測された光点が赤色であれば先行車が存在し、観測された光点が白色であれば対向車が存在すると判断するのである。しかしながら、このように光点の色に基づいて先行車と対向車を識別する場合、車両制御部３０２としてカラーカメラを用いる必要があるため、コストが高くなってしまう。そこで、本実施の形態においては、安価な白黒カメラを用いて先行車と対向車を識別する手法を提供する。

図９は、本実施の形態に係る前方車の検出手法を説明するためのフローチャートである。まず、カメラ３０６により車両前方の画像８００が撮像される（Ｓ１０）。撮像された画像８００のデータは、車両制御部３０２に送られる。車両制御部３０２は、カメラ３０６から提供される画像データに対して画像解析を行い、画像８００中に所定の輝度以上の光点である高輝度光点が存在するか否か判定する（Ｓ１２）。高輝度光点が存在しない場合（Ｓ１２のＮ）、車両制御部３０２は前方車が存在しないと判断する（Ｓ２４）。

一方、高輝度光点が存在する場合（Ｓ１２のＹ）、車両制御部３０２は、図７において説明したようにＨ−Ｖ点を通る水平線以下の領域に一対の高輝度光点が存在するか否か判定する（Ｓ１４）。ここで、「一対の高輝度光点」をの存否を判定することとしたのは、通常、対向車８０１、先行車８０３は双方とも車両の左右に灯具（それぞれ前照灯８０１ａ、テールランプ８０３ａ）を有しているため、対向車８０１、先行車８０３が存在する場合は一対の高輝度光点が観測されるためである。ここで、２つの高輝度光点が観測された場合にその２つの高輝度光点が「一対」であるか否かは、２つの高輝度光点間の距離や２つの高輝度光点の鉛直方向の高さに基づいて判定することができる。例えば、２つの高輝度光点が所定の距離以内に存在しており、且つ２つの高輝度光点の鉛直方向の高さが同じである場合は、一対の高輝度光点であると判断する。

Ｈ−Ｖ点を通る水平線以下の領域に一対の高輝度光点が存在しない場合（Ｓ１４のＮ）、車両制御部３０２は、Ｓ１２において観測された高輝度光点を街路灯８０２、デリニエータ８０４、信号機８０６等の車両以外の物体と判断する（Ｓ２２）。これにより、図７において説明した手法よりもさらに前方車の検出精度を高めることができる。

Ｈ−Ｖ点を通る水平線以下の領域に一対の高輝度光点が存在する場合（Ｓ１４のＹ）、車両制御部３０２は、該一対の高輝度光点の周囲にさらにもう１つの高輝度光点が存在するか否か判定する（Ｓ１６）。車両のテールランプ８０３ａの周辺（通常は左右のテールランプ８０３ａの間）には、法規によりライセンスプレートを照らすためのライセンスプレートランプ８０３ｂが設けられている。本実施の形態においては、一対の高輝度光点の周囲にライセンスプレートランプ８０３ｂによる高輝度光点が存在するか否か判定することにより、先行車と対向車の識別を行う。

一対の高輝度光点の周囲にさらにもう１つの高輝度光点が存在する場合（Ｓ１６のＹ）、車両制御部３０２は、該一対の高輝度光点は先行車８０３であると判断する（Ｓ１８）。一方、一対の高輝度光点の周囲にさらにもう１つの高輝度光点が存在しない場合（Ｓ１６のＮ）、車両制御部３０２は、該一対の高輝度光点は対向車８０１であると判断する（Ｓ２０）。このような手法により、本実施の形態に係る配光制御システム１００においては、白黒カメラを用いた場合であっても、先行車と対向車の識別を行うことができる。

また、光点の色に基づいて先行車と対向車を識別する場合、赤い標識や自動販売機を先行車と誤検出してしまうおそれがある。本実施の形態に係る手法によれば、このような事態を回避することができる。

ところで、本実施の形態に係る配光制御システム１００は、カメラ３０６で撮像した画像に基づいて前方車を検出し、該前方車にグレアを与えないように配光パターンを制御している。しかしながら、例えば雨天時などにおいては、上述の手法を用いた場合でも前方車を完璧に検出することは困難である。前方車の誤検出が生じた場合、前方車にグレアを与えてしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態に係る配光制御システム１００においては、前方車からパッシングを受けた場合、それまでの配光パターンからロービーム用配光パターンに強制的に切り替える制御を行う。パッシングの検出は、一対の高輝度光点の輝度が所定時間内に所定量以上変化をしたか否かを判定することにより行うことができる。このような制御を行うことにより、仮に前方車の誤検出が生じた場合でも、前方車にそれ以上グレアを与えてしまう事態を回避できる。

図１０は、本実施の形態に係る配光制御システム１００における配光パターンの選択手法を説明するための図である。図１０は、カメラ３０６により撮像された画像１０００に、左遮光領域ＬＳ、センター遮光領域ＣＳおよび右遮光領域ＲＳを重ねて示す図である。画像１０００において、センター遮光領域ＣＳは車両幅方向中央付近の領域であり、左遮光領域ＬＳはセンター遮光領域ＣＳの左側の領域であり、右遮光領域ＲＳはセンター遮光領域ＣＳの右側の領域である。

図１０において、画像１０００は、左方向に曲がる曲路を示している。ここでは、この曲路の対向車線に対向車１００１が存在する場合を例として説明する。なお、図１０には３台の対向車１００１が示されているが、これは１台の対向車１００１が遠方から徐々に近づいてくることを示すために便宜的に１つの画像１０００に３台の対向車１００１を図示したものである。

本実施の形態において、車両制御部３０２は、画像１０００を解析することによって取得した対向車１００１の位置と各遮光領域とを比較して最適な配光パターンを決定する。

図１０に示すように、対向車１００１が遠方の位置１０１０に存在する場合、対向車１００１は左遮光領域ＬＳ内に位置している。また、センター遮光領域ＣＳおよび右遮光領域ＲＳには前方車が存在しない。従ってこの場合、車両制御部３０２は、対向車１００１にグレアを与えずに最大限の視界を確保すべく、右片ハイ用配光パターンＲＨｉを選択する。

時間が経過して対向車１００１が車幅方向中央付近の位置１０１２まで近づいてきた場合、対向車１００１は、センター遮光領域ＣＳ内に位置している。従ってこの場合、車両制御部３０２は、対向車１００１にグレアを与えないようロービーム用配光パターンＬｏを選択する。

さらに時間が経過して対向車１００１が自車近傍の位置１０１４まで近づいてきた場合、対向車１００１は右遮光領域ＲＳ内に位置している。また、センター遮光領域ＣＳおよび左遮光領域ＬＳには前方車が存在しない。従ってこの場合、車両制御部３０２は、対向車１００１にグレアを与えずに最大限の視界を確保すべく、左片ハイ用配光パターンＬＨｉを選択する。

このように、本実施の形態においては、左遮光領域ＬＳと右遮光領域ＲＳとの間にセンター遮光領域ＣＳを設けている。これにより、対向車１００１が左遮光領域ＬＳと右遮光領域ＲＳとの間で移動した場合には、必ずセンター遮光領域ＣＳを通過するので、左片ハイ用配光パターンＬＨｉと右片ハイ用配光パターンＲＨｉとの間で配光パターンが切り替わる場合には、必ずロービーム用配光パターンを経由させることができる。

センター遮光領域ＣＳを設けずに、左遮光領域ＬＳと右遮光領域ＲＳを隣接させて配置した場合、左片ハイ用配光パターンＬＨｉと右片ハイ用配光パターンＲＨｉとの間で配光パターンの切替が行われる。このとき、運転者の視界が急激に変化するため、運転者は煩わしく感じる。また、歩行者や他の車両に対してグレアを与える要因となる。そこで、本実施の形態のように、左片ハイ用配光パターンＬＨｉと右片ハイ用配光パターンＲＨｉとの間で配光パターンが切り替わる場合には、必ずロービーム用配光パターンを経由させることにより、運転者の視界の急激な変化を軽減することができ、また歩行者や他の車両にグレアを与え難くすることができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態においては、左側の車両用前照灯で左片ハイ用配光パターンを形成し、右側の車両用前照灯で右片ハイ用配光パターンを形成した状態で、左右の車両前照灯をスイブルさせることによりスプリット配光パターンを形成した。しかしながら、スプリット配光パターンを形成するための車両用前照灯の構成はこれに限られない。例えば、車両前方に複数の照射範囲を規定し、それぞれの照射範囲に光を照射する複数のハイビームユニットを車両前照灯に設ける。そして、前方車がある照射範囲に存在していると判定された場合は、その照射領域に対応するハイビームユニットを消灯する。このようにしてスプリット配光パターンを形成した場合も、前方車の水平方向の位置に応じて、前方車と照射範囲との間の隙間の大きさが変化するように車両用前照灯を制御することにより、前方車と照射範囲との間に適切な隙間を確保することが可能となり、前方車にグレアを与え難くすることができる。

１２ 回転シェード、 ２４ シェードプレート、 １００ 配光制御システム、 ２１０ 車両用前照灯、 ２２２ スイブルアクチュエータ、 ２２６ レベリングアクチュエータ、 ２２８ 照射制御部、 ３０２ 車両制御部、 ３０６ カメラ。

Claims (4)

1. 車両前方への光の照射範囲を制御可能な車両用前照灯と、
   車両前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前方車を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前方車への光の照射を抑制しつつ、該前方車の周囲に光が照射されるよう前記車両用前照灯の照射範囲を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前方車の水平方向の位置に応じて、前方車と照射範囲との間の隙間の大きさが変化するように前記車両用前照灯を制御し、
   前記制御手段は、前方車の水平方向の位置が車幅方向中央から車幅方向外側になればなるほど、前記隙間が大きくなるように前記車両用前照灯を制御することを特徴とする車両用前照灯の配光制御システム。
2. 前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像のうち、所定の鉛直方向の高さ以下の領域に基づいて前方車の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯の配光制御システム。
3. 前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像中に、所定値以上の輝度を有する一対の光点が存在し、該一対の光点の周囲にさらに光点が存在する場合に先行車が存在すると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯の配光制御システム。
4. 前記検出手段により前記一対の光点の輝度が所定時間内に所定量以上変化をしたことが検出された場合、前記制御手段は、ロービーム用配光パターンを照射するよう前記車両用前照灯を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用前照灯の配光制御システム。

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