JP5626966B2 - 車両用前照灯の制御装置、車両用前照灯システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯の配光を制御するための制御装置、車両用前照灯システム、および車両用前照灯に関する。

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、上述のような車両用前照灯においては、一般的に、車両前方の画像データから対向車の前照灯や先行車のテールランプに相当する高輝度の光点を検出することで、前方車の存在する位置を検出している。

しかしながら、画像データに含まれる光点は、前方車の灯具から照射された光によるものだけでなく、街路灯、デリニエータ、道路標識、信号機などから照射された光によるものも存在するため、前方車の識別は容易ではない。前方車の検出精度の低下は、前方車にグレアを与えてしまうおそれがあるため、好ましくない。

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、前方車の検出精度を高めることにより、前方車にグレアを与え難くすることのできる技術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制御装置は、車両前方を撮像した画像情報および車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報に基づいて生成される前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御する照射制御部を備える。

この態様によると、精度の高い前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御することで、前方車にグレアを与え難くすることができる。

照射制御部は、さらに道路情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御してもよい。この場合、より好適に車両用前照灯を制御できる。

画像情報を受信する受信部と、道路情報を取得する道路情報取得部と、画像情報および道路情報に基づいて前方車情報を生成する前方車情報生成部と、をさらに備え、道路情報取得部は、昼間走行中に撮像された画像情報に基づき、道路情報を取得してもよい。

本発明の別の態様は、車両用前照灯システムである。この車両用前照灯システムは、車両前方を撮像する撮像装置と、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、車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報を取得する道路情報取得部と、撮像装置により撮像された画像情報および道路情報に基づいて前方車情報を生成する前方車情報生成部と、生成された前方車情報に応じて、車両用前照灯の照射範囲を制御する照射制御部とを備える。

この態様によると、道路情報および画像情報とに基づいて前方車情報を生成することで、前方車の検出精度を向上できる。そして、該前方車情報に応じて車両用前照灯の照射範囲を制御することで、前方車にグレアを与え難くすることができる。

本発明のさらに別の態様は、車両用前照灯である。この車両用前照灯は、車両前方を撮像した画像情報および車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報に基づいて生成される前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲が制御される。

この態様によると、精度の高い前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御することで、前方車にグレアを与え難くすることができる。

本発明によれば、前方車の検出精度を高めることができ、その結果、前方車にグレアを与え難くすることができる。

本発明の実施形態に係る車両用前照灯システムにおいて用いられる車両用前照灯の概略水平断面図である。 ハイビーム用灯具の光源ユニットの概略図である。 車両用前照灯によって形成される配光パターンを説明するための図である。 本実施形態に係る車両用前照灯システムを説明するための機能ブロック図である。 本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯システムを説明するための機能ブロック図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る車両用前照灯システムを説明するための図である。

本発明の実施形態に係る車両用前照灯システムは、自車前方の配光領域を分割した複数の分割領域をそれぞれ独立して照射可能な車両用前照灯を備えたシステムである。本システムにおいては、車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報が取得される。この道路情報は、例えば、信号機やデリニエータの位置情報であり、昼間走行中に撮像された画像情報に基づき取得することができる。そして、夜間において配光制御を行う場合には、そのときに実際に撮像した画像情報と、取得しておいた道路情報とに基づいて前方車の位置を検出し、該前方車の位置情報に応じて車両用前照灯の照射範囲を制御する。本システムによれば、前方車の検出精度が向上するので、前方車にグレアを与え難くすることができる。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用前照灯システムにおいて用いられる車両用前照灯１０の概略水平断面図である。

本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ランプボディ１２と、ランプボディ１２の前端開口部に取り付けられた透光カバー１４とで形成される灯室内に、ロービーム用灯具２０Ｌおよびハイビーム用灯具２０Ｈが収容された構成となっている。以下、適宜ロービーム用灯具２０Ｌとハイビーム用灯具２０Ｈを合わせて「灯具」という。灯具は、それぞれ図示しない支持部材によって、ランプボディ１２に取り付けられている。また、灯具の存在領域に開口部を有するエクステンション部材１６がランプボディ１２または透光カバー１４に固定され、ランプボディ１２の前面開口部と灯具との間の領域が前方に対して覆われている。

ロービーム用灯具２０Ｌは、従来周知の反射型の灯具であり、光源バルブ２１と、リフレクタ２３とを有する。ロービーム用灯具２０Lは、光源バルブ２１から出射した光をリフレクタ２３に反射させて、リフレクタ２３から前方に向かう光の一部を図示しない遮光板でカットして所定のカットオフラインを有するロービーム用の配光パターンを形成する。光源バルブ２１の先端には光源バルブ２１から直接前方に出射する光をカットするシェード２５が設けられている。なお、ロービーム用灯具２０Ｌの形状は特にこれに限定されず、後述するハイビーム用灯具２０Ｈと同様のプロジェクタ型の灯具であってもよい。

ハイビーム用灯具２０Ｈは、プロジェクタ型の灯具であり、投影レンズ２２と、ハイビーム照射用の光源２６を備えた光源ユニット２４と、投影レンズ２２および光源ユニット２４を保持するホルダ２８とを有する。投影レンズ２２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であって、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置されている。投影レンズ２２は、その後側焦点Ｆを含む後側焦点面上の像を、灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影するように構成されている。投影レンズ２２は、その周縁部がホルダ２８の前端環状溝部に保持されている。

光源ユニット２４は、光源２６が光軸Ａｘ方向前方を向くようにして、投影レンズ２２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された状態で、ホルダ２８の後端側に保持されている。そして、光源ユニット２４は、光源２６から投影レンズ２２へ向けて直接光照射を行うようになっている。ホルダ２８は図示しない支持部材を介して、ランプボディ１２に取り付けられている。

図２は、ハイビーム用灯具２０Ｈの光源ユニット２４の概略図である。

光源ユニット２４は、光源２６と、支持プレート３０と、放熱板３２とを有する。光源２６は、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子からなり、支持プレート３０の前方側表面にその発光面が光軸Ａｘ方向前方を向くようにして固定されている。光源２６は、その中心点が投影レンズ２２の後側焦点Ｆよりも下方に位置するように配置されている。また、光源２６は、第１個別光源２６ａ、第２個別光源２６ｂ、第３個別光源２６ｃの３つの個別光源に分割されている。これらの個別光源は、後述する照射制御部４４によって独立して発光強度が制御可能である。第１個別光源２６ａ〜第３個別光源２６ｃは、いずれも略矩形形状であり、水平一列に互いに隣接するようにして配置されている。さらに、第１個別光源２６ａおよび第３個別光源２６ｃは、第２個別光源２６ｂよりも左右方向に大きくなっている。そして、光軸Ａｘ上に第２個別光源２６ｂが配置され、正面から見てその右側に第１個別光源２６ａ、左側に第３個別光源２６ｃが配置されている。

放熱板３２は、光源２６から発せられる熱を放散させるための部材であり、支持プレート３０の車両後方側表面に保持されている。光源ユニット２４は、支持プレート３０を介してホルダ２８に固設されている。

図３は、車両用前照灯１０によって形成される配光パターンを説明するための図である。図３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、自車前方を透視的に見て示す図に、車両用前照灯１０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ロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを重ねて示す図である。また、図３には、センターラインＣＬ、自車線側ラインＭＲＬ、対向車線側ラインＯＲＬが図示されている。自車線側ラインＭＲＬ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ＣＬおよび対向車線側ラインＯＲＬは、Ｈ−Ｖ点から右下方向に延びている。

ロービーム用配光パターンＰＬは、ロービーム用灯具２０Ｌからの照射光により形成される。図３に示すロービーム用配光パターンＰＬ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って、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有している。カットオフラインＣＬ１は、車両用前照灯１０のＶ−Ｖ線よりも右側に、対向車線側カットオフラインとして水平方向に延びるようにして形成されている。カットオフラインＣＬ２は、Ｖ−Ｖ線よりも左側に、自車線側カットオフラインとしてカットオフラインＣＬ１よりも高い位置で水平方向に延びるようにして形成されている。そして、カットオフラインＣＬ３は、カットオフラインＣＬ２におけるＶ−Ｖ線側の端部とカットオフラインＣＬ１のＶ−Ｖ線側の端部とをつなぐ斜めカットオフラインとして形成されている。カットオフラインＣＬ３は、カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点から左斜め上方へ４５°の傾斜角で延びている。

ハイビーム用配光パターンＰＨは、ハイビーム用灯具２０Ｈからの照射光により形成される。このハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬに対して、付加的に形成されるようになっている。

図３に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨの配光領域は、略矩形形状で水平一列に配置された第１分割領域ＰＨａ〜第３分割領域ＰＨｃに分割されている。第１分割領域ＰＨａは第１個別光源２６ａからの照射光によって形成され、第２分割領域ＰＨｂは第２個別光源２６ｂからの照射光によって形成され、第３分割領域ＰＨｃは第３個別光源２６ｃからの照射光によって形成される。第２分割領域ＰＨｂは、ハイビーム用配光パターンＰＨの中央部に配置され、自車正面に向かってその右側に第１分割領域ＰＨａ、左側に第３分割領域ＰＨｃが配置されている。第２分割領域は、主にＨ−Ｖ点を含む自車線および対向車線の遠方の領域を覆っており、第１分割領域ＰＨａは、主に遠方の対向車線より外側の領域を覆っており、第３分割領域ＰＨｃは、主に遠方の自車線より外側の領域を覆っている。そして、ロービーム用配光パターンＰＬの照射時に、第１分割領域ＰＨａ〜第３分割領域ＰＨｃを、照射光度を調節するとともに選択的にロービーム用配光パターンＰＬに対して付加することにより、車両の走行先路面の視認性を高めた特殊な配光パターンを形成することができる。

図４は、本実施形態に係る車両用前照灯システム１００を説明するための機能ブロック図である。

車両用前照灯システム１００は、運転者によるライトスイッチ（図示せず）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。このような手動で配光パターンを制御するモードを、「手動モード」と称する。例えば運転者がロービームを選択した場合、照射制御部４４はロービーム用灯具２０Ｌの光源バルブ２１を点灯させ、ロービーム用配光パターンＰＬを照射する。また、運転者からハイビーム照射の指示があった場合、照射制御部４４は、光源バルブ２１に加えてハイビーム用灯具２０Ｈの第１個別光源２６ａ〜第３個別光源２６ｃを点灯させ、ロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを照射する。

また、車両用前照灯システム１００は、ライトスイッチの操作によらず、自車前方の前方車を検出して、該前方車にグレアを与えないようハイビーム用配光パターンを変化させることができる。このようにハイビーム用配光パターンを制御するモードを、「ハイビーム可変モード」と称する。

車両用前照灯システム１００は、上述した車両用前照灯１０と、車両用前照灯１０を制御するための制御装置５０と、車両前方を撮像する撮像装置としてのカメラ４０と、自車の位置情報を取得するナビゲーションシステム６０とを備える。

本実施形態において、制御装置５０は、受信部５１と、道路情報取得部５２と、前方車情報生成部５３と、記憶部５４と、照射制御部５５とを備える。

受信部５１は、カメラ４０により撮像された車両前方の画像情報を受信する。受信部５１により受信された画像情報は、道路情報取得部５２と前方車情報生成部５３に送られる。

道路情報取得部５２は、車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報を取得する。具体的には、「車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報」とは、路面に存在する信号機、デリニエータ、道路標識などである。

本実施形態においては、基本的に、カメラ４０からの画像情報から、前方車の灯具からの光によって形成される高輝度の光点を検出することで、前方車の位置を取得する。従って、信号機が発する光や、デリニエータや道路標識からの反射光は、前方車を検出する際に障害となる可能性がある。

さらに、該道路情報には、路面形状、路面のアップダウン、センタラインなどの路面上のラインの濃さなどが含まれてもよい。路面形状の変化や路面のアップダウンが大きい場合、前方車を検出する際に障害となる可能性がある。また、路面上のラインを基に路面形状を認識し、この路面形状を利用して前方車の検出を行っている場合には、ラインが薄くなっていると正確に路面形状を認識できず、前方車の検出に支障を及ぼすおそれがある。本実施形態に係る車両用前照灯システム１００は、このような「車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報」を前方車の検出に利用する。

道路情報取得部５２は、昼間走行中にカメラ４０により撮像された画像情報に基づいて、上述のような道路情報を取得する。昼間走行中に撮像された画像を用いて画像認識を行うことにより、信号機やデリニエータの位置情報や、路面上のラインの濃さなどの情報を好適に取得することができる。

道路情報取得部５２により取得された道路情報は、ナビゲーションシステム６０からの自車の位置情報と関係づけられて、記憶部５４に記憶される。

前方車情報生成部５３は、カメラ４０により撮像された画像情報および記憶部５４に記憶された道路情報に基づいて、前方車情報を生成する。前方車情報とは、具体的には、前方車の位置情報（例えば角度座標［右１０度、上方５度］の位置に前方車が存在することを示す情報）である。

前方車情報生成部５３には、受信部５１からの車両前方の画像情報とともに、ナビゲーションシステム６０から自車の位置情報が入力される。前方車情報生成部５３は、該位置情報を基に、記憶部５４に記憶された対応する位置の道路情報を読み出す。そして、前方車情報生成部５３は、読み出した道路情報を参照しつつ、車両前方の画像情報を基に前方車の検出処理を行う。

具体的な検出処理の一例を説明すると、前方車情報生成部５３は、車両前方の画像中に含まれる所定の輝度以上の光点を全て検出する。そして、読み出した道路情報と比較して、例えば信号機やデリニエータからの光による光点を除外する。このような処理を行うことで、前方車に対応する光点の候補が減少するので、前方車の検出精度が向上する。前方車の検出方法には、種々の方法が存在するが、例えば、所定の間隔で水平に並んだ一対の高輝度光点が検出されれば、該光点を前方車であると判定する、といった手法を用いることができる。なお、自車が初めて走行する道路の場合には、記憶部にはその道路に関する道路情報は存在しないことになる。したがって、この場合、前方車情報生成部５３は、カメラ４０により撮像された車両前方の画像に基づいて、前方車情報を生成する。

前方車情報生成部５３により検出された前方車の情報は、照射制御部５５に送られる。照射制御部５５は、前方車情報生成部５３により生成された前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御する。照射制御部５５は、検出された前方車が図３に示す第１分割領域ＰＨａ〜第３分割領域ＰＨｃに存在しているか否か判定する。照射制御部５５は、ハイビーム照射時において、前方車が第１分割領域ＰＨａ〜第３分割領域ＰＨｃに存在している場合、前方車が存在する分割領域にハイビームが照射されないよう、対応する個別光源を消灯する。あるいは、照射制御部５５は、前方車が存在する分割領域へのハイビームの強度が低下するよう、対応する個別光源の発光強度を低下させる。これにより、前方車に与えるグレアを回避または少なくとも低減できる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用前照灯システム１００によれば、昼間走行中に撮像された画像情報に基づき取得した道路情報と、夜間走行中に撮像した画像情報とに基づいて前方車の位置情報を生成することで、前方車の検出精度を向上できる。そして、該前方車情報に応じて車両用前照灯１０の照射範囲を制御することで、前方車にグレアを与え難くすることができる。

道路情報は、時間の経過とともに変化する可能性がある。従って、前方車情報生成部５３は、記憶部５４に蓄積された道路情報が古い場合、その道路情報を参照せずに、前方車情報を生成してもよい。

上述の実施形態において、照射制御部５５は、前方車情報生成部５３からの前方車情報に加え、道路情報に応じて車両前方への光の照射範囲を制御してもよい。

例えば、街路灯や信号機の数が多いという道路情報がある場合、照射制御部５５は、ハイビーム可変モードを中止し、ロービーム用配光パターンＰＬが照射されるよう車両用前照灯１０を制御してもよい。これは、街路灯や信号機の数が多い場合には、前方車の誤検出の可能性が高くなるからである。また、街路灯や信号機の数が多い場合には、明るい市街地を走行している可能性が高く、そのような市街地においては、そもそも明るいのでハイビーム可変制御が不要であるからである。

また、例えば、トンネルが存在するという道路情報がある場合、照射制御部５５は、ハイビーム可変モードを中止し、ロービーム用配光パターンＰＬが照射されるよう車両用前照灯１０を制御してもよい。これは、トンネル内においてはトンネルの壁面による反射光により、前方車の誤検出の可能性が高くなるからである。

図５は、本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯システム１００を説明するための機能ブロック図である。

図５に示す車両用前照灯システム１００は、カメラ４０やナビゲーションシステム６０からの情報に基づいて、前方車を検出する前方車検出装置７０を備える。この前方車検出装置７０は、受信部５１と、道路情報取得部５２と、前方車情報生成部５３と、記憶部５４とを備える。そして、制御装置５０が備える照射制御部５５は、前方車情報生成部５３により生成された前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御する。車両用前照灯システム１００は、この図５のような構成をとってもよい。

図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る車両用前照灯システム１００を説明するための図である。

図６に示す車両用前照灯システム１００においては、自車両８０の外部に存在するデータセンター８２に道路情報を記憶する記憶部５４が設けられている。そして、自車両８０は、無線通信を行う通信部８６を備えており、道路情報取得部５２は、通信部８６を介して、データセンター８２の記憶部５４から道路情報を取得する。この道路情報は、道路情報取得部５２内のメモリに保持しておき、前方車情報生成部５３からの要求に応じて前方車情報生成部５３に提供してもよいし、車両位置に応じてリアルタイムに記憶部５４から取得し、前方車情報生成部５３に提供してもよい。

また、道路情報取得部５２は、昼間走行中にカメラ４０が撮像した画像に基づいて道路情報を取得し、通信部８６を介して道路情報をデータセンター８２の記憶部５４に書き込んでもよい。これにより、記憶部５４に記憶された道路情報を適宜更新することができる。

図６に示すように、データセンター８２の記憶部５４は、他車両８４からも道路情報が書き込まれる構成としてもよい。このように、複数の車両により道路情報を共有することで、自車が初めて走行する道路であっても、道路情報を参照して前方車の検出を行うことができる。

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。

上述の実施形態では、ハイビーム用配光パターンＰＨを３つの分割領域に分割した場合を例示したが、分割領域の数は３つに限られない。

１０ 車両用前照灯、 ４０ カメラ、 ５０ 制御装置、 ５１ 受信部、 ５２ 道路情報取得部、 ５３ 前方車情報生成部、 ５４ 記憶部、 ５５ 照射制御部、 ６０ ナビゲーションシステム、 ７０ 前方車検出装置、 ８０ 自車両、 ８２ データセンター、 ８６ 通信部、 １００ 車両用前照灯システム。

Claims (3)

1. 車両前方の画像情報を受信する受信部と、
   昼間走行中に撮像された画像情報に基づき、車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報を取得する道路情報取得部と、
   夜間走行中に撮像された画像情報と、前記道路情報取得部により取得された道路情報とに基づいて前方車情報を生成する前方車情報生成部と、
   生成された前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御する照射制御部と、
   を備え、
   前記前方車情報生成部は、夜間走行中に撮像された画像中に含まれる所定の輝度以上の光点から道路情報に対応する光点を除外し、残りの光点に基づいて前方車情報を生成することを特徴とする車両用前照灯の制御装置。
2. 前記照射制御部は、さらに前記道路情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯の制御装置。
3. 車両前方を撮像する撮像装置と、
   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、
   昼間走行中に前記撮像装置により撮像された画像情報に基づき、車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報を取得する道路情報取得部と、
   夜間走行中に前記撮像装置により撮像された画像情報と、前記道路情報取得部により取得された道路情報とに基づいて前方車情報を生成する前方車情報生成部と、
   生成された前方車情報に応じて、前記車両用前照灯の照射範囲を制御する照射制御部と、
   を備え、
   前記前方車情報生成部は、夜間走行中に撮像された画像中に含まれる所定の輝度以上の光点から道路情報に対応する光点を除外し、残りの光点に基づいて前方車情報を生成することを特徴とする車両用前照灯システム。

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