JP6068070B2 - 車両用前照灯の点灯制御装置、車両用前照灯システム - Google Patents

車両用前照灯の点灯制御装置、車両用前照灯システム Download PDF

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Description

本発明は、車両の前照灯による照射状態を制御する技術に関する。
夜間に車両を走行させる際に、運転者は、基本的に前照灯によりハイビームを照射させることにより車両の前方を確認し、必要に応じてロービームに切り換えるが、切り替えの煩わしさや道路環境によりロービームを用いる場合も多い。このとき、いわゆるカットオフラインより上側に光を照射すると、対向車両や先行車両(以下、これらを「前方車両」という。)にグレアを与えるおそれがある。このため近年では、自車両に搭載されたカメラによって前方車両を撮影して得られる画像を用いて前方車両のランプ(テールランプまたはヘッドランプ)の位置を検出し、前方車両の位置が遮光範囲となるようにしてハイビームの照射パターンを制御する配光制御技術が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、前方車両へのグレアを抑制するとともに歩行者の早期発見や遠方視認性の向上を図ることができる。また、自車両の前方に存在する歩行者を検出してその領域にマーキングライトを照射することで、運転者による歩行者の早期発見を補助する技術も種々提案されている(例えば、特許文献2,3参照)。
上記のようなマーキングライトを照射する方法としては、歩行者の足下の路上へ向けて照射する方法と歩行者の身体へ向けて照射する方法が考えられる。しかし、マーキングライトを歩行者の足下の路上へ向けて照射する場合、運転者に歩行者の存在を認知させることには高い効果が得られるが歩行者自体を目視しにくくなる場合がある。他方で、マーキングライトを歩行者の身体へ向けて照射する場合、歩行者を目視しやすくなるが、その歩行者の周囲にもハイビームが照射されている場合には運転者に対して歩行者の存在を認知させる効果が低くなる。これに対して、マーキングライトの光強度をより高めることも考えられるが歩行者に過度のグレアを与えてしまうために好ましくない。
特許第4624257号公報 特開2006−159928号公報 特開2008−120162号公報
本発明に係る具体的態様は、歩行者へ過度のグレアを与えることなく歩行者の存在を認知させる効果を高めることが可能な配光制御技術を提供することを目的の1つとする。
本発明に係る一態様の車両用前照灯の点灯制御装置は、車両用前照灯による光照射状態を制御するための点灯制御装置であって、(a)カメラにより撮影される自車両の前方の画像に基づいて歩行者を検出する歩行者検出部と、(b)自車両の進行方向における当該自車両と歩行者との相対的な位置関係を判定する歩行者相対位置判定部と、)歩行者検出部によって検出される歩行者の位置に基づいて、歩行者の存在する第1領域と当該第1領域よりも下方側の第2領域の間で第2領域から第1領域へ向けて段階的又は連続的に変化させて光の照射範囲を設定する光照射範囲設定部と、()光照射範囲設定部によって設定される光の照射範囲に対応した制御信号を生成して車両用前照灯へ出力する配光制御部を備え、(e)第1領域は、歩行者の少なくとも下半身を含む領域であり、第2領域は、歩行者の足下に延びる領域であり、(f)光照射範囲設定部は、歩行者相対位置判定部によって判定される歩行者の位置が、歩行者と自車両とが所定条件を満たして相対的に遠い場合に第2領域から第1領域へ向けて段階的又は連続的に変化させて光の照射範囲を設定し、歩行者と自車両とが所定条件を満たして相対的に近い場合には第2領域のみに光の照射範囲を設定する、車両用前照灯の点灯制御装置である。
上記構成によれば、歩行者の足下の路上から歩行者の身体へ向けて段階的または連続的に照射範囲が変化するようにして光が照射される。これにより、歩行者の存在を認知させることと歩行者自体を目視させることを両立させることが可能となり、歩行者の存在を認知させる効果を高めることができる。また、歩行者の身体に対して光を照射した状態が継続しないので、仮に光強度を高めたとしても歩行者に過度のグレアを与えることがない。また、歩行者が自車両から近い場合には歩行者の身体に光が照射されることがないため、歩行者へ過度のグレアを与えることがない。また、歩行者が自車両から近い場合にこの歩行者の足下へ延びるラインビームを形成することができる。
上記の点灯制御装置において、光照射範囲設定部は、第領域に対応して光の照射範囲を設定し、所定時間が経過した後に第1領域と第2領域の各一部にわたって光の照射範囲を設定し、更に所定時間が経過した後に第領域に対応して光の照射範囲を設定することが好ましい。
これによれば、歩行者の足下の路上に光を照射した状態から歩行者の身体に光を照射した状態までの間をよりスムーズに移行させることが可能となり、ちらつきや煩わしさを運転者と歩行者へ与えることがない。
上記の点灯制御装置において、光照射範囲設定部は、第領域に対応して光の照射範囲を設定し、所定時間が経過した後に第領域に対応して光の照射範囲を設定することも好ましい。
これによれば、少なくとも歩行者の足下の路上に光を照射した状態から歩行者の身体に光を照射した状態へ2段階で直接的に移行させることが可能となり、運転者が歩行者を目視するタイミングを図りやすくなる。
上記の点灯制御装置において、歩行者相対位置判定部は、カメラにより撮影される画像内における歩行者の上下方向の位置に基づいて自車両と歩行者との相対的な位置関係を判定することも好ましい。
上記の点灯制御装置において、歩行者相対位置判定部は、カメラにより撮影される画像内における歩行者の画像の大きさの何れかに基づいて自車両と歩行者との相対的な位置関係を判定することも好ましい。
上記の点灯制御装置において、歩行者と自車両の間の距離が80mまでの範囲である場合に当該歩行者と当該自車両とが相対的に近いと判定され、当該距離が80mを超える範囲である場合に当該歩行者と当該自車両とが相対的に遠いと判定されることも好ましい。
上記により、画像に基づいて歩行者と自車両の相対的な位置関係を好適に判定できる。
本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、上記した車両用前照灯の点灯制御装置と、この点灯制御装置によって制御される車両用前照灯を含んで構成される。
これにより、歩行者へ過度のグレアを与えることなく歩行者の存在を認知させる効果を高めることが可能な車両用前照灯システムが提供される。
図1は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。 図2(A)は、ランプユニットの構成例を示す模式図である。図2(B)は、ンプユニットの光学的な構成を示す模式図である。 図3は、ランプユニットを用い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4は、自車両からの相対的な距離を説明するための図である。 図5(A)〜図5(D)は、配光制御の具体例を示す模式図である。 図6は、一実施形態の車両用前照灯システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。 図7(A)、図7(B)は、配光制御の具体例を示す模式図である。 図8は、他の実施形態の車両用前照灯システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。図1に示す車両用前照灯システムは、自車両の前方の空間(対象空間)を撮像して得られる画像に基づいて配光パターンを設定して光照射を行うものであり、カメラ10、車両/歩行者検出部11、制御部12、一対のランプユニット20R、20Lを含んで構成されている。なお、カメラ10、車両/歩行者検出部11および制御部12が点灯制御装置に相当し、各ランプユニット20R、20Lが車両用前照灯に相当する。
カメラ10は、自車両の所定位置(例えば室内バックミラー付近)に設置されており、自車両の前方の空間を撮影し、その画像(画像データ)を出力する。
車両/歩行者検出部11は、カメラ10から出力される画像データを用いて所定の画像処理を行うことにより、前方車両の位置および歩行者の位置をそれぞれ検出し、それぞれの位置情報を制御部12へ出力する。ここでいう「前方車両」とは、先行車両または対向車両である。この車両/歩行者検出部11は、例えばCPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現される。この車両/歩行者検出部11は、例えばカメラ10と一体に構成されている。なお、車両/歩行者検出部11の機能は制御部12において実現されてもよい。
制御部12は、例えばCPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現されるものであり、機能ブロックとしての歩行者相対位置判定部13、光照射範囲設定部14および配光制御部15を備える。
歩行者相対位置判定部13は、車両/歩行者検出部11によって検出される歩行者の位置に応じて、自車両を基準にした歩行者の相対的な位置が相対的に近い第1領域に存在するか相対的に遠い第2領域に存在するかを判定する。
光照射範囲設定部14は、車両/歩行者検出部11によって検出される歩行者および前方車両の各位置に応じた光照射範囲を設定する。具体的には、光照射範囲設定部14は、前方車両の存在する領域を光の非照射範囲としてそれ以外を光の照射範囲として設定する。また、光照射範囲設定部14は、歩行者の存在する領域をその上下方向における一部分ずつを段階的に光の照射範囲として設定する。この段階的に光の照射範囲を設定する際には、上記した歩行者の相対的な位置に応じて異なるパターンで光の照射範囲が設定される。
配光制御部15は、光照射範囲設定部14によって設定される光の照射範囲/非照射範囲に基づいてその配光パターンに応じた配光制御信号を生成し、各ランプユニット20R、20Lへ出力する。
ランプユニット20Rは、自車両の前方右側に設置され、自車両の前方を照らす光を照射するために用いられるものであり、LED点灯回路21およびマトリクスLED22を有する。同様に、ランプユニット20Lは、自車両の前方左側に設置され、自車両の前方を照らす光を照射するために用いられるものであり、LED点灯回路21およびマトリクスLED22を有する。
LED点灯回路21は、配光制御部17から出力される制御信号に基づいて、マトリクスLED22に含まれる複数のLED(発光ダイオード)に対して駆動信号を供給することにより、各LEDを選択的に点灯させる。
マトリクスLED22は、マトリクス状に配列された複数のLEDを備えており、LED点灯回路21から供給される駆動信号に基づいて複数のLEDが選択的に点灯する。このマトリクスLED22は、複数のLEDをそれぞれ独立に点灯させ、かつその照射強度(明るさ)を制御することが可能である。
なお、図1においては図示を省略しているが、車速が速い場合の精度向上や遠方視認性の向上、カメラによる検知精度の向上を図るために近赤外線ランプをさらに用いてもよい。その場合には、カメラ10としても近赤外線カメラを用いる必要がある。また、歩行者検知用に遠赤外線カメラを用いてもよく、その場合には、車両のバンパー内など車両外に遠赤外線カメラを設置すればよい。
図2(A)は、ランプユニットの構成例を示す模式図である。また、図2(B)は、ランプユニットの光学的な構成を示す模式図である。図2(A)に示すランプユニット20R(または20L)は、ハイビーム部とロービーム部が一体化されたハイ/ロービーム部24を備える。ハイ/ロービーム部24は、上記したマトリクスLED22とその前面に配置されたレンズ23を備えており、マトリクスLED22から出射する光がレンズ23によって前方へ投影されることでハイビーム、ロービーム等が形成される。ここでは10行30列のLEDを備えるマトリクスLED22を想定している。
図3は、図2(A)に示したランプユニットを用い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に示す配光パターンは、全体として10行30列の領域に分割されており、相対的に上側に配置されたハイビーム領域101と、相対的に下側に配置されたロービーム領域102を含んでいる。自車両110の前方の左右にそれぞれ取り付けられたランプユニット20R、20Lにより、これら10行30列の領域に対して選択的に光照射が行われる。また、ハイビーム領域101とロービーム領域102との境界はカットオフライン103と呼ばれる(図中、点線で示す)。本例のカットオフライン103は、水平方向の略中央において段差を有しており、この段差より左側が右側よりも相対的にラインが高くなっている。このカットオフライン103は、概ね、前方車両111の上側よりも低い位置になり、かつ歩行者112の上半身(特に頭部)よりも低い位置となるようにその高さが設定される。また、歩行者112の存在する位置を含んだ所定領域(例えば、2列分)は、第1領域121として設定され、かつこの第1領域121の下方側には第2領域122が設定される。本実施形態では、これら第1領域121と第2領域122の間で段階的または連続的に変化するようにして光が照射される。本例では第1領域121と第2領域122が同じ幅に設定されており、かつ両者が上下方向に繋がって連続している。
図4は、自車両からの相対的な距離を説明するための図である。例えば本実施形態では、自車両110の車幅方向の中心位置から20°(deg)の角度で広がる領域(カメラ10による画角に対応して決まる領域)において、自車両110からの相対的距離が30m〜80mの範囲を「領域1」とし、自車両110からの相対的距離が80m〜150mの範囲を「領域2」と設定する。上記した歩行者相対位置判定部13は、歩行者の相対的な位置が領域1、領域2のいずれに存在するか、あるいはいずれにも存在しないかを判定する。判定の具体的な方法としては、例えば車両/歩行者検出部11によって検出される歩行者の位置がカメラ10に撮影された画像内のどの位置にあるかを求めることで判定できる。具体的には、歩行者の相対的な位置が自車両110に近ければ画像内における下側に歩行者が存在し、遠ければ画像内における上側に歩行者が存在するので、画像内における歩行者の位置を検出することで歩行者が領域1、領域2のいずれに存在するかを判定できる。あるいは、歩行者の相対的な位置が近いほど歩行者の画像が大きく、遠いほど歩行者の画像が小さくなるので、歩行者の画像の大きさ(面積)に基づいて判定することもできる。
図5(A)〜図5(D)は、配光制御の具体例を示す模式図である。なお、各図においてはロービームやハイビームの照射/非照射の図示を省略する。例えば、各図に示すように前方車両111の左側に歩行者112が検出されている場合においては、まず図5(A)に示すように歩行者112の存在する第1領域121の下方側の第2領域122に光が照射される。図示の例では歩行者112の足下へ延びるラインビームが形成された様子が示されている。その後、歩行者の存在する第1領域121の下方側の第2領域122から上方側の第1領域121へ向かって段階的に光の照射範囲が変更される。具体的には、図5(B)に示すように第1領域121と第2領域122の双方にまたがって歩行者112の足下から下半身側までに対応する領域に光が照射される。次いで、図5(C)に示すように第1領域121と第2領域122の双方にまたがって歩行者112の頭部から足下までに対応する領域に光が照射される。最終的には図5(D)に示すように歩行者112の全身に対応する第1領域121に光が照射される。図5(A)に示す状態から図5(D)に示す状態まで光の照射範囲が変化するのに要する時間は、例えば1秒間程度である。このため、実質的には、運転者等には光の照射範囲がスムーズに連続して変化しているように認識され得る。それにより、ちらつきや煩わしさを運転者や歩行者へ与えることがない。
次に、上記した図5(A)〜図5(D)に示したような配光制御を実現するための本実施形態の車両用前照灯システムの動作について詳細に説明する。図6は、車両用前照灯システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。
カメラ10により撮影される自車両の前方の画像に基づいて、車両/歩行者検出部11により歩行者の位置が検出される(ステップS11)。
次に、歩行者相対位置判定部13は、歩行者の位置が自車両に対して相対的に近い領域1(図4参照)に存在するか否かを判定する(ステップS12)。
歩行者の位置が領域1に存在しない場合に(ステップS12;NO)、歩行者相対位置判定部13は、歩行者の位置が自車両に対して相対的に遠い領域2(図4参照)に存在するか否かを判定する(ステップS13)。
歩行者の位置が領域2に存在すると判定された場合に(ステップS13;YES)、光照射範囲設定部14は、現在設定されている点灯パターン、すなわち以前の点灯制御機会において設定された点灯パターンが歩行者の全身に対応する第1領域121へ光を照射するものである「パターン4」(図5(D)参照)であるか否かを判定する(ステップS14)。
点灯パターンが「パターン4」ではない場合に(ステップS14;NO)、光照射範囲設定部14は、歩行者の足下の路上に対応する第2領域122へ光を照射するものである「パターン1」(図5(A)参照)に対応するように光照射範囲を設定する。これに対応して配光制御部15は、「パターン1」に対応する配光制御信号を生成して各ランプユニット20R、20Lへ出力する(ステップS15)。この制御信号に基づいて各光学ユニット20R、20Lが動作することにより「パターン1」の配光パターンが実現される。
光照射範囲設定部14は、「パターン1」の光照射範囲を設定してから所定時間、本例では0.5秒間が経過したか否かを判定する(ステップS16)。この時間が経過するまでは(ステップS16;NO)、「パターン1」の光照射範囲が変更されず、これに対応した配光制御信号の生成・出力が継続される。
所定時間が経過した場合には(ステップS16;YES)、光照射範囲設定部14は、第1領域121と第2領域122の双方の各一部にわたり歩行者の足下から下半身側までに対応する領域に光を照射するものである「パターン2」(図5(B)参照)に対応するように光照射範囲を設定する。これに対応して配光制御部15は、「パターン2」に対応する配光制御信号を生成して各ランプユニット20R、20Lへ出力する(ステップS17)。この制御信号に基づいて各光学ユニット20R、20Lが動作することにより「パターン2」の配光パターンが実現される。
光照射範囲設定部14は、「パターン2」の光照射範囲を設定してから所定時間、本例では0.25秒間が経過したか否かを判定する(ステップS18)。この時間が経過するまでは(ステップS18;NO)、「パターン2」の光照射範囲が変更されず、これに対応した配光制御信号の生成・出力が継続される。
所定時間が経過した場合には(ステップS18;YES)、光照射範囲設定部14は、第1領域121と第2領域122の双方の各一部にわたり歩行者の頭部から足下までに対応する領域に光を照射するものである「パターン3」(図5(C)参照)に対応するように光照射範囲を設定する。これに対応して配光制御部15は、「パターン3」に対応する配光制御信号を生成して各ランプユニット20R、20Lへ出力する(ステップS19)。この制御信号に基づいて各光学ユニット20R、20Lが動作することにより「パターン3」の配光パターンが実現される。
光照射範囲設定部14は、「パターン3」の光照射範囲を設定してから所定時間、本例では0.25秒間が経過したか否かを判定する(ステップS20)。この時間が経過するまでは(ステップS20;NO)、「パターン3」の光照射範囲が変更されず、これに対応した配光制御信号の生成・出力が継続される。
所定時間が経過した場合には(ステップS20;YES)、光照射範囲設定部14は、歩行者の全身に対応する第2領域122に光を照射するものである「パターン4」(図5(D)参照)に対応するように光照射範囲を設定する。これに対応して配光制御部15は、「パターン4」に対応する配光制御信号を生成して各ランプユニット20R、20Lへ出力する(ステップS21)。この制御信号に基づいて各光学ユニット20R、20Lが動作することにより「パターン4」の配光パターンが実現される。
他方で、上記したステップS12において歩行者の位置が領域1に存在していた場合には(ステップS12;YES)、光照射範囲設定部14は、歩行者の足下へ延びるラインビームを照射するものである「パターン1」(図5(A)参照)に対応するように光照射範囲を設定する。これに対応して配光制御部15は、「パターン1」に対応する配光制御信号を生成して各ランプユニット20R、20Lへ出力する(ステップS22)。この制御信号に基づいて各光学ユニット20R、20Lが動作することにより「パターン1」の配光パターンが実現される。
また、上記したステップS13において歩行者の位置が領域2に存在していない場合には(ステップS13;NO)、歩行者が領域1、領域2のいずれにも存在しないということであり歩行者を対象とした光照射が不要であるので、光照射範囲設定部14は、「消灯」に対応するように光照射範囲を設定する。これに対応して配光制御部15は、「消灯」に対応する配光制御信号を生成して各ランプユニット20R、20Lへ出力する(ステップS23)。この制御信号に基づいて各光学ユニット20R、20Lが動作することにより「消灯」の配光パターンが実現される。
ここで、他の実施形態について図7および図8を参照しながら説明する。上記した実施形態では歩行者に対する光照射状態を連続的に変化させていたが、歩行者の足下に延びるラインビームを照射する「パターン1」(図7(A)参照)と、歩行者の全身を照射する「パターン4」(図7(B)参照)の2つの配光パターンのみを実行してもよい。この場合の処理手順は上記した実施形態のフローチャートにおけるステップS17〜ステップS20を省略し、ステップS16の後にステップS21へ移行するように変更すればよく、そのフローチャートは図8に示す通りである。具体的な処理内容については上記実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
以上のような実施形態によれば、歩行者の足下の路上から歩行者の身体へ向けて段階的または連続的に照射範囲が変化するようにして光が照射される。これにより、歩行者の存在を認知させることと歩行者自体を目視させることを両立させることが可能となり、歩行者の存在を認知させる効果を高めることができる。また、歩行者の身体に対して光を照射した状態が継続しないので、仮に光強度を高めたとしても歩行者に過度のグレアを与えることがない。
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した各実施形態では1つのカメラと1つの車両/歩行者検出部を備える場合を例示していたが、歩行者検出用と車両検出用で別々のカメラと検出部が用いられてもよい。
また、上記した実施形態では自車両と歩行者との相対的な位置関係(図4)に基づいて配光制御を行っていたが、自車両の車速に基づいて行ってもよい。
10:カメラ
11:車両/歩行者検出部
12:制御部
13:歩行者相対位置判定部
14:光照射範囲設定部
15:配光制御部
20R、20L:ランプユニット
21:LEDドライバ
22:マトリクスLED
23:レンズ
24:ハイ/ロービーム部
101:ハイビーム領域
102:ロービーム領域
103:カットオフライン
110:自車両
111:前方車両
112:歩行者

Claims (6)

  1. 車両用前照灯による光照射状態を制御するための点灯制御装置であって、
    カメラにより撮影される自車両の前方の画像に基づいて歩行者を検出する歩行者検出部と、
    前記自車両の進行方向における当該自車両と前記歩行者との相対的な位置関係を判定する歩行者相対位置判定部と、
    前記歩行者検出部によって検出される前記歩行者の位置に基づいて、前記歩行者の存在する第1領域と当該第1領域よりも下方側の第2領域の間で前記第2領域から前記第1領域へ向けて段階的又は連続的に変化させて光の照射範囲を設定する光照射範囲設定部と、
    前記光照射範囲設定部によって設定される前記光の照射範囲に対応した制御信号を生成して前記車両用前照灯へ出力する配光制御部と、
    を含み、
    前記第1領域は、前記歩行者の少なくとも下半身を含む領域であり、
    前記第2領域は、前記歩行者の足下に延びる領域であり、
    前記光照射範囲設定部は、前記歩行者相対位置判定部によって判定される前記歩行者の位置が、前記歩行者と前記自車両とが所定条件を満たして相対的に遠い場合に前記第2領域から前記第1領域へ向けて段階的又は連続的に変化させて前記光の照射範囲を設定し、前記歩行者と前記自車両とが所定条件を満たして相対的に近い場合には前記第2領域のみに前記光の照射範囲を設定する
    車両用前照灯の点灯制御装置。
  2. 前記光照射範囲設定部は、前記第領域に対応して前記光の照射範囲を設定し、所定時間が経過した後に前記第1領域と前記第2領域の各一部にわたって前記光の照射範囲を設定し、更に所定時間が経過した後に前記第領域に対応して前記光の照射範囲を設定する、
    請求項1に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
  3. 前記光照射範囲設定部は、前記第領域に対応して前記光の照射範囲を設定し、所定時間が経過した後に前記第領域に対応して前記光の照射範囲を設定する、
    請求項1に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
  4. 前記歩行者相対位置判定部は、前記カメラにより撮影される前記画像内における前記歩行者の上下方向の位置又は当該画像内における前記歩行者の画像の大きさの何れかに基づいて前記自車両と前記歩行者との相対的な位置関係を判定する、
    請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
  5. 前記歩行者と前記自車両の間の距離が80mまでの範囲である場合に当該歩行者と当該自車両とが相対的に近いと判定され、当該距離が80mを超える範囲である場合に当該歩行者と当該自車両とが相対的に遠いと判定される、
    請求項1〜4の何れか1項に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載の車両用前照灯の点灯制御装置と、
    前記点灯制御装置によって制御される車両用前照灯、
    を含む、車両用前照灯システム。
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