JP6251097B2 - 車両用灯具の配光制御装置、車両用前照灯システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具の配光状態を制御するための技術に関する。

車両用灯具として、前方の車両の状態に応じて自車の前照灯の走行灯（ドライビングビーム）の点灯を制御するもの（ＡＤＢ:Adaptive Driving Beam)が知られている。かかる車両用灯具は、前方に車両が存在する場合に、例えばその車両の部分だけ照明がカットされるように自車の前照灯の配光状態を制御する。このような配光制御技術に関する先行技術の一例として、特開２０１３−７９０４４号公報（特許文献１）には、簡素な構成かつ簡単な演算処理によって、前照灯の配光状態を制御し得る配光制御技術が開示されている。この特許文献１に開示される従来技術では、車両の車幅方向の中央位置を基準とした相対的な角度として前方車両の左右の各位置（例えばテールランプ位置）を検出し、これらの角度に基づいて前照灯による光照射範囲を設定している。その際、右側前照灯については前方車両の右位置に対応する角度をそのまま用いて非照射範囲の右端を決定し、左側前照灯については前方車両の左位置に対応する角度をそのまま用いて非照射範囲の左端を決定している。これらの角度は車両の車幅方向の中央位置を基準としたものであるから、これら角度を右側前照灯、左側前照灯の各位置へずらして用いることで、前方車両の右左のそれぞれよりも外側に非照射範囲の右端および左端を設定することができる。それにより、前方車両へグレアを与えることを防止することができる。

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、前方車両の車両長が考慮されていないため、例えば演算に用いる各係数を予め定めるときに想定した車両とは車両長が大きく異なる車両（例えば、大型車両）が前方車両となった場合には、後部座席（前方車両が対向車両の場合）あるいは前部座席（前方車両が先行車両の場合）に対して側方からグレアを与えてしまう可能性がある。

特開２０１３−７９０４４号公報

本発明に係る具体的態様は、簡素な構成によって自車の前照灯による配光状態を制御し、かつ前方車両へのグレアをより低減し得る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配光制御装置は、（ａ）車両用灯具による配光状態を制御するための装置であって、（ｂ）自車両の前方に存在する前方車両を撮像した画像に基づいて前記自車両の略中央を基準とした前記前方車両の右外縁の位置を示す角度θ１と左外縁の位置を示す角度θ２を求めるとともに、前記前方車両と前記自車両との車間距離並びに前記前方車両の見かけ上の車幅を求める前方車両検出部と、（ｃ）前記角度θ１、θ２と前記車間距離と前記見かけ上の車幅に基づいて、前記自車両の右側前照灯による照射範囲を規定する角度α１、α２及び前記自車両の左側前照灯による照射範囲を規定する角度β１、β２を算出する照射範囲算出部と、（ｄ）前記角度α１、α２、β１、β２に基づいて前記配光状態を制御するための配光制御信号を出力する配光制御信号出力部、を有し、（ｅ）前記照射範囲算出部は、前記角度θ１、θ２の差である開き角（θ１−θ２）と、予め設定される係数ｋと、前記前方車両の車両長に相関する係数であって前記車間距離及び前記見かけ上の車幅に基づいて可変に設定される係数ｍと、を用いて、前記角度α１を、θ１＋ｍ（θ１−θ２）を演算して求め、前記角度β２を、θ２−ｍ（θ１−θ２）を演算して求め、前記角度α２を、θ２−ｋ（θ１−θ２）−ｍ（θ１−θ２）を演算して求め、前記角度β１を、θ１＋ｋ（θ１−θ２）＋ｍ（θ１−θ２）を演算して求める、車両用灯具の配光制御装置である。

上記構成では、自車両の略中央を基準として前方車両の左右の外縁位置（例えば、前照灯／尾灯の位置）を角度θ１，θ２として検出し、これらの角度を用いて求められる開き角である（θ１−θ２）を用いた簡単な演算を行うだけで光の照射範囲を設定することができる。このため、高価な演算装置等が不要であり、簡素な構成によって自車の前照灯による配光状態を制御し、かつ前方車両へのグレアをより低減することができる。

上記の配光制御装置において、前記係数ｋが１より小さい値であることが好ましい。

上記の配光制御装置において、前記車両検出部は、前記前方車両と前記自車両との車間距離並びに前記前方車両の見かけ上の車幅も前記画像に基づいて求めることも好ましい。

本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、上記の配光制御装置とこの配光制御装置によって制御される車両用灯具を備える車両用前照灯システムである。

上記構成によれば、簡素な構成によって自車の前照灯による配光状態を制御し、かつ車間距離によらず前方車両へのグレアをより低減することができる。

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、車両用灯具の構成例を示す模式的な正面図である。図２（Ｂ）は、車両用灯具の光学的な構成を示す模式的な側面図である。 図３は、車両角度検出部による処理内容を説明するための図である。 図４は、照射範囲算出部による処理内容を説明するための図である。 図５は、車両用前照灯システムの動作手順を示すフローチャートである。 図６は、車両用前照灯システムによる効果を説明するための模式的な平面図である。

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、配光制御装置１と車両用灯具２を含んで構成されている。配光制御装置１は、カメラ（撮像装置）１１、画像処理部１２、配光制御部１３を含んで構成されている。

カメラ１１は、自車両の前方空間を撮像するためのものであり、車両の所定位置、例えばフロントウィンドウの中央上部に取り付けられる。このカメラ１１により自車両の前方に存在する先行車または対向車（以下、まとめて「前方車両」という。）が撮像され、その画像データがカメラ１１から画像処理部１２へ出力される。

画像処理部１２は、カメラ１１から入力される画像データに対して所定の画像処理を実行することによって、前方車両の左右それぞれのランプ（前照灯あるいは尾灯）の位置を検出する。なお、この画像処理部１２は、カメラ１１と一体化されていてもよい。あるいは、画像処理部１２の機能は配光制御部１３によって実現されてもよい。

配光制御部１３は、画像処理部１２による画像処理結果を取得し、それに基づいて、車両用灯具２へ供給するための配光制御信号を生成するものであり、車両検出部２１、照射範囲算出部２２および配光制御信号出力部２３を含んで構成されている。この配光制御部１３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにおいて所定のプログラムを実行することによって実現される。

車両検出部２１は、画像処理部１２からの画像処理結果に基づいて、自車両の進行方向を基準として前方車両のランプ（前照灯または尾灯）の両端位置の相対的な位置情報を角度として検出する。具体的には、車両検出部２１は、自車両の基準位置（カメラ１１の設置位置に対応）から見た前方車両の右端位置を示す角度θ１と左端位置を示す角度θ２を求める。また、車両検出部２１は、画像処理部１２からの画像処理結果に基づいて、前方車両と自車両との車間距離と前方車両の見かけ上の車幅を検出する。なお、車両検出部２１の機能は上記した画像処理部１２において実現されてもよい。本実施形態では上記した画像処理部１２とこの車両検出部２１が「前方車両検出部」に対応する。

照射範囲算出部２２は、車両検出部２１によって求められた角度θ１、θ２と車間距離並びに見かけ上の車幅に基づいて、自車両の前照灯による照射範囲を定めるためのパラメータを算出する。パラメータの詳細については後述する。

配光制御信号出力部２３は、照射範囲算出部２２によって算出される上記のパラメータに基づいて、車両用灯具２による配光制御に用いるための配光制御信号を生成し、出力する。この配光制御信号を受けた車両用灯具２は、配光制御信号により定まる光の照射範囲を実現するように動作する。

図２（Ａ）は、車両用灯具の構成例を示す模式的な正面図である。また、図２（Ｂ）は、車両用灯具の光学的な構成を示す模式的な側面図である。各図に示すように車両用灯具は、マトリクスＬＥＤ３２とその前面に配置されたレンズ３３を備えており、マトリクスＬＥＤ３２から出射する光がレンズ３３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列に配列された複数のＬＥＤを備えるマトリクスＬＥＤ３２を想定している。マトリクスＬＥＤ３２に含まれる各ＬＥＤを制御して選択的に点消灯させることにより、照射範囲算出部２２によって設定された照射範囲に対応した光を照射することができる。

本実施形態の車両用前照灯システムは上記構成を備えており、次にその動作を説明する。

図３は、車両検出部２１による処理内容を説明するための図である。図３では、自車両１００と前方車両１０１の位置関係が模式的な平面図により示されている。図３に示すように、自車両１００の略中央から進行方向へ向かって基準軸ｏを設定する。また、この基準軸ｏと直交する方向に沿った距離を表す場合には基準軸ｏを挟んで右方向がプラス、左方向がマイナスと設定する。このとき、角度θ１、θ２は、それぞれ、自車両１００の車幅方向のほぼ中央に配置されたカメラ１１によって撮像された前方車両１０１の左右の各端部（本例ではランプ位置）と基準軸ｏとのなす角度として定義される。車両検出部２１は、画像処理部１２による画像処理結果に基づいてこれらの角度θ１、θ２を検出する。

また、自車両１００と前方車両１０１の車間距離については、前方車両のランプ位置が画像内の上下方向においてどのような位置にあるかを検出することによって求められる。具体的には、車間距離が相対的に小さい場合には前方車両のランプ両端位置が画像内の下側に近い位置となり、逆に車間距離が相対的に大きい場合には前方車両のランプ両端位置が画像内の上側に近い位置となる。したがって、画像内の上下方向の位置と実際の車間距離との関係性を予め求めたデータテーブルを参照するか、又は、所定の関係式を用いる等によって、画像から車間距離の推定値を求めることができる。また、前方車両の車幅については、左右の各ランプ位置の間の距離として求められる。すなわち、ここで求められる車幅は自車両からの見かけ上の車幅であって、実際の車幅ではない。

なお、図３に示すように、以下の説明においては、自車両１００の車幅（本例では前照灯の相互間距離）をＡと定義し、自車両１００と前方車両１０１の車間距離をＢと定義し、基準軸ｏから前方車両１０１の右端（自車両１００から見た見かけ上の右端）までの距離（横ずれ量）をＣと定義し、前方車両１０１の車幅をＤと定義する。例えば本実施形態では、距離Ｂについては自車両１００の前照灯の位置から前方車両１０１の尾灯（又は前照灯）の位置まで距離をもって距離Ｂと定義され、また、横ずれ量Ｃについては自車両１００の略中央（基準軸ｏ）から前方車両１０１の右側前照灯（自車両１００から見た見かけ上の右側前照灯）までの距離をもって横ずれ量Ｃと定義される。

図４は、照射範囲算出部２２による処理内容を説明するための図である。自車両１００の右側前照灯による光が前方車両１０１に照射されないように設定される光の非照射範囲の右側端と基準軸ｏとのなす角度をα１とし、左側端と基準軸ｏとのなす角度をα２とする。同様に、自車両１００の左側前照灯による光が前方車両１０１に照射されないように設定される光の非照射範囲の右側端と基準軸ｏとのなす角度をβ１とし、左側端と基準軸ｏとのなす角度をβ２とする。照射範囲算出部２２は、車両検出部２１によって検出された角度θ１、θ２に基づいてこれらの角度（非照射角度）α１、α２、β１、β２を算出する。これらの角度α１、α２、β１、β２は、前方車両１０１が先行車であればその側面鏡、前方車両１０１が対向車であればその車室内をそれぞれ照射しないような値に設定される。

まず、角度α２、β１については、角度検出部によって検出される角度θ１、θ２と、車間距離Ｂならびに見かけ上の車幅Ｄ’を用いてそれぞれ以下のように設定される。
α２＝θ２−ｋ（θ１−θ２）−ｍ（θ１−θ２） ・・・（１）
β１＝θ１＋ｋ（θ１−θ２）＋ｍ（θ１−θ２） ・・・（２）

ここで、各計算式における係数ｋは、自車両１００の右前照灯による光の照射範囲を削除する左側端と前方車両１０１の端部との距離Ｌが所望の値となり、自車両１００の左前照灯による光の照射範囲を削除する右側端と前方車両１０１の端部との距離Ｑも所望の値となるようにそれぞれ設定される。また、各計算式における係数ｍは、車間距離Ｂおよび見かけ上の車幅Ｄ’に応じて決まる可変の係数であって、前方車両の車両長に対応して増減する係数である。この係数ｍについては、予め用意しておいたデータテーブルを参照するか、又は予め用意しておいた関係式を用いることによって求められる。具体的には、同じ車間距離Ｂであれば、見かけ上の車幅Ｄ’が大きいほど前方車両が実際に大きく車両長も大きいと推定され、逆に見かけ上の車幅Ｄ’が小さいほど前方車両が実際に小さく車両長も小さいと推定される。したがって、車間距離Ｂと車幅Ｄ’の各値に応じて推定される車両長をデータテーブルとして用意しておけばよい。係数ｋ、ｍは、車間距離Ｂとそのときに認識した見かけ上の車幅Ｄ’の変数だといえる（Ｄ’はＤから推定）。式で係数ｋ、ｍを算出する場合、前方車両が遠くにいればいるほど、見かけ上の車幅の大きさはほぼ変わらなくなり、車間距離が支配的になると考えられる。また、前方車両が近くにいればいるほど、見かけ上の車幅の大きさが支配的になると考えられる。車間距離Ｂと車幅Ｄ’の２次元配列をもつ場合でも、上記のような関係をもっていることが好ましい。

上記した開き角（θ１−θ２）の値は、自車両１００と前方車両１０１の距離Ｂと、自車両１００と前方車両１０１の横ずれ量Ｃと、前方車両１０１の実際の車幅Ｄのそれぞれの大きさに応じて変化する。このため、開き角（θ１−θ２）を用いて角度θ１、θ２を補正することで、車間距離Ｂ、横ずれ量Ｃ、車幅Ｄを直接的に計測しなくともこれらの大きさに応じて角度α２、β１を可変に設定し、適切な光の照射範囲を設定することが可能になる。

具体的には、図４に示す配置を前提にすると、自車両１００の右前照灯による光の照射範囲を削除する左側端と前方車両１０１の端部との距離Ｌは以下の計算式によって表すことができる。
Ｌ＝Ａ／２＋Ｄ＋Ｂ×tan(α２)−Ｃ
＝Ａ／２＋Ｄ＋Ｂ×tan(θ２−ｋ(θ１−θ２))−Ｃ ・・・（３）
ここで、角度θ１、θ２は以下のように表すことができる。
θ１＝arctan(Ｃ／Ｂ)
θ２＝arctan((Ｃ−Ｄ)／Ｂ)

よって、これらの角度θ１、θ２を（３）式に代入し、かつＬとして好ましい値（例えば０．３ｍ）を設定すれば、（３）式に基づいて係数ｋを求めることができる。例えば、自車両１００の車幅Ａを１ｍに設定し、距離Ｂを５ｍ〜３００ｍの間で可変に設定し、横ずれ量Ｃを−１ｍ〜＋５０ｍの間で可変に設定し、前方車両１０１の車幅Ｄを１ｍ〜２ｍの間で可変に設定し、距離Ｌが０．３ｍ以上となるような係数ｋの値をシミュレーションすると、上記の（１）式における係数ｋを０．７〜０．９程度、より好ましくは０．８程度の値に設定することで角度α２として妥当な値を得られる。

同様に、図４に示す配置を前提にすると、自車両１００の左前照灯による光の照射範囲を削除する右側端と前方車両１０１の端部との距離Ｑは以下の計算式によって表すことができる。
Ｑ＝−Ａ／２＋Ｂ×tan(β１)−Ｃ
＝−Ａ／２＋Ｂ×tan(θ１＋ｋ(θ１−θ２))−Ｃ ・・・（４）
ここで、上記のように角度θ１、θ２は以下のように表すことができる。
θ１＝arctan(Ｃ／Ｂ)
θ２＝arctan((Ｃ−Ｄ)／Ｂ)

よって、これらの角度θ１、θ２を（４）式に代入し、かつＬとして好ましい値（例えば０．３ｍ）を設定すれば、（４）式に基づいて係数ｋを求めることができる。例えば、自車両１００の車幅Ａを１ｍに設定し、距離Ｂを５ｍ〜３００ｍの間で可変に設定し、横ずれ量Ｃを−１ｍ〜＋５０ｍの間で可変に設定し、前方車両１０１の車幅Ｄを１ｍ〜２ｍの間で可変に設定し、距離Ｌが０．３ｍ以上となるような係数ｋの値をシミュレーションすると、上記の（２）式における係数ｋを０．７〜０．９程度、より好ましくは０．８程度の値に設定することで角度β１として妥当な値を得られる。

上記と同様な考え方によれば、右側前照灯による光の非照射範囲の右側端に対応する角度α１、左側前照灯による光の非照射範囲の左側端に対応する角度β２のそれぞれについては、角度検出部２１によって検出される角度θ１、θ２およびこれら角度の差である開き角（θ１−θ２）を用いてそれぞれ以下のように設定される。
α１＝θ１＋ｍ（θ１−θ２） ・・・（５）
β２＝θ２−ｍ（θ１−θ２） ・・・（６）

すなわち、角度α１については、まず、θ１の項により、自車両１００の右前照灯による光の照射範囲を削除する右側端は、少なくとも自車両の車幅Ａの１／２だけ前方車両１０１の端部から離れた位置になる。また、開き角（θ１−θ２）は、自車両と前方車両の車間距離に相関のあるパラメータとして用いることができるので、θ１の項に対してｍ（θ１−θ２）の項が加わることにより、車両長の大きさ（推定値）に応じて角度α１を調整することができる。同様に、角度β２については、まず、θ２の項により、自車両１００の左前照灯による光の照射範囲を削除する左側端は、自車両１００の車幅Ａの１／２だけ前方車両１０１の端部から離れた位置になる。また、開き角（θ１−θ２）は、自車両と前方車両の車間距離に相関のあるパラメータとして用いることができるので、θ２の項に対してｍ（θ１−θ２）の項が減じられることにより、車両長の大きさ（推定値）に応じて角度β２を調整することができる。

図５は、車両用前照灯システムの動作手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら車両用前照灯システムの動作について説明する。

カメラ１１により自車両の前方に存在する前方車両が撮像されると（ステップＳ１１）、カメラ１１から出力される画像データに対して画像処理部１２が所定の画像処理を実行する（ステップＳ１２）。

次に、車両検出部２１は、画像処理部１２による画像処理結果に基づいて、上記した角度θ１、θ２を検出する（ステップＳ１３）。また、車両検出部２１は、画像処理部による画像処理結果に基づいて前方車両と自車両との車間距離を検出する（ステップＳ１４）。

次に、照射範囲算出部２２は、角度θ１、θ２、車間距離および見かけ上の車幅を用いて、前方車両の車両長を求める（ステップＳ１５）。そして、照射範囲算出部２２は、角度θ１、θ２と前方車両の車両長に基づいて、自車両の前照灯による光の照射範囲を設定するために必要な角度α１、α２、β１、β２のそれぞれを算出する。

具体的には、照射範囲算出部２２は、開き角（θ１−θ２）と係数ｍを用いて上記した計算式に基づいて角度α１を演算するとともに開き角（θ１−θ２）と係数ｍを用いて上記した計算式に基づいて角度β２を演算する（ステップＳ１６）。同様に、照射範囲算出部２２は、開き角（θ１−θ２）と係数ｋ、ｍを用いて上記した計算式に基づいて角度α２を演算するとともに開き角（θ１−θ２）と係数ｋ、ｍを用いて上記した計算式に基づいて角度β１を演算する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１６とステップＳ１７の順番は適宜入れ替えることができる。

次に、配光制御信号出力部２３は、照射範囲算出部２２によって算出される上記の角度α１、α２、β１、β２に基づいて、車両用灯具２による配光制御に用いるための配光制御信号を生成し、出力する（ステップＳ１８）。

図６は、本実施形態の車両用前照灯システムによる効果を説明するための模式的な平面図である。図６に示すように、前方車両の車両長に基づく補正項を加えることで、特に角度α２、β２によって定まる光の照射範囲を前方車両の外側（図示の例では左側）へ移動させることができる。これにより、前方車両１０１へのグレアを抑制することができる。

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、上記した実施形態においてはカメラ、画像処理部および配光制御装置を含んで配光制御システムが構成されていたが、自車両に予めカメラおよび画像処理部が備わっている場合には、それらのカメラ等と配光制御装置と組み合わせて配光制御システムを構築してもよい。また、カメラと画像処理部とは一体に構成されていてもよい。また、前方車両と自車両との車間距離については、別途設けた距離センサーを用いて検出してもよい。

１…配光制御装置
２…車両用灯具
１１…カメラ（撮像装置）
１２…画像処理部
１３…配光制御部
２１…車両検出部
２２…照射範囲算出部
２３…配光制御信号出力部

Claims (4)

1. 車両用灯具による配光状態を制御するための装置であって、
   自車両の前方に存在する前方車両を撮像した画像に基づいて前記自車両の略中央を基準とした前記前方車両の右外縁の位置を示す角度θ１と左外縁の位置を示す角度θ２を求めるとともに、前記前方車両と前記自車両との車間距離並びに前記前方車両の見かけ上の車幅を求める前方車両検出部と、
   前記角度θ１、θ２と前記車間距離と前記見かけ上の車幅に基づいて、前記自車両の右側前照灯による照射範囲を規定する角度α１、α２及び前記自車両の左側前照灯による照射範囲を規定する角度β１、β２を算出する照射範囲算出部と、
   前記角度α１、α２、β１、β２に基づいて前記配光状態を制御するための配光制御信号を出力する配光制御信号出力部、
   を有し、
   前記照射範囲算出部は、前記角度θ１、θ２の差である開き角（θ１−θ２）と、予め設定される係数ｋと、前記前方車両の車両長に相関する係数であって前記車間距離及び前記見かけ上の車幅に基づいて可変に設定される係数ｍと、を用いて、
   前記角度α１を、θ１＋ｍ（θ１−θ２）を演算して求め、
   前記角度β２を、θ２−ｍ（θ１−θ２）を演算して求め、
   前記角度α２を、θ２−ｋ（θ１−θ２）−ｍ（θ１−θ２）を演算して求め、
   前記角度β１を、θ１＋ｋ（θ１−θ２）＋ｍ（θ１−θ２）を演算して求める、
   車両用灯具の配光制御装置。
2. 前記係数ｋが１より小さい値である、
   請求項１に記載の配光制御装置。
3. 前記車両検出部は、前記前方車両と前記自車両との車間距離並びに前記前方車両の見かけ上の車幅も前記画像に基づいて求める、
   請求項１又は２に記載の配光制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の配光制御装置と、当該配光制御装置によって制御される車両用灯具を備える車両用前照灯システム。

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