JP7055563B2 - Light distribution control device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車両の前照灯に用いられる配光制御装置であって、特にADB(Adaptive Driving Beam)機能を有するものに関する。 The present invention relates to a light distribution control device used for a headlight of a vehicle such as an automobile, and particularly to a device having an ADB (Adaptive Driving Beam) function.
自動車等の車両の前照灯は、先行車や対向車の視界を妨げないように走行用前照灯(以下、ハイビームと称す)とすれ違い用前照灯(以下、ロービームと称す)を切替えて用いるところ、車両前方の状況をカメラやソナー、レーダ等に基づき検知することにより、ハイビームとロービームの切り替えを自動的に行うようにする技術が提案されている。 For the headlights of vehicles such as automobiles, the headlights for traveling (hereinafter referred to as high beam) and the headlights for passing (hereinafter referred to as low beam) are switched so as not to obstruct the view of the preceding vehicle or the oncoming vehicle. When used, a technique has been proposed in which high beam and low beam are automatically switched by detecting the situation in front of the vehicle based on a camera, sonar, radar, or the like.
更に、近年では、ハイビームの照射時に前方車両の灯火を検出することにより前方車両の位置を特定し、当該位置にハイビームの光が直接届かない遮蔽領域を造形した配光を行うことにより前方車両の運転者へのグレアを低減するADB(Adaptive Driving Beam)機能を有する車両用前照灯がある(例えば、特許文献1を参照)。 Furthermore, in recent years, the position of the vehicle in front is specified by detecting the light of the vehicle in front when the high beam is irradiated, and the light distribution of the vehicle in front is performed by forming a shielding area where the light of the high beam does not directly reach the position. There is a vehicle headlight having an ADB (Adaptive Driving Beam) function that reduces glare to the driver (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、上記先行文献1等に開示されるADB機能においては前方車両の灯火を検出することで前方車両の位置を特定するところ、道路標識の反射板のようにハイビームの光を反射して一定の輝度を生ずる対象物を前方車両と誤認識して遮蔽領域に含ませてしまう恐れがあり、精度良く前方車両をハイビームから遮蔽することが困難であった。
However, the above-mentioned conventional technique has the following problems. That is, in the ADB function disclosed in the above-mentioned
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ハイビーム等の光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能な配光制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to accurately shield an object such as a preceding vehicle in an irradiation range of light such as a high beam and selectively illuminate a range such as the front of the vehicle. It is an object of the present invention to provide a light distribution control device.
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、複数の配光状態に応じた光束を形成する光源と、前記光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する撮像手段と、前記複数の配光状態のいずれか一つにおいて前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように前記光源からの光を配光する配光手段とを備え、前記配光手段は、前記遮蔽範囲を、前記複数の配光状態のいずれか一つにおいて逐次的に更新して設定される前記画像上の二点の1次元座標を含む平面として定めるものであり、更新設定中の前記二点の1次元座標の一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、更新設定中の前記二点の1次元座標の前記一方が前記所定時間より長い時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定める、配光制御装置である。
In order to achieve the above object, aspects of the present invention include a light source that forms a light beam according to a plurality of light distribution states, an image pickup means that captures an entire range in which a light beam can be formed by the light source, and the plurality of light sources . Based on the image captured by the imaging means in any one of the light distribution states, the light from the light source is distributed so that a shielding range in which the light beam is not formed is included in a part of the entire range in which the light beam can be formed. The light distribution means includes, and the light distribution means sequentially updates the shielding range in any one of the plurality of light distribution states, and the one-dimensional coordinates of two points on the image are set. When one of the one-dimensional coordinates of the two points during the update setting changes in a time of a predetermined time or less, the shielding range is set as a plane including the coordinates set before the update setting. It is a light distribution control device that defines the shielding range as a plane including the changing coordinates when one of the one-dimensional coordinates of the two points being determined and updated changes in a time longer than the predetermined time. ..
なお、本発明は他の側面として、上記の本発明の側面の配光制御装置の前記光源及び前記配光手段を前照灯として備える車両であってもよい。 As another aspect of the present invention, the vehicle may be provided with the light source and the light distribution means of the light distribution control device on the side surface of the present invention as headlights.
以上のような本発明は、光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能になるという効果を奏する。 The present invention as described above has the effect of accurately shielding an object such as a preceding vehicle in the light irradiation range and selectively illuminating a range such as the front of the vehicle.
図1は、本発明の実施の形態に係る、四輪自動車に実装される配光制御装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light distribution control device mounted on a four-wheeled vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施の形態の配光制御装置1において、ECU10は、CPU、メモリ、通信バス30を介して他のECUと通信する通信装置等を有し、入力インタフェース(I/F)11からの入力及び車載カメラ12が撮像した画像を解析することにより前照灯部20の動作を制御する手段である。入力I/F11は、ハイビーム光源及びロービーム光源の点灯及び切り替えスイッチであって、専用のハードウェアとして設けてもよいし、カーオーディオ、カーナビゲーションシステムの操作スイッチ類等を用いるようにしてもよい。
As shown in FIG. 1, in the light
車載カメラ12は例えば車両の屋根やウインドシールド近傍に配設され、車両前方の光景を動画像として撮像する手段である。前照灯部20はECU10及び入力I/F11の制御に基づき動作する自動車の前照灯であって、配光制御部21a及び複数のLED光源を横列配置してなるLEDアレイ21bを有するハイビーム光源21並びにロービーム光源22を含んで構成される。
The in-
なお、図2に示すように、車両C0に搭載された車載カメラ12の画角AVは、前照灯部20のハイビーム光源21の形成する光束BLを全て含むようにすることが好ましく、これにより車載カメラ12の車両C0前方の撮像範囲RVは、少なくとも水平方向においてハイビーム光源21の照射範囲が含まれる。
As shown in FIG. 2, it is preferable that the angle AV of the vehicle-mounted
以上の構成において、LEDアレイ21bは本発明の光源に相当し、車載カメラ12は本発明の撮像手段に相当し、ECU10及び配光制御部21aの組み合わせは本発明の配光手段に相当する。
In the above configuration, the
本実施の形態の配光制御装置は、上記の構成を備えたことにより、車載カメラ12が撮像した、ハイビーム光源21の光束に含まれる画像を解析して、当該画像に含まれる対象物の速度に基づき先行車両等とその他の対象物とを判別することにより、当該先行車両等を含んだ光束が形成されない遮蔽範囲を含むようにLEDアレイ21bを選択的に点灯して配光する。
Since the light distribution control device of the present embodiment has the above configuration, the image included in the luminous flux of the high
すなわち、基本動作として、運転者又は第三者による入力I/F11への入力により前照灯部20をハイビーム光源21の動作によりハイビーム状態に設定したのち、車載カメラ12により車両の前方の光景を撮像する。車載カメラ12により撮像された動画像はECU10に出力されフレーム単位で解析され、撮像範囲内にある対向車又は先行車である対象車両の、フレーム内における水平方向の位置を特定する。具体例の一としては、図3に示すように予め定められた単数又は処理画素単位毎に画像PVの輝度情報の分布を算出し、輝度が所定の閾値以上にあるものを位置座標として画像PVの水平方向である図中X軸上にプロットし、自らのメモリ内に記憶する。例においては、先行車両C1の右端の尾灯TLRの位置が右側座標Xr、左端の尾灯TLLの位置が左側座標Xl0として、それぞれX軸上にプロットされる。
That is, as a basic operation, the
前照灯部20においては、ECU10が算出した右側座標Xr及び左側座標Xl0に基づき、各々の座標に挟まれるX軸上の範囲を遮蔽領域として定めLEDアレイ21bにおいて対応するLED光源の発光を停止して、他のLED光源のみを発光させる制御を行う。これにより、図4に示すように、前照灯部20のハイビーム光源21の配光による光束BLは、先行車両C1を含んだ遮蔽領域ADの左右に隣接する配光領域AL1及びAL2として選択的に形成され、先行車両C1へのグレアが抑制される。
In the
次に、図5のフローチャートを参照して、ECU10及び配光制御部21aの制御による配光制御装置1の動作を詳しく説明する。上述した基本動作と同様に、ハイビーム光源21の動作中に車載カメラ12は車両の前方の光景を撮像し(S10)、車載カメラ12により撮像された動画像からECU10はフレーム単位でX軸上における位置座標を抽出する(S11)。このとき、図6に示すように、車両C0の前方に反射板Fを有する道路標識がある場合、反射板Fが車両C0の前照灯を反射することにより閾値以上の輝度情報を有することとなる。したがって、図7に示すように、ECU10の解析対象となる画像PVにおいては、先行車両C1の右側座標Xrと、左側座標Xl0より左に位置する反射板Fの位置が新たな左側座標Xl1としてX軸上にプロットされる。
Next, the operation of the light
次に、ECU10は、S11にて抽出した左側座標Xl1のフレーム毎の位置からその時間変化を算出し(S12)、予め自らに記憶した所定の閾値との大小を比較する(S13)。ここで閾値は、車両C0に対する画像PVの範囲内にある対象物の相対速度によって定められる。画像PV内にて車外環境上に固定された対象物(以下、固定対象物と称す)の相対速度は車両C0の移動速度に応じて定まる一方、先行車両C1の相対速度は先行車両自らの速度も含んで定まるため、一般に固定対象物の相対速度より小さくなる。本発明は、これに基づき左側座標の時間変化の大小によって先行車両C1とそれ以外の固定対象物との切り分けを行う。
Next, the
具体的には、時間変化が閾値未満の場合は、左側座標Xl1の移動速度は先行車両C1の速度であると推定できることとなり、この場合ECU10は、S11にてプロットした右側座標Xr及び左側座標Xl1に基づき遮蔽領域を決定し(S14)、LEDアレイ21bにおいて発光させるLED光源を選択して、前照灯部20のハイビーム光源21の配光を行う(S15)。
Specifically, when the time change is less than the threshold value, it can be estimated that the moving speed of the left side coordinate Xl1 is the speed of the preceding vehicle C1, and in this case, the
この場合は図6に示す道路標識の反射板Fの位置が車両C1の左に隣接する新たな先行車両の位置として含まれ、後述する図9に示す状態に類似した、当該反射板Fの位置及び車両C1の位置を遮蔽領域として含ませる制御動作となる。 In this case, the position of the reflector F of the road sign shown in FIG. 6 is included as the position of the new preceding vehicle adjacent to the left side of the vehicle C1, and the position of the reflector F similar to the state shown in FIG. 9 described later. And the control operation includes the position of the vehicle C1 as a shielding area.
一方、時間変化が閾値以上の場合は、左側座標Xl1の移動速度は先行車両C1の相対速度より大きいため、固定対象物の相対速度と推定される。これに基づきECU10はS11にてプロットした右側座標Xr及び基本動作において前回プロットした左側座標Xl0に基づき遮蔽領域を定め(S16)、LEDアレイ21bにおいて発光させるLED光源を選択して、前照灯部20のハイビーム光源21の配光を行う(S15)。
On the other hand, when the time change is equal to or greater than the threshold value, the moving speed of the left coordinate Xl1 is higher than the relative speed of the preceding vehicle C1, so that it is estimated to be the relative speed of the fixed object. Based on this, the
この場合は図8に示すように、車両C0が、図6に示す道路標識の反射板Fの左側座標Xl1をプロットしてからの移動距離D1の間、前照灯部20のハイビーム光源21の配光による光束BLは、道路標識の反射板Fを除外して先行車両C1のみを含んだ遮蔽領域ADの左右に隣接する配光領域AL1及びAL2として選択的に形成された状態を維持する。これ以後はS10に復帰して、以下の各工程を繰り返す。
In this case, as shown in FIG. 8, during the travel distance D1 after the vehicle C0 plots the left side coordinate Xl1 of the reflector F of the road sign shown in FIG. 6, the high beam
以上の動作により、前照灯部20のハイビーム光源21、車外環境の固定対象物と先行車両とを切り分け先行車両を的確に遮蔽して、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能となる。
By the above operation, it is possible to selectively illuminate a range such as the front of the vehicle by separating the high beam
なお、比較例として、S12~S13による切り分け工程を省略した場合の動作は、以下の様になる。すなわち、ECU10は、S11の動作において、画像PVから右側座標としてX軸上にて最も右寄りに検出される右側座標Xrを、左側座標としてX軸上にて最も左寄りに検出される左側座標Xl1をそれぞれプロットする。したがって、これらに基づく遮蔽領域ADにしたがって配光された前照灯部20のハイビーム光源21の配光による光束は、図9に示すように、車両C1の右隣の配光領域AL1のみにより形成されることとなる。
As a comparative example, the operation when the separation step according to S12 to S13 is omitted is as follows. That is, in the operation of S11, the
更に、車両C0が走行を続けた状態では、図10に示すように、道路標識の反射板Fは車載カメラ12の撮像範囲から外れることにより、ECU10は、S11の動作において、画像PVから先行車両C1の左右の尾灯TLR及び尾灯TLLの位置を、右側座標Xr及び左側座標Xl0として、再びプロットする。したがって、これらに基づく遮蔽領域ADにしたがって配光された前照灯部20のハイビーム光源21の配光による光束は、図10に示すように、再び先行車両C1を含んだ遮蔽領域ADの左右に隣接する配光領域AL1及びAL2として選択的に形成される。
Further, when the vehicle C0 continues to travel, as shown in FIG. 10, the reflector F of the road sign is out of the imaging range of the in-
以上の比較例の動作においては、図6に示す反射板Fを有する道路標識が車載カメラ12に撮像された時点で車両C0が位置Y0から距離D3まで走行するまでの間に、前照灯部20のハイビーム光源21は本来配光されるべき領域を遮蔽させ、且つ、配光領域を変化させることで運転者の視界にフリッカを生じさせてしまう。
In the operation of the above comparative example, the headlight unit is in the period from the position Y0 to the distance D3 when the vehicle C0 travels from the position Y0 to the distance D3 when the road sign having the reflector F shown in FIG. 6 is imaged by the vehicle-mounted
これに対し、本実施の形態においては、左側座標のプロットをその時間変化に基づき定めることで、車外環境の固定対象物と先行車両とを切り分け先行車両を的確に遮蔽するとともに、配光領域の変化を抑えて運転者の視界にフリッカを生じさせる恐れを軽減した、安全な走行を実現している。 On the other hand, in the present embodiment, by defining the plot of the left coordinate based on the time change, the fixed object in the outside environment and the preceding vehicle are separated, the preceding vehicle is accurately shielded, and the light distribution region is covered. It realizes safe driving by suppressing changes and reducing the risk of causing flicker in the driver's field of vision.
このように、本発明の実施の形態の配光制御装置によれば、光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能となる。ひいては、車両の前照灯として用いた場合、前方車両へのグレアを抑制しつつ、走行に必要な領域の視界を確保して、安全な走行を行わせることが可能になる。 As described above, according to the light distribution control device according to the embodiment of the present invention, it is possible to accurately shield an object such as a preceding vehicle in the light irradiation range and selectively illuminate a range such as the front of the vehicle. It becomes. As a result, when used as a headlight of a vehicle, it is possible to secure a view of an area necessary for driving while suppressing glare to the vehicle in front, and to drive safely.
更に、本実施の形態の配光制御装置によれば、遮蔽範囲の設定を、撮像された画像内の1次元座標における二点のプロットのみによって実行している。これにより、ハードウェア上の構成を簡素化し、ソフトウェア処理の負担が軽減された、低コストな構成にてADB機能を実現することが可能となる。 Further, according to the light distribution control device of the present embodiment, the shielding range is set only by plotting two points at the one-dimensional coordinates in the captured image. This makes it possible to simplify the configuration on the hardware and realize the ADB function in a low-cost configuration in which the burden of software processing is reduced.
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。 However, the present invention is not limited to the above embodiment.
上記の説明においては、本発明の配光手段であるECU10は車載カメラ12が撮像した画像の位置座標としてX軸上の左寄りにある左側座標の時間変化を扱うものとしたが、右側座標の時間変化を扱うものとしてもよい。この場合は、対向車両と固定対象物との切り分けや走行車線が右側である道路の走行に対して本発明を適用する場合に好適である。更に、左側座標及び右側座標の両方の時間変化を扱うものとしてもよい。
In the above description, the
更に、上記の説明において、本発明の光源はLEDアレイ21bであるとしたが、本発明の光源は、配光手段によって光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように配光されればよく、その他の具体的な構成によって限定されない。したがって単一の光源からの光に対して拡散、屈折、遮蔽等の光学的な処理を施すことにより配光する構成としてもよい。
Further, in the above description, the light source of the present invention is the
更に、上記の説明においては、本発明の自動車である車両に組み込んだ例としたが、本発明は、二輪車、船舶、列車、航空機その他の移動体に適用して実施してもよい。 Further, in the above description, the example incorporated into the vehicle which is the automobile of the present invention is used, but the present invention may be applied to a two-wheeled vehicle, a ship, a train, an aircraft or other moving body.
以上のように、本発明は、配光制御装置であって、複数の配光状態に応じた光束を形成する光源と、前記光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する撮像手段と、前記複数の配光状態のいずれか一つにおいて前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように前記光源からの光を配光する配光手段とを備え、前記配光手段は、前記遮蔽範囲を、前記複数の配光状態のいずれか一つにおいて逐次的に更新して設定される前記画像上の二点の1次元座標を含む平面として定めるものであり、更新設定中の前記二点の1次元座標の一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、更新設定中の前記二点の1次元座標の前記一方が前記所定時間より長い時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定めるものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。 As described above, the present invention is a light distribution control device, which comprises a light source that forms a light beam according to a plurality of light distribution states, an image pickup means that captures an image of the entire range in which the light beam can be formed by the light source, and the above -mentioned. Based on the image captured by the imaging means in any one of the plurality of light distribution states, the light from the light source is emitted so that a shielding range in which the light beam is not formed is included in a part of the entire range in which the light beam can be formed. The light distribution means includes a light distribution means for distributing light, and the light distribution means is set by sequentially updating the shielding range in any one of the plurality of light distribution states. It is defined as a plane including dimensional coordinates, and when one of the one-dimensional coordinates of the two points during the update setting changes in a time of a predetermined time or less, the shielding range includes the coordinates set before the update setting. When one of the one-dimensional coordinates of the two points being set to be updated changes in a time longer than the predetermined time, the shielding range may be defined as a plane including the changing coordinates. , Other specific purposes, uses, and configurations are not limited.
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。 Therefore, the present invention may be carried out as if various modifications were made to the above-described embodiments, including those described above, as long as the present invention does not deviate from the gist thereof.
以上のような本発明は、光の照射範囲において先行車両等の対象物を的確に遮蔽し、車両前方等の範囲を選択的に照明することが可能になるという効果を奏し、例えば四輪自動車等の車両のADB機能への適用において有用である。 The present invention as described above has the effect of accurately shielding an object such as a preceding vehicle in the light irradiation range and selectively illuminating a range such as the front of the vehicle. For example, a four-wheeled vehicle. It is useful in application to the ADB function of vehicles such as.
1 配光制御装置
10 ECU
11 入力I/F
12 車載カメラ
20 前照灯部
21 ハイビーム光源
21a 配光制御部
21b LEDアレイ
22 ロービーム光源
30 通信バス
C0、C1 車両
C1 先行車両
D1 移動距離
F 反射板
D3 距離
AD 遮蔽領域
BL 光束
AL1、AL2 配光領域
AV 画角
PV 画像
TLL、TLR 尾灯
Xl0、Xl1 左側座標
Xr 右側座標
1 Light
11 Input I / F
12 In-
Claims (1)
前記光源により光束が形成可能な全範囲を撮像する撮像手段と、
前記複数の配光状態のいずれか一つにおいて前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記光束が形成可能な全範囲の一部に光束が形成されない遮蔽範囲が含まれるように前記光源からの光を配光する配光手段とを備え、
前記配光手段は、前記遮蔽範囲を、前記複数の配光状態のいずれか一つにおいて逐次的に更新して設定される前記画像上の二点の1次元座標を含む平面として定めるものであり、
更新設定中の前記二点の1次元座標の一方が所定時間以下の時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、更新設定前に設定した座標を含む平面として定め、
更新設定中の前記二点の1次元座標の前記一方が前記所定時間より長い時間にて変化する場合、前記遮蔽範囲を、変化中の座標を含む平面として定める、
配光制御装置。
A light source that forms a luminous flux according to multiple light distribution states ,
An imaging means that captures the entire range in which a luminous flux can be formed by the light source, and
Based on the image captured by the imaging means in any one of the plurality of light distribution states, the light from the light source includes a shielding range in which the luminous flux is not formed in a part of the entire range in which the luminous flux can be formed. Equipped with a light distribution means to distribute the light
The light distribution means defines the shielding range as a plane including one-dimensional coordinates of two points on the image, which is sequentially updated and set in any one of the plurality of light distribution states . ,
When one of the one-dimensional coordinates of the two points during the update setting changes in a time of a predetermined time or less, the shielding range is defined as a plane including the coordinates set before the update setting.
When one of the one-dimensional coordinates of the two points during the update setting changes in a time longer than the predetermined time, the shielding range is defined as a plane including the changing coordinates.
Light distribution control device.
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