JP7407096B2 - 車両用ランプの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車等の車両のヘッドランプに適用される車両用ランプの配光を制御する制御方法と制御装置に関する。

近年の自動車用ヘッドランプは、先行車や対向車あるいは歩行者（以下、対象物と称する）に対する眩惑を防止する一方で、自動車の前方領域の照明効果を高めたＡＤＢ（Adaptive Driving Beam:配光可変）制御が採用されている。特許文献１では、カメラで撮像した画像から対象物が検出されたときに、当該対象物の位置を検出し、この検出した位置に基づいてランプユニットによる照明光の照射領域を制御するＡＤＢ制御が行なわれている。

このＡＤＢ制御の一つの形態として、所要のカットオフラインを有するロービーム配光パターン（以下、Ｌｏ配光パターン）と、このＬｏ配光パターンの上側領域を付加的に照明するＡＤＢハイビーム配光パターン（以下、ＡＨｉ配光パターン）とを合成した配光を行なう形態が提案されている。この形態ではＡＨｉ配光パターンの一部、すなわち対象物を含む領域を選択的に遮光することにより、対象物に対する眩惑を防止する一方で可及的に広い領域を照明することが可能なＡＤＢ制御が実現できる。

国際公開第２０１８／１３５３５６号公報

ＡＤＢ制御では、対象物に対する眩惑の防止効果を高めるために、対象物を含む領域に対し所定のマージンを設け、対象物よりも幾分広い領域を遮光する配光制御が行われる。そのため、自車に対する対象物の位置が変化されたとき、特にＡＤＢ制御の制御速度よりも高速で位置が変化されたときに、対象物の周囲の一部領域に光照射がされない暗部領域（以下、ダークゾーンと称する）が生じることがある。

例えば、具体例については後述するが、Ｌｏ配光パターンとＡＨｉ配光パターンを合成したＡＤＢ制御を行っている際に、自車と先行車との車間距離が長くなった場合には、先行車はＬｏ配光パターンのカットオフラインよりも上側（遠方）の領域に移動される。そのため、ＡＨｉ配光パターンの遮光領域と、Ｌｏ配光パターンのカットオフラインの上側領域との間の領域がダークゾーンとなる。このようなダークゾーンが生じると、先行車の一部や先行車の直ぐ後ろの領域を含む自車の前方領域を好適に照明することができなくなり自車の安全走行に好ましくない。

本発明の目的は、ダークゾーンを解消した好適な配光制御を可能にした車両用ランプの制御方法と制御装置を提供する。

本発明の車両用ランプの制御方法は、照射する光の配光パターンとその照射光軸を変化させることが可能なランプユニットを備える車両用ランプと、カメラで撮像した画像から対象物を検出し、検出した対象物の位置情報に基づいてランプユニットを制御する制御手段とを備えた制御装置において、制御手段は、対象物を検出するとともに検出した対象物に対してランプユニットで光照射したときに生じるダークゾーンを検出するダークゾーン検出工程と、ダークゾーンを解消するダークゾーン制御工程を実行することが可能であり、ダークゾーン制御工程は、ランプユニットの配光パターンを制御する配光パターン制御工程と、ランプユニットの照射光軸を制御する照射光軸制御工程を含み、ダークゾーン検出工程においてダークゾーンを検出したときに、配光パターン制御工程と照射光軸制御工程を選択的に又は合一的に実行する。

例えば、制御手段はダークゾーン検出工程においてダークゾーンの属性を検出することが可能であり、ダークゾーン制御工程では、検出したダークゾーンの属性に基づいて配光パターン制御工程のみを実行し、又は照射光軸制御工程のみを実行し、あるいは配光パターン制御工程と照射光軸制御工程の両工程を実行することが好ましい。

本発明の車両用ランプの制御装置は、照射する光の配光パターンとその照射光軸を変化させることが可能なランプユニットを備える車両用ランプと、カメラで撮像した画像から対象物を検出し、検出した対象物の位置情報に基づいてランプユニットを制御する制御手段とを備えており、制御手段は、対象物を検出するとともに検出した対象物に対してランプユニットで光照射したときに生じるダークゾーンを検出する対象物検出部と、検出したダークゾーンに基づいてランプユニットの配光パターンと照射光軸を選択的に又は合一的に制御するランプ制御部を備える。

例えば、車両用ランプはランプユニットの照射光軸を上下方向に変化させるレベリング装置を備え、ランプ制御部は当該レベリング装置を制御する構成とする。また、ランプユニットは、所定のカットオフラインよりも下側領域を光照射する第１のランプユニットと、当該カットオフラインよりも上側領域を光照射する第２のランプユニットを備えており、ランプ制御部は、レベリング装置により第１と第２のランプユニットの照射光軸を上下方向に制御し、かつ第２のランプユニットの配光パターンを制御する構成とすることが好ましい。

本発明の車両用ランプの制御方法及び制御装置によれば、ＡＤＢ配光制御によってダークゾーンが生じた場合でも、ダークゾーンを解消した好適な配光制御が実現できる。

車両用ランプとその制御装置の実施形態の概念構成図。 左ヘッドランプの縦断面図。 左ヘッドランプの主要構成の概略斜視図。 Ｌｏ配光パターンとＡＨｉ配光パターンのパターン図。 ＡＨｉランプユニットの概略構成図。 フロントカメラとランプカメラで撮像した画像の模式図。 ＡＤＢ制御とダークゾーンを説明する配光パターン図。 ダークゾーンを説明する模式図。 ダークゾーン制御のフロー図。 ダークゾーン制御に基づく配光パターンの模式図。 変形例のＡＨｉランプユニットのＡＨｉ配光パターンのパターン図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のヘッドランプに適用した車両用ランプとその制御装置の実施形態の概念構成図である。同図において自動車ＣＡＲの車体前部の左右にそれぞれヘッドランプＬ－ＨＬ，Ｒ－ＨＬが装備されている。これら左右のヘッドランプＬ－ＨＬ，Ｒ－ＨＬは左右が対称の構成である。なお、以降において左右のヘッドランプを合せてヘッドランプＨＬと総称することもある。

図１において、自動車ＣＡＲのフロントウインドＦＷの内側にはフロントカメラＦＣＡＭが装備されており、自動車ＣＡＲの前方の所要領域を所要のフレームレートで、かつ所要の解像度で撮像することが可能である。ここでは、フロントカメラＦＣＡＭは所定の焦点距離の撮像レンズを備えており、またその撮像素子は可視光領域から赤外光領域にわたる受光感度を備えており、昼間時や夜間時に対象物を高解像度で撮像することが可能である。

前記フロントカメラＦＣＡＭは自動車の車両ＥＣＵ（電子制御ユニット）１００に接続されている。この車両ＥＣＵ１００は本発明における制御手段として構成されており、対象物検出部１０１とランプ制御部１０２とカメラ制御部１０３を備えている。対象物検出部１０１は、フロントカメラＦＣＡＭで撮像した画像を画像解析して対象物を検出する。また、後述するランプカメラＬＣＡＭで撮像した画像を画像解析して対象物を検出することも可能である。

ランプ制御部１０２は検出された対象物に基づいて前記ヘッドランプＨＬの点灯と配光を制御するためのランプ制御信号を生成してヘッドランプＨＬに出力する。なお、車両ＥＣＵ１００は対象物検出部１０１において検出した対象物に基づいて自動車ＣＡＲの車速や操舵、さらには運転補助を行なうための他の制御部を備えているが、これらの制御部は本発明との関連が少ないので、その説明は省略する。カメラ制御部１０３は前記フロントカメラＦＣＡＭと、後述するランプカメラＬＣＡＭを制御する。

前記ヘッドランプＨＬは、図１に左ヘッドランプＬ－ＨＬで代表して示すように、ロービームランプユニット（以下、Ｌｏランプユニット）ＬｏＬＵと、ＡＤＢ制御が可能なハイビームランプユニット（以下、ＡＨｉランプユニット）ＡＨｉＬＵと、ターンシグナルランプユニット（以下、ＴＳランプユニット）ＴＳＬＵと、クリアランスランプを兼ねるデイタイムランニングランプユニット（以下、ＤＲランプユニット）ＤＲＬＵとを含み、これらのランプユニットが一つのランプハウジング１に内装された複合型ヘッドランプとして構成されている。

また、このランプハウジング１には、前記フロントカメラＦＣＡＭよりも高速のフレームレートで撮像を行なうランプカメラＬＣＡＭが内装されており、自動車ＣＡＭの前方領域、特にフロントカメラＦＣＡＭの撮像領域とほぼ同じ領域を撮像することが可能とされている。さらに、ランプハウジング１には、前記ランプ制御信号に基づいて前記各ランプユニットの発光（点灯）を駆動するランプ駆動モジュールＬＤＭが内装されている。これらランプカメラＬＣＡＭとランプ駆動モジュールＬＤＭは前記車両ＥＣＵ１００に接続されている。

詳細な図示は省略するが、ＴＳランプユニットＴＳＬＵとＤＲランプユニットＤＲＬＵはランプハウジング１に固定的に取り付けられている。一方、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵとランプカメラＬＣＡＭは、ランプハウジング１内においてそれぞれの光軸、すなわち照射光軸と撮像光軸の方向が適宜に調整可能な状態で取り付けられている。

図２と図３はＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵとランプカメラＬＣＡＭの各光軸方向を調整するための構成を示す図であり、図２は左ヘッドランプＬ－ＨＬの縦断面図、図３は概略斜視図である。これらの図において、ランプハウジング１は、前方を開口した容器状のランプボディ１１と、このランプボディ１１の開口に取り付けられた透光カバー１２とを備えた構成である。そして、このランプボディ１１に前記したようにＤＲランプユニットＤＲＬＵが固定的に取り付けられており、点灯したときに透光カバー１２を透して光照射を行なうように構成されている。図２，３には表れないがＴＳランプユニットＴＳＬＵも同様の構成である。

ランプハウジング１内において、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵとランプカメラＬＣＡＭは傾動角の調整が可能なエイミングブラケット２に搭載されている。ただし、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡ－ＨｉランプユニットＡＨｉＬＵは、エイミングブラケット２とは別体に構成されたレベリングブラケット３に搭載されており、このレベリングブラケット３を介してエイミングブラケット２に支持されている。一方、ランプカメラＬＣＡＭはエイミングブラケット２に直接に搭載されており、このランプカメラＬＣＡＭの撮像光軸Ａｃは当該エイミングブラケット２に対して所定の角度に向けられている。

前記エイミングブラケット２は上下方向及び左右方向に傾動が可能なエイミング機構２０によりランプボディ１１に支持されている。このエイミング機構２０では、エイミングブラケット２は一つの角部において支点部２１によりランプボディ１１に支持され、この支点部２１の下方向の一部に上下エイミング調整部２２が配設され、またこの支点部２１の左方向の一部に左右エイミング調整部２３が配設された構成とされている。支点部２１と上下又は左右のエイミング調整部２２，２３は公知の構成が採用されているので詳細な説明は省略するが、例えばエイミングスクリューと、これに螺合されるエイミングナットで構成されている。このエイミングスクリューを治具等により操作することにより、エイミングブラケット２は支点部２１を支点にして上下方向の前傾角度と水平方向の振れ角度が調整できる。

前記レベリングブラケット３は、上下方向に傾動が可能なレベリング機構３０により前記エイミングブラケット２に支持されている。このレベリング機構３０では、レベリングブラケット３はその上縁部、ここでは上縁の左右２箇所においてそれぞれ支点部３１，３２によりエイミングブラケット２に支持されている。また、レベリングブラケット３の下縁の一部にはエイミングブラケット２に支持された前記レベリングアクチュエータＬＡＣＴが連結されている。このレベリングアクチュエータＬＡＣＴは、例えばレベリングスクリュー３４を備える電気モータ３３で構成されており、レベリングブラケット３の下縁の一部に取り付けられたレベリングナット３５が螺合されている。レベリングアクチュエータＬＡＣＴが回転駆動されたときにレベリングスクリュー３４に螺合されているレベリングナット３５が螺進され、これに伴ってレベリングブラケット３の下縁部が前後方向に移動されてその前傾角度が変化制御される。

ここで、レベリング機構３０の初期状態では、レベリングブラケット３のエイミングブラケット２に対する相対的な前傾角度は所定角度、例えば０度に設定されている。そして、この初期状態においては、レベリングブラケット３に搭載されているＬｏランプユニットＬｏＬｕとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの照射光軸Ａｌ，Ａａは、それぞれランプカメラＬＣＡＭの撮像光軸Ａｃと同一方向に向けられている。

したがって、エイミング機構２０によりエイミングブラケット２の傾動角度の調整を行なうことにより、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵとランプカメラＬＣＡＭの各光軸Ａｌ，Ａａ，Ａｃの方向を一括して調整することができる。また、レベリング機構３０でレベリングブラケット３の前傾角度を変化させることにより、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡ－ＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの光軸方向を同時に変化制御することができる。

前記各ランプユニットについて簡単に説明する。ＴＳランプユニットＴＳＬＵはＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とし、レンズを透してアンバー色の光を出射する構成である。このＴＳランプユニットＴＳＬＵは、ランプハウジング１内において車幅方向の外側に向けられた領域に配設されている。なお、ＴＳランプユニットＴＳＬＵは、ＬＥＤ自身でアンバー色の光を発光する構成であってもよく、あるいはＬＥＤで発光した白色光をアンバー色のインナーレンズを透して出射させる構成であってもよい。

ＤＲランプユニットＤＲＬＵは光源としての白色ＬＥＤと、透光性樹脂からなるライトガイド（導光体）で構成されており、白色ＬＥＤの光をライトガイドの長さ方向に導光し、かつヘッドランプＨＬの正面方向に向けられたライトガイドの側面を発光面として出射させる構成である。このＤＲランプユニットＤＲＬＵは、ライトガイド（符号は付していない）がランプハウジング１内の上縁に沿って車幅方向に延長配置されている。

ＬｏランプユニットＬｏＬＵは、図３に示したように、光源としての白色ＬＥＤ４１の光をリフレクタ４２で反射し、かつ当該光の一部をシェード４３で遮光した上で照射レンズ４４により前方に向けて照射する構成である。照射される光はシェード４３により一部が遮光されるため、このＬｏランプユニットＬｏＬＵで照射する光の配光パターンは、図４に示すように、上縁に所要のカットオフラインＣＯＬを有する配光パターン、いわゆるロービーム配光パターン（以下、Ｌｏ配光パターンと称する）ＰＬｏとなる。

ＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵは、図３に示したように、多分割ＬＥＤアレイ６１と、この多分割ＬＥＤアレイ６１で発光された光を前方に向けて投影する投影レンズ６２を備えている。この多分割ＬＥＤアレイ６１は、図５に示すように、多数のマイクロＬＥＤ発光素子（以下、ピクセル素子と称する）６１ｐがマトリクス状（枡目状）に配列された構成である。多分割ＬＥＤアレイ６１は前記ランプ駆動モジュールＬＤＭでの制御により個々のピクセル素子６１ｐが選択的に発光され、発光されたピクセル素子６１ｐの光により所要の発光パターンが形成される。この発光パターンを投影レンズ６２により投影することにより、図４に示したように、前記Ｌｏ配光パターンＰＬｏの上側領域に各ピクセル素子６１ｐに対応した多数の単位照明領域ｕが合成されたＡＤＢハイビーム配光パターン（以下、ＡＨｉ配光パターンと称する）ＰＡＨｉが形成される。

前記ランプカメラＬＣＡＭは少なくとも可視光領域を撮像するカメラで構成され、また前記フロントカメラＦＣＡＭと同じ焦点距離であるので、フロントカメラＦＣＡＭとほぼ同じ前方領域を撮像するように構成される。このランプカメラＬＣＡＭは前記したようにフロントカメラＦＣＡＭよりも高速のフレームレートで撮像を行なうことが可能である。その一方で、ランプカメラＬＣＡＭのコスト低減のために、その解像度はフロントカメラＦＣＡＭよりも低い構成とされている。このランプカメラＬＣＡＭは、図１に示したように、自動車に配備されているＬＩＮ（Local Interconnect Network）ライン１０４を介して前記車両ＥＣＵ１００に接続されている。

前記ランプ駆動モジュールＬＤＭは、車両ＥＣＵ１００からのランプ制御信号を受けて前記各ランプユニットＴＳＬＵ，ＤＲＬＵ，ＬｏＬＵ，ＡＨｉＬＵの点灯を制御する機能と、ＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵにおいて行われるＡＨｉ配光パターンのパターン形状を制御するために多分割ＬＥＤアレイ６１を駆動制御する機能を備えている。

以上の構成のヘッドランプＨＬは、ランプハウジング１が自動車ＣＡＲの車体に取り付けられるとエイミング調整が実行される。このエイミング調整ではエイミング機構２０の上下エイミング調整部２２と左右エイミング調整部２３を適宜に操作することにより、エイミングブラケット２の上下方向の角度と左右方向の角度が調整される。これにより、エイミングブラケット２に搭載されているＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＬＡＨｉＬｕの照射光軸Ａｌ，Ａａの方向と、ランプカメラＬＣＡＭの撮影光軸Ａｃの方向はそれぞれ車体に対して特定の方向に設定される。この特定の方向はフロントカメラＦＣＡＭの撮像光軸と一致されることが好ましい。また、初期状態においては、前記したようにレベリングブラケット３のエイミングブラケット２に対する相対的な前傾角度は０度に設定されており、ＬｏランプユニットＬｏＬｕとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの照射光軸Ａｌ，Ａａと、ランプカメラＬＣＡＭの撮像光軸Ａｃは同一方向に向けられている。

次に、ヘッドランプＨＬにおける点灯制御動作について説明する。自動車ＣＡＲに配設されている図示を省略した各種スイッチがオンされると、車両ＥＣＵ１００のランプ制御部１０２からランプ制御信号がランプ駆動モジュールＬＤＭに出力される。ランプ駆動モジュールＬＤＭはこのランプ制御信号に基づいて、対応するランプユニットを点灯制御する。例えば、デイタイムランニングスイッチがオンされるとＤＲランプユニットＤＲＬＵを点灯制御する。ターンシグナルスイッチがオンされるとＴＳランプユニットＴＳＬＵを点灯制御する。さらに、ロービームスイッチがオンされるＬｏランプユニットＬｏＬＵを点灯し、図４に示したＬｏ配光パターンＰＬｏでの照明を行なう。

ＡＤＢスイッチがオンされると、ランプ駆動モジュールＬＤＭは車両ＥＣＵ１００からのランプ制御信号に基づいてＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵを点灯する。また、これと同時にランプ駆動モジュールＬＤＭはランプ制御信号に基づいてＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの多分割ＬＥＤアレイ６１の発光制御を行い、選択的に発光されたピクセル素子６１ｐにより発光パターンを形成し、この発光パターンを投影することにより図４に示したＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉの配光制御を実行する。

このＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉの配光制御では、車両ＥＣＵ１００は対象物検出部１０１においてフロントカメラＦＣＡＭとランプカメラＬＣＡＭで撮像した各画像に基づいて対象物を検出する。すなわち、フロントカメラＦＣＡＭとランプカメラＬＣＡＭは、点灯されたＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの照射光により照明された前方領域を撮像する。

図６（ａ）は、フロントカメラＦＣＡＭで撮像した画像を模式的に示した図である。フロントカメラＦＣＡＭは高解像度であるので、撮像された対象物Ｏｂの形状の崩れは少なく、したがって対象物検出部１０１はこの画像から対象物Ｏｂの形状（外形）やサイズ等を高い精度で検出することが可能である。また、フロントカメラＦＣＡＭで撮像した画像から対象物Ｏｂを直接的に検出することが難しい場合には、画像中の輝度が高い高輝度部（同図の黒色部分）Ｈｂを検出する。

検出した高輝度部Ｈｂは対象物が自発光した光によるもの、あるいは対象物で反射された光によるものである。そして、検出した高輝度部Ｈｂの属性、例えば色、輝度（明るさ）、サイズ等を検出し、この属性を所定のテーブルを用いて対照することにより、当該高輝度部の対象物が他車両（先行車、対向車、自転車等）、歩行者、道路標識、あるいはその他のいずれであるかを検出する。例えば、輝度が所定の第１レベル以上である高輝度部は対象物の自発光に基づくものであるので他車両として検出できる。他車両の場合には高輝度部が白色であれば対向車であると検出し、高輝度部が赤色であれば先行車であると検出する。輝度が第１レベルよりも低い第２レベル以上の高輝度部は反射光に基づくものであるので、歩行者、道路標識として検出でき、あるいは自車で照明した路面であると検出できる。

また、対象物検出部１０１はランプカメラＬＣＡＭで撮像した画像についても高輝度部Ｈｂを検出する。図６（ｂ）は、ランプカメラＬＣＡＭで撮像した画像を模式的に示した図である。ランプカメラＬＣＡＭはフロントカメラＦＣＡＭに比較して解像度が低いので撮像された対象物Ｏｂの画像に形状の崩れが生じることがあり、対象物Ｏｂを正確に検出することが難しいことがある。しかし、ランプカメラＬＡＭはフロントカメラＦＣＡＭと光軸が同一方向に向けられているので、各カメラで撮像した画像は１対１で対応させることができる。したがって、ランプカメラＬＣＡＭで撮像した画像の高輝度部ＨｂをフロントカメラＦＣＡＭで撮像した画像と対照することにより、当該高輝度部Ｈｂの対象物Ｏｂを検出することが可能になる。さらに、ランプカメラＬＣＡＭはフロントカメラＦＣＡＭよりもフレームレートが高速であるので、対象物検出部１０１は撮像した画像の高輝度部Ｈｂの経時的な位置変化を検出することにより、検出した対象物Ｏｂの位置変化を高速に検出することができる。

さらに、対象物検出部１０１は検出した対象物Ｏｂの位置情報、すなわち自車から対象物Ｏｂまでの相対位置（方向、距離）と、対象物Ｏｂの位置変化を検出することも可能である。特に、ランプカメラＬＣＡＭはフロントカメラＦＣＡＭよりもフレームレートが高速であるので、対象物検出部１０１は撮像した画像の高輝度部Ｈｂの経時的な位置変化を検出することにより、検出した対象物Ｏｂの位置情報を高速に検出することができる。

車両ＥＣＵ１００では、対象物検出部１０１での検出が行われるとランプ制御部１０２は配光制御にかかわるランプ制御信号を生成してヘッドランプＨＬに出力する。このランプ制御信号の生成においては、対象物に対する照明光の明るさを制御するランプ制御信号を生成する。例えば検出した対象物が道路標識の場合には照明光は減光しないランプ制御信号を生成する。対象物が歩行者の場合には照明光を所定のレベルまで減光するランプ制御信号を生成する。対象物が他車両（先行車、対向車、自転車等）の場合には照明光を最大限に減光する制御信号、通常では遮光状態とするランプ制御信号を生成する。

一方、ランプ制御部１０２は、対象物の位置をＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉの単位照明領域ｕに対応させ、対象物Ｏｂが含まれる単位照明領域ｕを判定する。この判定では、対象物の種類により、高輝度部を所定のマージンをもって囲む領域を対象物Ｏｂが含まれる領域として判定する。高解像度のフロントカメラの画像から対象物の形状、サイズが検出される場合には、この検出に基づいて単位照明領域を判定することができる。例えば、図７（ａ）に示すように、２つの赤色の高輝度部Ｈｂが所要の間隔で検出された先行車Ｏｂ１の場合には、水平方向に２つの高輝度部を含む数ｎｘと、鉛直方向に予め設定された係数ｋを乗じた数ｍｙ（ｍ＝ｋ・ｎ）を検出し、このｎｘ×ｍｙの単位照明領域を先行車Ｏｂ１が存在する領域とする。係数ｋは自動車の平均的な車幅寸法と車高寸法の比率である。図示は省略するが、２つの白色の高輝度部が所要の間隔で検出された対向車の場合もほぼ同じである。

そして、ランプ制御部１０２で生成されたランプ制御信号はヘッドランプＨＬのランプ駆動モジュールＬＤＭとレベリングアクチュエータＬＡＣＴに出力される。ランプ駆動モジュールＬＤＭは、このランプ制御信号に基づいてＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの多分割ＬＥＤアレイ６１の各ピクセル素子６１ｐを個別に発光制御する。すなわち、対象物が存在していると判定された単位照明領域ｕに対応している多分割ＬＥＤアレイ６１のピクセル素子６１ｐを判定し、この判定したピクセル素子６１ｐを消光、減光し、その他のピクセル素子６１ｐを発光する制御を行う。

この配光制御により、図７（ａ）に示したように、先行車Ｏｂ１が存在する単位照明領域ｕでは太枠で示すように対応するピクセル素子６１ｐを消光して照明を行なわない遮光領域Ａｓを形成する。これにより、この斜線で示す遮光領域ＡｓではＰＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉでの照明が行なわれず、先行車Ｏｂ１に対する眩惑が防止される。また、図示は省略するが、歩行者等に対する遮光領域については、ピクセル素子６１ｐを低光度で発光してもよく、歩行者に対しては眩惑を防止する一方で自車両の照明光による照明により歩行者を確認することができる。他の対象物の領域については、ピクセル素子６１ｐは所定の光度で発光される。これにより、例えば、道路標識は自車両の照明光により明るく照明できる。

図８に概略図を示すように、ＬｏランプユニットＬｏＬＵにおいては、Ｌｏ配光パターンＰＬｏのカットオフラインＣＯＬは、自車ＣＡＲの前方の所定距離に位置していると仮定された破線で示す先行車Ｏｂ１の車体後面の所要高さ位置となるように設定されている。自車ＣＡＲの通常の走行に際してはＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉでのＡＤＢ制御が行なわれることにより、先行車Ｏｂ１を眩惑することがなく、またダークゾーンが発生しない。しかし、実線で示すように先行車Ｏｂ１の自車ＣＡＲに対する相対位置が変化して車間距離が長くなると、カットオフラインＣＯＬは先行車Ｏｂ１よりも手前の路面に位置されるようになり、先行車Ｏｂ１と自車ＣＡＲとの間の路面の一部領域、特に先行車Ｏｂ１の直後の領域に照明が行なわれないダークゾーンＤＺ（交差斜線領域）が生じる。

図７（ａ）の例では、図７（ｂ）に示すように、先行車Ｏｂ１と自車との車間距離が長くなったような場合には、先行車Ｏｂ１はカットオフラインＣＯＬよりも上側の領域に移動される。そのため、ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉの遮光領域Ａｓ（交差斜線領域）とカットオフラインＣＯＬとの間、すなわちＬｏ配光パターンＰＬｏの上側の非照明領域の一部に斜線で示すダークゾーンＤＺが生じる。ランプ制御部１０２はこのダークゾーンＤＺに基づいてヘッドランプＨＬを制御し、ダークゾーン制御を実行する。

図９はこのダークゾーン制御の概略のフロー図である。対象物検出部１０１は対象物を検出し、また同時にダークゾーンＤＺの検出を行なう（Ｓ１）。ダークゾーンＤＺは各カメラＦＣＡＭ，ＬＣＡＭの画像における暗黒部から検出される。ダークゾーンＤＺが検出されたとき（Ｓ２）には、さらにダークゾーンＤＺの属性が検出される（Ｓ３）。この属性として、ここでは図７（ｂ）に示すように、ダークゾーンＤＺの長さ、すなわち撮像した画像におけるダークゾーンＤＺの上下方向の最大の長さ寸法（以下、Ｄ長と称する）として検出される。

ダークゾーンＤＺの属性としてのＤ長が検出されると、ランプ制御部１０２はこのＤ長を基準長であるＢ長と比較する（Ｓ４）。このＢ長として、ここでは第１基準長Ｂ１と第２基準長Ｂ２を設定している（以下、Ｂ１長、Ｂ２長と称する）。Ｂ２長はＢ１長よりも長く設定されている。そして、ランプ制御部１０２はこのＤ長とＢ１長及びＢ２長を比較した情報（以下、Ｄ長情報と称する）を含めたランプ制御信号をヘッドランプＨＬに出力する。

ヘッドランプＨＬでは、ランプ制御信号に基づいてランプ駆動モジュールＬＤＭとレベリングアクチュエータＬＡＣＴによる制御が行なわれる。特に、ランプ制御信号にＤ長情報が含まれているときには、ランプ駆動モジュールＬＤＭとレベリングアクチュエータＬＡＣＴにおける制御が行なわれる。すなわち、Ｄ長の情報に基づいてランプ駆動モジュールＬＤＭによりＡＨｉランプユニットでの配光パターンを制御し、あるいはレベリングアクチュエータＬＡＣによりレベリングブラケット３の傾動、すなわちＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの照射光軸の方向を制御する。

図９のステップＳ４において、Ｄ長がＢ１長よりも短い場合にはレベリングアクチュエータＬＡＣＴによるレベリング制御を実行する（Ｓ５）。このレベリング制御は、レベリングブラケット３の前傾角度を低減してＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの照射光軸を上方向に変化させる。このとき、ＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵにおけるＡＨｉ配光パターンを変化する制御は行なわれない。

これにより、図１０（ａ）のように、Ｌｏ配光パターンＰＬｏとＡＨＩ配光パターンＰＡＨｉが上方向に変化され、特にＬｏ配光パターンＰＬｏのカットオフラインＣＯＬが上方向に変化される。その結果、カットオフラインＣＯＬは先行車Ｏｂ１の車体下部に相当する位置に制御され、これよりも下方の領域、すなわち自車と先行車Ｏｂ１との間の路面のほぼ全領域が照明される状態になり、ダークゾーンＤＺが解消されてＬｏ配光パターンＰＬｏとＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉによる好適な照明が確保される。

このレベリング制御では、ランプ制御部１０２はランプカメラＬＣＡＭで撮像した画像から検出されるダークゾーンに基づいてレベリング制御にかかわるランプ制御信号を生成するので、高い精度でのレベリング制御が可能になる。すなわち、ランプカメラＬＣＡＭはフロントカメラＦＣＡＭよりも高速のフレームレートで撮像することができるので、対象物検出部１０１はダークゾーンの属性とその変化を高速に検出でき、ランプ制御部１０２はこの変化に対して高い応答性のランプ制御信号を生成し、レベリング制御を行なうことができる。なお、ランプカメラＬＣＡＭはフロントカメラＦＣＡＭに比較して解像度は低いが、先行車とダークゾーンの変化については撮像した画像における高輝度部ないし中輝度部の移動から求められるので、解像度が低くても属性の変化の検出には支障がない。

また、このレベリング制御においては、レベリングブラケット３に搭載されているＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵのみが傾動され、エイミングブラケット２に搭載されているランプカメラＬＣＡＭが傾動されることはない。すなわち、ランプカメラＬＣＡＭはフロントカメラＦＣＡＭとともにその撮像光軸は自動車ＣＡＲに対して特定された方向に固定されている。そして、この撮像光軸は前記したようにランプカメラＬＣＡＭで撮像した画像における基準となる位置であるので、レベリングブラケット３の傾動、すなわちＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬｕの傾動の影響を受けることがない。したがって、ランプカメラＬＣＡＭの撮像光軸がランプユニットと共に傾動される場合に比較して先行車やダークゾーンを検出する際の処理が簡略化され、より高速なレベリング制御が実現できる。

さらに、ランプカメラＬＣＡＭは、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵとほぼ同じ高さ位置に配設されているので、対象物の位置変化に伴ってランプカメラＬＣＡＭから先行車を見たときの撮像光軸の角度変化はＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵから先行車に光照射するときの角度変化と略同じである。したがって、ランプカメラＬＣＡＭで検出した高輝度部と中輝度部の位置変化量（移動量）を検出する際の処理がさらに簡略化され、より高速なレベリング制御が実現できる。

レベリング制御においてＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの照射光軸を制御する速度は、ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉのパターン形状を変化制御するよりも低速であるが、Ｄ長がＢ１長よりも短い場合には、照射光軸を制御するためのレベリング制御に必要とされる時間は極短時間であるので、照射光軸の制御速度が低いことの影響は少なく、ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉを変化制御するための処理に比較して高速に対応できる場合もある。

一方、図９のステップＳ４において、Ｄ長がＢ１長よりも長くＢ２長よりも短い場合には、レベリング制御を行なわず、ＡＨｉランプユニットＰＡＨｉにおけるＡＨｉ配光パターンを変化する配光パターン制御を行なう（Ｓ６）。ランプ駆動モジュールＬＤＭは、ランプ制御信号に基づいてＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵのＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉの遮光領域Ａｓを制御する。

これにより、図１０（ｂ）に示すように、カットオフラインＣＯＬは先行車Ｏｂ１の車体下部に相当する位置のままであるが、先行車Ｏｂ１の下方の領域、すなわち自車と先行車Ｏｂ１との間の路面の領域がＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉによって照明される状態になり、ダークゾーンＤＺが解消されてＬｏ配光パターンＰＬｏとＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉによる好適な照明が確保される。

他方、図９のステップＳ４において、Ｄ長がＢ２長よりも長い場合には、レベリング制御と配光パターン制御を合一的に行なう。すなわち、レベリング制御と配光パターンの両方を同時に変化制御する（Ｓ７）。例えば、ダークゾーンＤＺを概念的に２つの領域に分割し、一方の領域についてはレベリング制御を行い、他方の領域については配光パターン制御を行なう。

これにより、図１０（ｃ）に示すように、カットオフラインＣＯＬは先行車Ｏｂ１の車体下部に近接する位置まで上方向に移動され、同時に先行車Ｏｂ１の下方の領域がＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉによって照明される状態になり、ダークゾーンＤＺが解消されてＬｏ配光パターンＰＬｏとＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉによる好適な照明が確保される。このように、レベリング制御とＡＨｉ配光パターンを合一的に制御することにより、ダークゾーン制御におけるトータルの制御時間が抑制され、制御の高速化が実現できる。

なお、図面を参照しての説明は省略するが、ダークゾーンＤＺの属性としてＤ長の変化速度、すなわちＤ長の時間に対する長さの変化率を検出し、この変化速度に基づいてレベリング制御とＡＨｉ配光パターン制御を選択的あるいは合一的に行なうようにしてもよい。例えば、Ｄ長の変化速度が相対的に低い値のときにはレベリング制御のみを行ない、Ｄ長の変化速度が相対的に高い値のときにはレベリング制御とＡＨｉ配光パターン制御を合一的に行なうようにしてもよい。また、Ｄ長の変化速度が中間的な値のときにはＡＨｉ配光パターン制御のみを行なうようにしてもよい。

以上の先行車に対するダークゾーン制御に際し、対象物検出部１０１において対向車が検出されているときにはダークゾーン制御を停止し、実質的なダークゾーン制御を行なわないようにしてもよい。これは、先行車の場合には自車との車間距離の変化は相対的に緩やかであるが、対向車の場合には自車との車間距離の変化が急であるため、先行車に対するダークゾーン制御を行なっているときに対向車が照明領域内にまで進入してくる可能いが高く、対向車を眩惑するおそれがあるためである。

また、以上の説明は対象物としての先行車に対する制御であるが、対向車について生じるダークゾーンに対してもダークゾーン制御を行なうようにしてもよい。あるいは、その他の対象物に対してもダークゾーンが生じる場合には、同様にしてダークゾーン制御を行なうようにしてもよい。

前記した実施形態は、ＬｏランプユニットＬｏＬＵとＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵを備えた構成であるが、ＡＨｉランプユニットのみで構成されてもよい。例えば、図５に示したＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵの構成として、鎖線で示すように、複数個、例えば２つの多分割ＬＥＤアレイ６１が上下に配置された構成としてもよい。この場合、各多分割ＬＥＤアレイ６１で構成される各ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉが上下に接して投影されるように、例えば投影レンズ６２は上下に２つの焦点を有する複合型レンズとして構成されることが好ましい。これら２つの多分割ＬＥＤアレイ６１を備えることにより、図１１に示すように、上下に配列された２つのＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉが合成された合成ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉｃが形成される。この場合にはＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵのみがレベリングブラケット３に搭載され、レベリングアクチュエータＬＡＣＴによりレベリング制御が行われることになる。

このような合成ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉｃでの照明においては、個々のピクセル素子の発光を選択的に制御することによりカットオフラインを有するロービーム配光パターンが形成される。そして、前記実施形態と同様にダークゾーンが発生したときには、ダークゾーンを解消する制御が行なわれる。すなわち、合成ＡＨｉ配光パターンＰＡＨｉｃにおける配光パターンの制御と、ＡＨｉランプユニットＡＨｉＬＵのレベリング制御のいずれか一方、又は両制御を合一的に行なう。例えば、ダークゾーンの一部を解消する配光パターンでの制御を行い、その不足分をレベリング制御により補完するようにしてもよい。あるいは、レベリング制御によるダークゾーン制御を行い、その不足分を配光パターン制御により補完するようにしてもよい。

この場合においても、前記実施形態と同様に検出したダークゾーンの属性、すなわち、Ｄ長あるいはＤ長の変化速度に基づいて配光パターンの制御とレベリングの制御とを適宜に組み合わせたダークゾーン制御を行なうようにしてもよい。

さらに、図示は省略するが、ＬｏランプユニットとＡＨｉランプユニットに代えて、光源の光をＤＭＤ（Digital Micromirror Device）で選択的に反射して配光制御を行うランプユニットで構成されてもよい。また、光を走査するスキャン型のランプユニットで構成されてもよい。これらで構成する場合でも、これらのユニットのみをレベリングブラケットに搭載してレベリング制御を行なうようにすればよい。

なお、実施形態では、低コストに構成できる高速のフレームレートで低解像度のフロントカメラと、低コストに構成できる低速のフレームレートで高解像度のランプカメラの２台のカメラを備えている。これは、高速のフレームレートで高解像度のカメラは極めて高コストであるためである。仮に、高速のフレームレートで高解像度のカメラが低コストに得られるのであれば、1台のランプカメラのみで構成してもよい。あるいは、本発明においては、ランプカメラをランプ駆動モジュールに直接接続してもよく、このようにした場合にはランプカメラはフロントカメラと同程度のフレームレートのカメラで構成されてもよい。フレームレートが低速であっても、ランプカメラで撮像して得られる撮像信号をランプ駆動モジュールで処理してランプ配光制御を行なうことにより、実質的に高速な制御が可能になる。

また、実施形態では、エイミングブラケットを用いてエイミング調整を行なっているが、ランプユニットとランプカメラを内装したランプハウジングの全体を自動車の車体に対してエイミング調整する構成のヘッドランプに適用してもよい。この場合には、エイミングブラケットは省略し、ランプカメラをランプハウジングに支持し、ランプハウジングに対して傾動するレベリングブラケットにランプユニットを搭載するようにすればよい。

さらに、実施形態では、車両ＥＣＵに対象物検出部、ランプ制御部、カメラ制御部が設けられているが、ヘッドランプにランプＥＣＵが配設され、このランプＥＣＵに対象物検出部、ランプ制御部、カメラ制御部が設けられるようにしてもよい。あるいは、これらの一部が設けられるようにしてもよい。この場合、ランプＥＣＵは車両ＥＣＵに接続され、両ＥＣＵの間で各信号が送受するように構成されることが好ましい。

ＨＬ（Ｌ－ＨＬ，Ｒ－ＨＬ）ヘッドランプ
ＬｏＬＵ Ｌｏランプユニット（ロービームランプユニット）
ＡＨｉＬＵ ＡＨｉランプユニット（ＡＤＢハイビームランプユニット）
ＴＳＬＵ ＴＳランプユニット（ターンシグナルランプユニット）
ＤＲＬＵ ＤＲランプユニット（デイタイムランニングランプユニット）
ＦＣＡＭ フロントカメラ
ＬＣＡＭ ランプカメラ
ＬＡＣＴ レベリングアクチュエータ
ＬＤＭ ランプ駆動モジュール
Ｏｂ 対象物
Ｏｂ１ 先行車
Ａｓ 遮光領域
ＣＯＬ カットオフライン
ＤＺ ダークゾーン
ＰＬｏ Ｌｏ配光パターン
ＰＡＨｉ ＡＨｉ配光パターン
Ａａ，Ａｌ 照射光軸
１ ランプハウジング
２ エイミングブラケット
３ レベリングブラケット
１１ ランプボディ
１２ 透光カバー
２０ エイミング機構
３０ レベリング機構
１００ 車両ＥＣＵ（制御手段）
１０１ 対象物検出部
１０２ ランプ制御部
１０３ カメラ制御部

Claims (9)

1. 照射する光の配光パターンとその照射光軸を変化させることが可能なランプユニットを備える車両用ランプと、カメラで撮像した画像から対象物を検出し、検出した対象物の位置情報に基づいて前記ランプユニットを制御する制御手段とを備える車両用ランプの制御装置において、前記制御手段は、対象物を検出するとともに検出した対象物に対して前記ランプユニットで光照射したときに生じるダークゾーンを検出するダークゾーン検出工程と、検出したダークゾーンを解消するダークゾーン制御工程を実行することが可能であり、前記ダークゾーン制御工程は、前記ランプユニットの配光パターンを制御する配光パターン制御工程と、前記ランプユニットの照射光軸を制御する照射光軸制御工程を含み、前記配光パターン制御工程と前記照射光軸制御工程を選択的に又は合一的に実行することを特徴とする車両用ランプの制御方法。
2. 前記制御手段は前記ダークゾーン検出工程において前記ダークゾーンの属性を検出することが可能であり、前記ダークゾーン制御工程は、検出したダークゾーンの属性に基づいて前記配光パターン制御工程のみを実行し、又は前記照射光軸制御工程のみを実行し、あるいは前記配光パターン制御工程と前記照射光軸制御工程の両工程を実行する請求項１に記載の車両用ランプの制御方法。
3. 前記配光パターン制御工程は対象物を含む領域を選択的に遮光するＡＤＢ配光制御であり、前記照射光軸制御工程は前記照射光軸を上下方向に変化させるレベリング制御である請求項２に記載の車両用ランプの制御方法。
4. 前記ダークゾーンの属性は、対象物に対するダークゾーンの所定方向の長さ、又は当該ダークゾーンの長さの変化速度を含む請求項２又は３に記載の車両用ランプの制御方法。
5. 照射する光の配光パターンとその照射光軸を変化させることが可能なランプユニットを備える車両用ランプと、カメラで撮像した画像から対象物を検出し、検出した対象物の位置情報に基づいて前記ランプユニットを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、対象物を検出するとともに検出した対象物に対して前記ランプユニットで光照射したときに生じるダークゾーンを検出する対象物検出部と、検出したダークゾーンに基づいて前記ランプユニットの配光パターンと照射光軸を選択的に又は合一的に制御するランプ制御部を備えることを特徴とする車両用ランプの制御装置。
6. 前記車両用ランプは前記ランプユニットの照射光軸を上下方向に変化させるレベリング装置を備え、前記ランプ制御部は当該レベリング装置を制御する請求項５に記載の車両用ランプの制御装置。
7. 前記ランプユニットは、所定のカットオフラインよりも下側領域を光照射する第１のランプユニットと、当該カットオフラインよりも上側領域を光照射する第２のランプユニットを備え、前記ランプ制御部は、前記レベリング装置により前記第１と第２のランプユニットの照射光軸を上下方向に制御し、かつ前記第２のランプユニットの配光パターンを制御する請求項６に記載の車両用ランプの制御装置。
8. 前記第２のランプユニットは、前記対象物が存在する領域への光照射を停止し、その他の領域への光照射を行なう配光制御が可能である請求項７に記載の車両用ランプの制御装置。
9. 前記第１のランプユニットはロービームランプユニットであり、前記第２のランプユニットはマイクロＬＥＤ発光素子を光源とするＡＤＢハイビームランプユニットであり、当該マイクロＬＥＤ発光素子を選択的に発光して配光パターンを制御する請求項８に記載の車両用ランプの制御装置。
   
   
   

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