KR101232308B1 - 헤드램프 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

헤드램프 제어장치 및 제어방법이 제공된다. 본 발명에 따른 헤드램프 제어장치는 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 영상 제공부와, 상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량의 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 정보 처리부와, 헤드램프 내부에서 상향광 및 하향광을 조사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 조사된 상향광의 일부 또는 전체를 차단하여 상향광 조사를 제어하는 광차단부와, 상기 상향등 회피영역에 대응되도록 상기 광차단부의 위치를 결정하는 광차단 제어부를 포함한다.

Description

헤드램프 제어장치 및 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING HEAD LAMP FOR VEHICLES}
본 발명은 헤드램프 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전방 차량 유무에 따라 상향등을 자동적으로 제어하는 헤드램프 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은, 야간 주행시에 차량 주변에 위치한 대상물을 용이하게 확인하기 위한 조명 기능, 및 다른 차량이나 도로 이용자들에게 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호 기능을 가지는 램프를 구비한다. 예를 들어, 전조등, 및 안개등 등은 조명을 목적으로 하며, 방향 지시등, 미등, 제동등, 사이드 마커(Side Marker) 등은 신호를 목적으로 한 것이다.
차량 운전자가 야간 또는 광도가 낮은 터널 등을 주행하는 경우에, 차량의 프론트 램프 또는 리어 램프에 사용되는 광원으로부터 조사되는 빛에 의해 전후방을 식별하여 안전한 주행을 할 수 있게 된다. 이 때, 광원으로부터 출사되는 빛을 적절하게 분산시키거나 또는 굴절되는 빛의 진행방향을 전방으로 편광 내지 집광 시키기 위해 차량 램프에는 광학기능체 및 복수의 반사면을 구비한다.
최근에는 차량의 주행 정보, 예를 들어 차량의 주행 속도나 휠(Wheel)의 회전 각도 등과 같은 정보를 근거로 하여 차량용 전조등의 광 조사 방향을 조절하여 운전자의 시야를 확보하는 방안이 연구되고 있다. 예를 들어, 차량에는 차량의 주행 정보, 즉 차량의 주행 속도, 휠의 회전 각도 및 차량의 수형 상태 등을 감지하기 위한 센서들이 설치되며, 센서에 의한 감지 결과는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit)으로 전달되고, 전자 제어 유닛은 센서의 감지 결과를 근거로 하여 차량용 전조등의 광 조사 방향을 조절하는 것이다.
특히, 최근에는 보다 안전한 주행이 가능하도록 안전에 대한 요구가 높아지고 있으며, 예를 들어, 야간 주행시에 차량이 직선로에서 곡선로로 진입하거나, 곡선로에서 직선로로 진입하거나, 차량 전방에 갈림길이 존재하는 등의 전방 시야를 확보하기 어려운 경우에도 운전자의 시야를 확보하기 위한 방안이 요구되고 있으며, 이를 해결하기 위해 차량 전방의 주행 도로에 대한 영상을 통해 도로 환경 정보를 얻고, 도로 환경 정보에 따라 전조등을 회전시켜 광 조사 방향을 조절함으로써 운전자의 시야를 확보할 수 있는 적응형 헤드램프 시스템(Adaptive Front-Light System, AFLS)와 같은 차량의 전조등을 자동으로 제어하는 시스템이 제안된 바 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 야간의 경우 지형이 험하고 굴곡이 큰 도로를 주행하는 경우 상향등을 켠 상태로 주행하는 경우가 발생하게 되는데, 상향등은 운전자의 시야를 확보하는데 기여할 수 있는 반면, 눈부심을 유발하여 반대편 차로의 대향차량 또는 전방의 차량 운전자의 시야를 방해할 수 있다. 이로 인해 순간적으로 사고 발생 확률이 증가될 수 있으므로, 이를 적절하게 제어하는 것이 필요하다. 즉, 사용자가 상향등을 켠 채로 주행하는 경우라고 할 지라도, 전방의 선행차량 또는 반대편 차로의 대향차량이 존재하는 경우 일시적으로 상향등을 끄거나 상향등의 방향을 변경하여 다른 운전자의 시야를 방해하지 않도록 제어할 필요가 있다.
이는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 직선도로에서도 마찬가지이다. 즉, 도 3의 경우 상향등이 대향차량에는 영향을 미치지 않으나, 선행차량에 영향을 미치게 되므로, 선행차량의 운전자는 눈부심 등으로 인해 운전조작 실수 등으로 인한 사고의 위험성이 있다. 반대로 도 4의 경우 상향등이 선행차량에는 영향을 미치지 않으나, 대향차량이 직접적으로 영향을 미치게 되므로 대향차량의 운전자는 눈부심 등으로 인해 운전조작 실수의 가능성이 높다.
이와 같은 상황에 있어서 상향등을 적절하게 제어할 필요가 있으나, 전방에 선행차량 또는 대향차량이 빈번하게 통행 또는 교차하는 경우 운전자가 직접 수동으로 상향등을 켜고 끄는 행위를 반복해야 하는데, 이는 오히려 운전자의 주의를 분산시키고, 상향등 조작으로 인해 주행 중의 집중력 저하로 사고발생의 위험성이 높아지게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상향등을 켜고 주행함에 있어서 획득한 전방의 차량정보를 분석하여 전방에 차량이 있는 경우 운전자의 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어할 수 있는 헤드램프 제어장치 및 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상향등을 켜고 주행함에 있어서 운전자의 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어하되, 선행차량 또는 대향차량의 시야에 방해를 주지 않는 범위 내에서 상향등을 조절하여 운전자의 시야를 최대한 확보할 수 있도록 하여 안전운행이 가능하도록 하는 헤드램프 제어장치 및 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 이에 한정되지 않으며, 당업자가 파악할 수 있는 범위 내에서 확대될 수 있다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치는 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 영상 제공부와, 상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량의 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 정보 처리부와, 헤드램프 내부에서 상향광 및 하향광을 조사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 조사된 상향광의 일부 또는 전체를 차단하여 상향광 조사를 제어하는 광차단부와, 상기 상향등 회피영역에 대응되도록 상기 광차단부의 위치를 결정하는 광차단 제어부를 포함한다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법은 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 단계와, 상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 단계와, 상기 상향등 회피영역에 대응되도록 헤드램프 내에서 상향광의 일부 또는 전체를 차단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 헤드램프 제어장치 및 제어방법의 보다 상세한 예는 도면을 참조하여 실시예 부분에서 후술한다.
본 발명의 실시예들에 따른 헤드램프 제어장치 및 제어방법으로 인해, 상향등을 켜고 주행함에 있어서 획득한 전방의 차량정보를 분석하여 전방에 차량이 있는 경우 운전자의 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어할 수 있다.
또한, 상향등을 켜고 주행함에 있어서 운전자의 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어하되, 선행차량 또는 대향차량의 시야에 방해를 주지 않는 범위 내에서 상향등을 조절하여 운전자의 시야를 최대한 확보할 수 있도록 하여 안전운행이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 헤드램프 제어장치에 따른 곡선도로에서의 상향등조사 영역을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 종래의 헤드램프 제어장치에 따른 직선도로에서의 상향등 조사 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 구성요소를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 카메라 감지 영역을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 상향등 회피영역 및 상향등 조사영역을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서의 헤드램프 제어장치의 영상 정보를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 다양한 도로 상황에서의 상향등 회피영역 및 상향등 조사영역을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 헤드램프의 구조를 도시한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 광차단부의 위치에 따른 상향등 조사방향 및 조사영역을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법 중 상향등 회피영역 설정 과정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치는 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 영상 제공부(10)와, 상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량의 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 정보 처리부(20)와, 전방의 광을 조사하는 헤드램프(30)를 포함하고, 상기 헤드램프(30)는 헤드램프(30) 내부에서 상향광 및 하향광을 조사하는 광원부(31)와, 상기 광원부(31)로부터 조사된 상향광의 일부 또는 전체를 차단하여 상향광 조사를 제어하는 광차단부(32)와, 상기 상향등 회피영역에 대응되도록 상기 광차단부(32)의 위치를 결정하는 광차단 제어부(33)를 포함한다.
영상 제공부(10)는 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 카메라 모듈을 포함하며, 상기 카메라 모듈에 의해 획득된 영상 정보를 정보 처리부(20)로 송출하는 역할을 수행한다.
앞서 설명한 바와 같이, 야간에 상향등은 운전자의 시야를 확장하는데 기여할 수 있는 반면, 반대편 차로의 대향차량 또는 전방의 차량 운전자의 눈부심을 유발하여 시야를 방해할 뿐만 아니라 이로 인해 순간적으로 사고 발생 확률이 증가될 수 있으므로 이를 적절하게 제어하는 것이 필요하다. 따라서, 상향등을 켜고 주행함에 있어서, 영상 제공부(10)를 통해 획득한 전방의 차량정보를 분석하여 전방에 차량이 있는 경우 운전자의 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어할 수 있다.
즉, 상향등을 켜고 주행함에 있어서 운전자의 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어하되, 선행차량 또는 대향차량의 시야에 방해를 주지 않는 범위 내에서 상향등을 조절하여 선행차량 또는 대향차량의 운전자의 시야를 보호하는 동시에, 주행차량 운전자의 시야를 최대한 확보할 수 있도록 하여 안전운행이 가능하도록 할 수 있다.
영상 제공부(10)를 구성하는 카메라 모듈은 특히 헤드램프의 세밀한 제어가 필요한 야간 시간대에 정확한 급선회로의 도로 정보를 감지할 수 있도록 야간 촬영이 가능한 카메라일 수 있다.
영상 제공부(10)는 카메라 모듈에 의해 입수된 주행 방향 전방의 영상 정보를 이미지 데이터 형태로 변환하여 정보 처리부(20)로 전송하며, 전송 전에 데이터 전송이 용이할 수 있도록 영상 정보를 압축 포맷 형태로 변환할 수 있다. 압축 포맷 형태의 이미지 데이터는 MPEG(Moving Picture Experts Group)-1 또는 MPEG-4 등의 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다.
정보 처리부(20)는 영상 제공부(10)로부터 확보된 주행 방향 전방의 영상 정보를 바탕으로 전방 도로 정보를 추출하여 전방의 도로 상의 대향차량 및/또는 선행차량의 유무를 판단한다. 전방에 대향차량 또는 선행차량이 존재하는 경우에는 대향차량 또는 선행차량의 운전자의 시야를 방해하지 않도록 주행차량의 상향등이 조사되지 않아야 하는 영역인 상향등 회피영역(E)을 추출한다.
상기 대향차량 또는 선행차량이 존재하는 경우를 판단함에 있어서, 자차를 기준으로 소정의 거리내의 차량이 존재하는 경우에 한정하여 상향등 회피영역(E)을 설정할 수 있다. 상기 소정의 거리는 주행차량의 상향등이 영향을 미칠 수 있는 거리를 의미할 수 있다. 이는 주행차량의 종류별로 미차가 발생할 수 있으며, 대향차량과 선행차량에 따라서 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 대향차량의 경우에는 주행차량의 상향등과 대향한 상태로 주행을 하기 때문에 선행차량에 비해 주행차량의 상향등에 영향을 받을 수 있는 거리가 멀다. 일반적으로 대향차량의 경우 주행차량으로부터 250m 내외까지 영향을 받을 수 있으며, 선행차량의 경우에는 주행차량으로부터 150m 내외까지 영향을 받을 수 있다.
상향등 회피영역(E)은 앞서 설명한 바와 같이, 전방에 위치한 선행차량과 대향차량의 위치를 기초로 상향등이 조사되지 않아야 하는 영역을 의미한다. 상향등 회피영역(E)을 설정하는 구체적인 방법은 상세히 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치는 차량 조향각을 포함하는 주행 정보를 감지하는 주행 정보 감지부(40)를 더 포함할 수 있으며, 정보 처리부(20)는 영상 제공부(10)에서 제공받은 영상 정보뿐만 아니라, 상기 주행 정보 감지부(40)로부터 제공되는 주행 정보를 함께 고려하여 상향등 회피 영역(E)을 결정할 수 있다. 상기 주행 정보는 차량의 주행 속도, 주행 방향 및 차량의 수평 상태 중 적어도 하나의 정보를 더 포함할 수 있다.
영상 제공부(10)로부터 받은 영상 정보를 분석하여 주행차량의 상향등 회피영역(E)을 설정하는데, 주행차량은 뿐만 아니라 선행차량과 대향차량은 모두 이동중일 수 있으므로, 차량의 주행 속도 및 주행 방향 등을 함께 고려하여 실시간으로 상향등 회피영역(E)을 설정하는데 반영시킬 수 있다.
헤드램프(30)는 제1 및 제2 헤드램프를 포함할 수 있으며, 상기 상향등 회피영역(E)은 제1 헤드램프와 제2 헤드램프에서 개별적으로 결정될 수 있다. 대체로 헤드램프(30)는 좌우 2개의 헤드램프를 가지는 것이 일반적이며, 제1 및 제2 헤드램프 각각은 서로 다른 상향등 조사 범위를 가지고 있기 때문에, 제1 헤드램프의 상향등 회피영역(E)과 제2 헤드램프의 상향등 회피영역(E)이 개별적으로 결정될 수 있다.
헤드램프(30)는 헤드램프 내부에서 상향광 및 하향광을 조사하는 광원부(31)와, 광원부(31)로부터 조사된 상향광의 일부 또는 전체를 차단하여 상향광 조사를 제어하는 광차단부(32)와, 상향등 회피영역(E)에 대응되도록 광차단부(32)의 위치를 결정하는 광차단 제어부(33)를 포함한다.
광원부(31)는 프로젝터 형태의 발광 모듈로서, 방전 밸브와, 방전 밸브로 인해 발광하는 발광부를 포함한다. 방전 밸브는 예를 들어 메탈 할라이드 밸브와 같은 방전 밸브이고, 방전 발광에 의해 직접적으로 발광부에서 발광된다. 그 외에도 광원부(31)는 복수의 LED로 구성될 수 있다. 광원부(31)가 개별적으로 제어가능한 복수의 LED로 구성될 경우에는 각각의 LED 소자는 독립적으로 점등 및 소등이 가능하기 때문에, 원하는 광패턴을 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 상향등 회피영역(E)에 대응되는 위치의 LED소자를 소등하도록 광차단 제어부(33)로부터 신호를 전달받아 해당 LED소자를 소등하여 원하는 광패턴을 형성할 수도 있다. 이러한 경우, 프로젝터 형태의 광원부(31)와는 달리 LED소자가 적용된 광원부(31)의 전방에는 광차단부(32)의 구성이 생략될 수 있다.
광차단부(32)는 광원부(31)로부터 조사된 빛의 일부를 차단한다. 광원부(31)는 빛을 발생시키고, 발생된 빛은 광원부(31) 주위를 에워싸는 반사판에 반사되어 전방으로 향하게 된다. 이때, 반사판의 반사각도에 따라서 헤드램프(30)의 상부로 향하는 상향광과, 헤드램프(30)의 하부로 향하는 하향광으로 나눌 수 있다. 이때, 광차단부(32)는 하향광은 그대로 통과시키고, 상향광은 차단하여 상향등 조사 여부를 제어하게 된다.
일반적으로 운전자가 헤드램프(30)를 작동시키면, 광차단부(32)는 상향광을 차단하는 형태로 설정되어 있기 때문에 상향등이 조사되지 않으며, 사용자가 상향등 레버를 조작하여 광차단부(32)의 위치를 변경시키면 상향광을 차단하고 있던 광차단부(32)가 이동하여 상향광이 그대로 통과하여 헤드램프(30) 전방으로 조사된다. 앞서 살펴본 바와 같이, 상향광(상향등)은 전방 차량 운전자 또는 대향 차량 운전자의 시야를 방해하는 요소이기 때문에, 주행차량의 운전자가 상향등을 조사하면서 운전하고 있는 경우에도 선행차량 및/또는 대향차량의 유무에 따라 적절하게 제어할 필요가 있다. 광차단부(32)는 제1 및 제2 헤드램프(30)에 개별적으로 구비될 수 있다.
따라서, 광차단 제어부(33)는 정보 처리부(20)에 의해 설정된 상향등 회피영역(E)에 대응되도록 광차단부(32)의 위치를 변경시켜 상향등의 조사여부, 상향등의 조사방향 등을 제어할 수 있다.
헤드램프(30)의 보다 상세한 구조는 도 13을 참조하여 상세히 후술한다.
이어서, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 카메라 감지 영역을 도시한 도면이다. 기존의 차량에 탑재된 카메라 모듈은 차량의 속도, 회전율, 조향 각도와 상관없이 차량의 직진 시야각에 맞춰서 영상 정보를 획득하도록 되어 있다. 하지만, S형 급선회로와 같이 진행중인 방향과 다른 방향의 급선회로가 나오게 되면 운전자의 전방 시야 확보에 어려움 발생 및 S형 도로에 있는 차량의 선행차 및 대향차에 대한 정보 입력의 어려움이 있다.
특히, 운전자가 야간 주행시 보다 풍부한 시야를 확보할 수 있도록 상향등을 사용하여 전방을 조사하고 있는 경우에, 반대편에서 주행 중인 대향차의 운전자 또는 선행 차량의 운전자는 예기치 못한 광원으로 인하여 순간적으로 눈부심 등의 시야확보가 곤란해지는 경우가 발생할 수 있다. 이는 자칫 교통사고로 이어질 수 있기 때문에 매우 위험하며, 이를 방지하기 위해서는 미리 급선회로 전방의 차량 유무를 판단하여 상향등 조사 방향 등을 적절하게 제어할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 제공부(10)를 구성하는 카메라 모듈은 전방 도로 형태에 따라 미리 카메라 모듈의 방향을 전환하여, 전방 도로 영상 정보를 획득할 수 있다. 즉, 전방(A)의 영상 정보를 기초로 직선도로를 주행하다가 전방에 곡선도로가 나올 경우, 카메라 모듈의 방향을 미리 곡선도로 방향(B)으로 이동시켜 주행 방향 전방의 영상 정보를 적절하게 획득할 수 있다. 이로 인해, 미리 곡선도로 상의 선행차량 및/또는 대향차량의 유무 및 위치를 파악하여 상향등 회피영역(E)을 계산하고, 곡선도로에 진입하기 전에 광차단부(32)를 변위시켜 상향등을 적절히 차단할 수 있다.
이어서, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 상향등 회피영역 및 상향등 조사영역을 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에서의 헤드램프 제어장치의 영상 정보를 나타내는 도면이다.
먼저, 영상 제공부(10)를 통해 획득한 주행 방향 전방의 영상 정보를 기초로 정보 처리부(20)에서 상향등 회피영역(E)을 결정한다. 상향등 회피영역(E)은 각도 범위로 표시될 수 있으며, 주행 방향 전방을 기준으로 좌우 90°의 범위 내에 포함될 수 있다.
전체 상향등 조사 가능 범위 중에서 상향등 회피영역(E)을 제외한 나머지 영역이 상향등 조사영역(H)에 해당한다. 앞서 설명한 바와 같이, 헤드램프(30)에서 조사되는 광은 배광 영역의 중간 경계 부분을 기점으로 상향광과 햐향광으로 나뉠 수가 있는데 하향광의 경우에는 특별히 선행차량 또는 대향차량의 운전자의 시야에 영향을 미치지 않기 때문에, 하향등 조사영역(L)은 항상 일정하게 유지된다.
상향등 회피영역(E)의 각도 범위는 상기 영상 정보의 좌우측 최외각의 차량을 기준으로 결정되며, 또한 상향등 회피영역(E)상에서 최외곽 차량으로 인식된 차량에 대한 상세 정보 예를 들어 차량의 폭, 자차와 최외곽 차량까지의 거리 및 구체적인 각도에 관한 정보를 포함한다. 예를 들어 도 7에 도시된 도로 상황은 선행차량 및 대향차량이 각각 한대씩 존재하는 경우이며, 주행차량의 직선 전방을 90°인 기준선으로 하여 주행차량의 오른쪽 방향을 0°로 하고, 주행차량의 왼쪽 방향을 180°으로 할 때, 도 7에서의 상향등 회피영역(E)은 대략 80°내지 135°로 설정된다. 따라서, 상향등 조사영역(H)은 상향등 회피영역(E)을 제외한 나머지 영역으로 설정된다. 도 7 상으로 상향등 조사영역(H)이 오른쪽 부분에만 도시되어 있는데, 이는 왼쪽 부분의 상향등 회피영역(E)이 크게 설정되어 전체 상향등 조사 가능 범위 중 왼쪽 상향등 조사 가능 범위가 모두 상향등 회피영역(E)으로 설정되었기 때문이다. 앞서 설명한 바와 같이, 차량의 종류 또는 헤드램프(30)의 종류에 따라 전체 상향등 조사 가능 범위가 달라질 수 있다.
도 8은 도 7에서의 헤드램프 제어장치의 영상 정보를 개략적으로 도시한 도면으로서, 실제 정보 처리부(20)가 제공받는 영상 정보를 나타낸다. 영상 제공부(10)에 의해 제공된 영상 정보를 기초로 정보 처리부(20)는 먼저, 주행차량의 위치를 기준으로 하여 전방에 선행차량과 대향차량이 있는지 여부를 판단한다. 선행차량과 대향차량의 구분은 헤드램프와 테일램프의 빛의 파장 차이에 의해 구별할 수도 있고, 영상 정보 상에 나타난 중앙선의 위치를 기준으로 파악할 수 있다. 특히, 영상 정보에 포착된 광은 헤드램프 또는 테일램프에서 발생한 광 이외에도 가로등 또는 네온사인이나 그외 다른 광원으로부터 발생한 광이 존재할 수 있다. 따라서, 영상 정보 상에서 좌우 도로의 경계점을 기준으로 그 내측에 존재하는 광에 대해서만 차량으로 인식하는 방법이 사용될 수 있으며, 그 외에도 유사한 조도와 배광 패턴이 한 쌍으로 존재하는 경우에만 이를 헤드램프 또는 테일램프로 인식하는 방법이 사용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 대향차량의 경우에는 주행차량과 마주보는 위치에서 주행 중이므로 주행차량의 상향등에 영향을 더 받게 된다. 따라서, 예를 들어 대향차량의 경우 주행차량으로부터 약 250m 이내의 거리에 있는 것으로 감지되는 경우에는 상향등 회피영역(E)을 계산할 때 이를 고려한다. 또한, 전방에 있는 주행차량과 대향차량의 유무 및 위치를 파악한 후 각각 좌우측으로 최외각에 있는 차량을 기초로 각도 범위 및 해당 최외각 차량의 상세정보를 획득하여 상기 상향등 회피영역(E)을 계산할 때 이를 고려할 수 있다.
이어서, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 다양한 도로 상황에서의 상향등 회피영역 및 상향등 조사영역을 도시한 도면이다.
도 9는 대향차량이 인접하게 위치하기 때문에 주행차량을 기준으로 좌측은 모두 상향등 회피영역(E)으로 설정되었으며, 우측은 선행차량이 전방에 위치하므로 상향등 조사영역(H)을 가진다.
도 10은 대향차량과 주행차량이 모두 인접하게 위치하기 때문에 상향등 회피영역(E)이 매우 넓은 각도 범위로 설정되어, 상향등 조사영역(H)이 배제된다.
도 11은 선행차량이 인접하게 위치하고 최외각 차선에 존재하기 때문에 우측에서의 상향등 회피영역(E)은 매우 넓게 설정되어 상향등 조사영역(H)은 배제된 반면, 좌측은 바로 인접한 대향차선에 주행차량으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있는 대향차량이 한대만 존재하기 때문에 좌측에서의 상향등 회피영역(E)은 협소한 각도 범위로 설정되어 상향등 조사영역(H)이 넓게 형성된다.
도 12는 대향차량과 주행차량이 모두 존재하나, 주행차량에 대한 대향차량과 주행차량의 각도 범위가 좁기 때문에 중앙부분을 제외한 좌우측 범위에서 상향등 조사영역(H)이 형성된다.
이어서, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 헤드램프의 구조를 도시한 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 헤드램프(30)는 헤드램프 내부에서 상향광 및 하향광을 조사하는 광원부(31)와, 광원부(31)로부터 조사된 상향광의 일부 또는 전체를 차단하여 상향광 조사를 제어하는 광차단부(32)와, 상향등 회피영역(E)에 대응되도록 광차단부(32)의 위치를 결정하는 광차단 제어부(33)를 포함하며, 그 이외에도 광원부(31)를 감싸는 형태로 구비되어 빛을 반사시키는 반사면(34)과, 광원부(31)의 광진행 방향 전방에 배치된 집광 렌즈(35)를 더 포함할 수 있으며, 선택에 따라, 광원부(31)와 하부 반사면(34) 사이에 위치하여 입사된 빛을 하부 반사면(34)으로 굴절시키는 렌즈 구조체(36)를 더 포함할 수 있다. 또한, 설정된 상향등 회피영역(E)에 상향광이 조사되는 것을 방지하기 위해서, 상기 한쌍의 헤드램프(30)는 각각 서로 다른 방향 및 다른 각도로 개별적으로 스위블될 수 있다.
광원부(31)에서 조사된 빛의 일부는 반사면(34)에서 반사되어 집광 렌즈(35)를 통과하여 전방을 향한다. 집광 렌즈(35)는 빛의 효율을 높이기 위해 바람직하게는 배면 부분(도 13 상으로 왼쪽면)이 평평하고, 전면 부분(도 13 상으로 오른쪽면)이 볼록면이 형성된 볼록렌즈 형태일 수 있다.
렌즈 구조체(36)는 입사된 빛을 굴절시켜 이를 하부 반사면(34)으로 향하게 하며, 이로 인해 빛의 소실 없이 보다 많은 빛을 원하는 방향(전방)으로 보낼 수 있다. 렌즈 구조체(36)는 넓은 판면을 가지는 판재 형상일 수 있으며, 도 13에 도시된 바와 같이 그 일면에 프리즘 리브 등과 같은 복수의 광학 기능체로 구성된 광학 기능부를 가질 수 있고, 보다 바람직하게 렌즈 구조체(36)는 프레넬 렌즈 타입일 수 있다.
광차단부(32)는 광차단 제어부(미도시)에 의해 이동되어 상향광의 일부 또는 전체를 차단하게 된다. 따라서, 광차단부(32)에 동력을 전달하여 광차단부(32)를 이동시키는 동력 전달부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 광차단부(32)는 슬라이드 가능하도록 구비되거나 회전 가능하도록 구비될 수 있다. 슬라이드 타입의 광차단부(32)는 헤드램프(30)의 횡축 또는 종축으로 왕복운동 할 수 있도록 구비될 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치의 광차단부의 위치에 따른 상향등 조사방향 및 조사영역을 도시한 도면이다. 도 14 및 도 15의 상단의 도면은 헤드램프(30)에 의해 조사되는 범위를 도시한 도면이며, 하단의 2개의 원은 헤드램프(30)에서 출사되는 배광패턴을 개념적으로 분할하여 복수의 영역으로 도시한 도면으로서, 왼쪽 원은 주행차량의 좌측 헤드램프(30)의 조사 영역을 나타내고, 오른쪽 원은 주행차량의 우측 헤드램프(30)의 조사 영역을 나타낸다. 또한 각 원의 아래쪽 반원은 하향등(L)을 나타내고 위쪽 반원은 상향등(H)을 의미한다.
도 14는 광차단부(32)가 상향광을 차단하지 않은 상태를 나타낸다. 기본적으로 상향광 영역의 절반 영역은 빛이 조사되지 않도록 차단되어 있을 수 있다. 이 경우에는 상향등 회피영역(E)이 설정되지 않은 상태이므로, 상향등(H)이 제한없이 조사된다.
반면, 도 15는 도시된 바와 같이 광차단부(32)의 위치가 이동되어 상향광(H)의 일부가 차단된다. 광차단부(32)는 광차단 제어부(33)에 의해 헤드램프(30) 내측의 일측단에서부터 타측단까지 점진적으로 차단할 수 있다. 즉, 왼쪽 헤드램프(30)의 경우에는 광차단부(32)가 도 15 상으로 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하여 상향광(H)을 차단하게 되며, 오른쪽 헤드램프(30)의 경우에는 광차단부(32)가 도 15 상으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하여 상향광(H)을 차단하게 된다. 상향광(H) 중에서 광차단부(32)에 의해 차단된 영역이 정보 처리부(20)에서 결정된 상향등 회피영역(E)과 대응된다.
따라서, 광차단부(32)가 광원부(31)로부터 출사된 상향광의 일부를 차단하여 상향등 회피영역(E)에 상향등이 조사되지 않도록 제어한다. 특히, 각 헤드램프(30) 별로 광차단부(32)가 개별적으로 제어되기 때문에 좌우측 헤드램프(30)의 상향등을 각각 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어장치로 인해, 상향등을 켜고 주행할 경우 획득한 전방의 차량정보를 분석하여 전방에 차량이 있을 때 별도의 운전자 조작 없이 상향등을 자동적으로 제어할 수 있으며, 선행차량 또는 대향차량의 시야에 방해를 주지 않는 범위 내에서 상향등을 조절하여 운전자의 시야를 최대한 확보할 수 있도록 하여 안전운행이 가능하게 된다.
이하에서는 도 16 및 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법에 대해 설명한다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법을 도시한 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법 중 상향등 회피영역 설정 과정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 제어방법은 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 단계(S10)와, 상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 단계(S20)와, 상기 상향등 회피영역에 대응되도록 헤드램프 내에서 상향광의 일부 또는 전체를 차단하는 단계(S30)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드램프 제어방법은 카메라 모듈을 통해 영상 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 주행 방향 전방의 선행차량 및/또는 대향차량의 유무 및 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하고, 상향등 회피영역에 상향등이 조사되지 않도록 헤드램프 내의 광차단부를 이동시켜 상향광의 일부 또는 전체를 차단한다.
차량 조향각을 포함하는 주행정보를 감지하는 단계가 더 포함될 수 있으며, 상향등 회피영역을 결정함에 있어서, 상기 영상 정보뿐만 아니라 차량 조향각을 포함하는 주행정보를 함께 고려할 수 있다.
헤드램프는 제1 및 제2 헤드램프를 포함할 수 있으며, 상향등 회피영역은 제1 헤드램프와 제2 헤드램프에서 개별적으로 결정될 수 있다.
또한, 상향광의 일부를 차단하는 단계는 광차단부를 소정의 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있으며, 광차단부는 슬라이드 식으로 이동하거나 회전 가능한 형태로 이동할 수 있다. 특히 광차단부가 회전 가능한 형태의 경우에는 광차단부가 회전함에 따라 광차단부가 전방으로 돌출되는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 앞선 도 15에서와 같이 직접적으로 슬라이드 되어 상향광을 차단하지 않고, 회전축을 따라 회전하면서 측면으로 돌출되어 상향광을 차단하는 형태일 수 있다.
상향등 회피 영역을 결정하는 단계(S20)에 대한 구체적인 순서도는 도 17에 도시되어 있다.
먼저, 영상 정보 또는 영상 정보와 주행 정보를 기초로, 주행 전방의 차량 유무 및 위치를 분석한다(S21). 실제 분석 대상이 되는 영상 정보는 도 8에 도시된 바와 같다. 이를 바탕으로 전방에 선행차량 및/또는 대향차량이 있는지 판별한다(S22). 앞서 설명한 바와 같이 전방의 선행차량 및 대향차량의 선별기준에서 소정의 거리 내에 위치할 것으로 조건으로 하여 상향등 회피영역을 설정할 수 있으며, 상기 소정의 거리의 구체적인 조건으로 선행차량은 소정의 거리가 150m 내외로 설정될 수 있으며, 대향차량은 250m 내외로 설정될 수 있다. 따라서, 이와 같이 전방에 차량이 존재하는지를 판단하여, 차량이 없는 경우에는 상향등 회피영역을 설정하지 않는다(S27). 반면, 차량이 있는 경우에는 직선 전방을 기준으로 좌우측 최외각 차량을 인식 및 결정한다(S23). 즉, 상향등 회피영역은 주행차량의 좌우측 최외각 차량을 기준으로 판단하며, 상향등 회피영역은 각도 범위로 표시될 수 있고, 주행 방향 전방을 기준으로 좌우 90°의 범위 내에 포함될 수 있다. 자차의 도로전방에 위치하는 선행차량의 한 쌍의 헤드램프로부터 출사되는 광 또는 대향차량의 한 쌍의 테일램프로부터 출사되는 광을 인식하여 영상 정보 상으로 최외곽에 존재하는 차량의 존재를 판단한다.이어서, 상기 단계에서 최외곽 차량으로 판단된 차량의 각도를 산출하고(S24), 그 외 상기 최외곽 차량에 대한 상세정보를 획득한다(S25). 앞서 설명한 바와 같이 상기 상세정보는 최외곽 차량의 차폭 등의 치수 정보, 최외곽 차량까지의 거리를 포함할 수 있다. 최종적으로 도출된 각도 범위 및 상기 상세정보를 바탕으로 상향등 회피영역을 결정한다(S26). 결정된 상향등 회피영역에 관한 정보는 헤드램프 내의 광차단 제어부로 송출된다(S27).
상향등 회피영역에 관한 정보를 바탕으로 광차단 제어부가 광차단부의 위치를 적절히 이동시켜, 광원부로부터 출사되는 상향광의 일부 또는 전체를 차단함으로써, 상향등을 자동적으로 제어할 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 내에서 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것인바, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정된 형태에 국한되는 것은 아니다.
10: 영상 제공부 20: 정보 처리부
30: 헤드램프 31: 광원부
32: 광차단부 33: 광차단 제어부

Claims (19)

  1. 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 영상 제공부;
    상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량의 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 정보 처리부;
    헤드램프 내부에서 상향광 및 하향광을 조사하는 광원부를 포함하되,
    상기 상향등 회피영역은 각도 범위로 표시되며, 주행 방향 전방을 기준으로 좌우 90°의 범위 내에 포함되고, 상기 상향등 회피영역의 각도 범위는 상기 영상 정보의 좌우측 최외각의 차량의 위치를 기준으로 결정되는 헤드램프 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 방전밸브 타입 또는 LED 타입으로 구성되는 헤드램프 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원부로부터 조사된 상향광의 일부 또는 전체를 차단하여 상향광 조사를 제어하는 광차단부; 및
    상기 상향등 회피영역에 대응되도록 상기 광차단부의 위치를 결정하는 광차단 제어부를 더 포함하는 헤드램프 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광차단부는 슬라이드 가능하도록 구비되고, 상기 광차단부의 위치에 따라 상향광의 일부 또는 전체를 차단하는 헤드램프 제어장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광차단부는 회전 가능하도록 구비되고, 상기 광차단부의 회전 각도에 따라 상향광의 일부 또는 전체를 차단하는 헤드램프 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헤드램프는 제1 및 제2 헤드램프를 포함하는 헤드램프 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상향등 회피영역은 제1 헤드램프와 제2 헤드램프에서 개별적으로 결정되는 헤드램프 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 헤드램프는 개별적으로 스위블되는 헤드램프 제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    차량 조향각을 포함하는 주행 정보를 감지하는 주행 정보 감지부를 더 포함하는 헤드램프 제어장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정보 처리부는 상기 영상 정보 및 상기 주행 정보를 함께 고려하여 상기 상향등 회피영역을 결정하는 헤드램프 제어장치.
  11. 카메라 모듈을 통해 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 단계와,
    상기 영상 정보를 기초로 주행 방향 전방의 차량 위치를 판단하여 상향등 회피영역을 결정하는 단계와,
    상기 상향등 회피영역에 대응되도록 헤드램프 내에서 상향광의 일부 또는 전체를 차단하는 단계를 포함하되,
    상기 상향등 회피영역은 각도 범위로 표시되며, 주행 방향 전방을 기준으로 좌우 90°의 범위 내에 포함되고, 상기 상향등 회피영역의 각도 범위는 상기 영상 정보의 좌우측 최외각의 차량의 위치를 기준으로 결정되는 헤드램프 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    차량 조향각을 포함하는 주행 정보를 감지하는 단계를 더 포함하는 헤드램프 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상향등 회피영역을 결정하는 단계는 상기 영상 정보 및 상기 주행 정보를 함께 고려하는 헤드램프 제어방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 헤드램프는 제1 및 제2 헤드램프를 포함하는 헤드램프 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상향등 회피영역은 제1 헤드램프와 제2 헤드램프에서 개별적으로 결정되는 헤드램프 제어방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 상향등은 방전밸브 타입 또는 LED 타입의 광원에 의해 조사되는 헤드램프 제어방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 상향광의 일부 또는 전체를 차단하는 단계는 광차단부를 소정의 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는 헤드램프 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광차단부는 슬라이드 식으로 이동하는 헤드램프 제어방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광차단부는 회전 가능하도록 구비되는 헤드램프 제어방법.
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