JP2013147181A - 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

Abstract

【課題】自車両と前方車両の位置関係によらず前方車両にグレアを与えることを抑制可能な光照射技術を提供する。
【解決手段】車両用前照灯の点灯制御装置は、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前方車両の位置情報を示す角度を検出する車両検出部、カメラと車両用前照灯との相対的な位置関係に基づいて定められたしきい値を格納するメモリ、少なくとも上記の角度がしきい値を超える範囲において、上記の角度に所定の補正量を付加することにより制御角を設定して当該制御角に基づいて遮光範囲を定め、当該遮光範囲を有する配光パターンに応じ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、を備える。
【選択図】図１

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ロービームを路面に照射させ、必要に応じてハイビームを照射させることにより車両の前方を確認する。しかしながら、いわゆるカットオフラインより上側に光を照射すると、対向車や先行車（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、前方車両の位置を検出し、これらの存在する位置に光が照射されないようにハイビームの照射パターンを制御し、グレアを抑制する技術が種々提案されている（例えば、特開２０１０−２３２０８１号公報）。このようにハイビームの照射パターンを適切に制御することにより、前方車両へのグレアを防止しつつそれ以外のエリアには光を照射できるので、歩行者の早期発見や遠方視認性の向上に寄与することができる。

ところで、従来、ハイビームを照射しない遮光範囲を定めるに当たっては、自車両に搭載されたカメラによって前方車両を撮影し、この撮影された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）の位置を検出している。この際、前方車両のランプの位置は自車両を基準とした相対的な角度で表され、この角度を用いて自車両の前照灯によるハイビームの遮光範囲が定められる。具体的には、カメラの取り付け位置と前方車両のランプの位置を結ぶ直線をそのまま平行移動して前照灯による遮光範囲が定められる（例えば、特開２００３−２６７１２５号公報）。しかしながら、通常、カメラの取り付け位置と前照灯の取り付け位置とは異なるため、上記の方法によって遮光範囲を定めた場合には、特に自車両と前方車両とが接近した場合に自車両の前照灯によるハイビームの一部が前方車両に照射されてしまい前方車両のグレアを与える場合がある。

特開２０１０−２３２０８１号公報 特開２００３−２６７１２５号公報

本発明に係る具体的態様は、自車両と前方車両の位置関係によらず前方車両にグレアを与えることを抑制可能な光照射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前方車両の位置情報を示す角度を検出する車両検出部と、（ｂ）カメラと車両用前照灯との相対的な位置関係に基づいて定められたしきい値を格納するメモリと、（ｃ）少なくとも上記の角度がしきい値を超える範囲において、上記の角度に所定の補正量を付加することにより制御角を設定して当該制御角に基づいて遮光範囲を定め、当該遮光範囲を有する配光パターンに応じ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、を備えることを特徴とする車両用前照灯の点灯制御装置である。

通常、カメラは車内のフロントガラス上部などに取り付けられるため、カメラの取り付け位置は車両用前照灯の取り付け位置よりも車長方向において後ろ側になる。このため、カメラによる画像を用いて前方車両の位置情報を角度で検出し、単純にこれを用いて遮光範囲を定めた場合、自車両と前方車両との距離が小さくなったときには前方車両の後部が部分的に遮光範囲から外れてしまい、グレアを生じる（後述の図８も参照）。本願発明者がこの現象を詳細に検討したところ、カメラと車両用前照灯の各位置を通る直線上に前方車両の位置（例えばテールランプ位置）が重なる場合を境界条件とできることが分かった。すなわち、この直線を超えて前方車両が自車両に接近した場合に、前方車両の後部が部分的に遮光範囲から外れ、グレアを生じることが分かった。このため、カメラと車両用前照灯との相対的な位置関係に基づいて予めしきい値を定めてメモリに格納しておき、少なくとも前方車両の位置情報を示す角度がこのしきい値を超える範囲において当該角度に補正量を付加して制御角を設定することにより、遮光範囲と照射範囲との境界を前方車両の外側方向へシフトさせることができる。したがって、自車両と前方車両の位置関係によらず前方車両にグレアを与えることを抑制可能となる。

上記の車両用前照灯の点灯制御装置においては、例えば、自車両の車幅方向におけるカメラと車両用前照灯の距離ｄ１、自車両の車長方向におけるカメラと車両用前照灯の距離ｄ２とすると、しきい値はａｒｃｔａｎ（ｄ１／ｄ２）と規定することができる。

それにより、好適なしきい値が得られる。

上記の車両用前照灯の点灯制御装置において、配光制御部は、上記の角度がしきい値を超えたか否かを判定し、上記の角度がしきい値よりも小さい範囲においては上記の角度を制御角として用いてもよい。

それにより、補正量を付加する必要性がより高い場合にのみ当該補正量を付加した制御角を用いることができる。

また、上記の車両用前照灯の点灯制御装置において、補正量は、少なくとも上記の角度がしきい値を超える範囲において当該角度に応じて増加することも好ましい。

上記の角度が大きいほど自車両と前方車両との距離が小さいので、当該角度をそのまま制御角として用いることの不都合が顕著となる。このため、上記の角度に応じて補正量を増加させることにより、角度が大きいほど遮光範囲と照射範囲との境界をより前方車両の外側方向へシフトさせて適切な遮光範囲を設定することができる。

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、前方車両にグレアを与えることを抑制可能な車両用前照灯システムが提供される。

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。 光学ユニットの構成例を示す分解斜視図である。 配光パターンの具体例を説明するための模式図である。 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。 しきい値γの決定方法について説明するための図である。 補正量βを可変に設定する方法について説明するための図である。 車両用前照灯システムによる配光制御の様子を模式的に示した図である。 比較例の車両用前照灯システムによる配光制御の様子を模式的に示した図である。 変形例の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。 補正量β’の一例を説明するための図である。 補正量βの設定方法を説明するための図である。 角度θと補正量βの関係を示すグラフである。

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、カメラ１１によって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、中央制御部（点灯制御装置）１０とこれに接続された２つの光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌを備える。中央制御部１０は、車両検出部１２、配光制御部１３、メモリ１４を有する。中央制御部１０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る。

カメラ１１は、自車両の所定位置（例えば室内ミラー付近）に設置されており、自車両の前方の空間を撮影する。

車両検出部１２は、自車両の前方の空間を撮影して得られた画像（画像データ）をカメラ１１から取得し、この画像に対して画像認識処理を行うことにより、前方車両（対象車両）の位置情報を検出する。ここでいう「前方車両」とは、先行車または対向車である。

配光制御部１３は、車両検出部１２によって求められる前方車両の位置情報に基づいて、自車両の前方に存在する前方車両の位置に応じた遮光範囲を有する配光パターンを設定し、この設定した配光パターンに応じて光が照射されるように各光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌのそれぞれへ制御信号（配光制御信号）を出力する。

メモリ１４は、配光制御部１３に接続されており、配光制御部１３が配光パターンを設定する際に用いるしきい値γと補正用データを格納する。しきい値γおよび補正用データの詳細については後述する。このメモリ１４は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリである。

光学ユニット１５Ｒは、自車両の前方右側に設置されて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る。同様に、光学ユニット１５Ｌ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る。図示のように各光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌは共通の構成を有しており、具体的には、各々、ユニット側制御部２１、ＬＥＤ点灯回路２２、相互に並列接続された９個のＬＥＤ（発光素子）１〜９を備えている。

ユニット側制御部２１は、配光制御部１３からの制御信号（ＬＥＤ点消灯信号）を受けて、ＬＥＤ点灯回路２２へ制御信号を与えることにより各ＬＥＤ１〜９の点消灯および個々のＬＥＤの光度を個別に制御する。

ＬＥＤ点灯回路２２は、配光制御部１３からの制御信号に基づいて各ＬＥＤ１〜９へ駆動信号（駆動電流）を個別に供給することにより、各ＬＥＤ１〜９の点消灯を制御し、かつ駆動電流の大きさにより各々の光度を制御する。

図２は、光学ユニットの構成例を示す分解斜視図である。図２に示すように、光学ユニット１５Ｒ（または１５Ｌ）は、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ上に配置された投影レンズ４１と、この投影レンズ４１の後側焦点面よりも後方に配置された光源ユニット３０と、投影レンズ４１を所定位置に保持するレンズ保持枠４０と、光源ユニット３０に取り付けられたヒートシンク５０を含んで構成されている。この光学ユニット１５Ｒは、投影レンズ４１がレンズ保持枠４０に取り付けられ、このレンズ保持枠４０がヒートシンク５０にねじ止め固定されることにより一体化される。光源ユニット３０は、複数の導光レンズ部３１を一体化してなる干渉防止部材３２と、一方向（水平方向）に配列された複数のＬＥＤを有して干渉防止部材３２の後方に配置された発光素子基板３３を含んで構成されている。発光素子基板３３に備わった各ＬＥＤが上記したＬＥＤ点灯回路２２と接続された各ＬＥＤ１〜９である。各ＬＥＤから放射される光は、干渉防止部材３２の各導光レンズ部３１によって投影レンズ４１に導かれ、自車両の前方に投影される。このとき、各発光素子の点灯／消灯を個別に制御することにより、ハイビームの照射エリアを部分的に遮光するなど、配光パターンを自在に制御できる。

図３は、配光パターンの具体例を説明するための模式図である。具体的には、図３は自車両から前方を見た場合の風景が模式的に示されている。図３においては、下側に略楕円状のロービーム領域が配置され、このロービーム領域より上側にハイビーム領域が配置されている。なお、図示の都合上、より多くの光が重なり合って照度が高い部分ほど濃いグレーで表現されている。ハイビーム領域は、複数の配光エリアが水平方向に沿って一列に並べられている。これらの１４つの配光エリアは、光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌのそれぞれから照射される光を合成して形成される。図３に示す例はハイビーム領域をすべて光照射範囲に設定した場合を示しているが、ハイビーム領域の複数の配光エリアは選択的に照射することが可能である。先行車や対向車の存在する配光エリアを非照射状態とし、他の配光エリアを照射状態とすることで、先行車等への眩惑を防止し、かつ自車両のドライバーの視認性を高めることができる。

以下、本実施形態の車両用前照灯システムの動作を詳細に説明する。図４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。

車両検出部１２は、カメラ１１によって撮像された自車両前方の画像に基づいて画像認識処理を実行することにより、前方車両の位置情報を検出する（ステップＳ１１）。ここでは、前方車両の２つのランプ（テールランプまたはヘッドランプ）が検出される。本実施形態における位置情報は、自車両を基準とした相対的な角度θとして表される。

次に、配光制御部１３は、車両検出部１２によって検出された角度θが所定のしきい値γよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、しきい値γについて以下に詳述する。

図５は、しきい値γの決定方法について説明するための図である。しきい値γは、配光制御部１３が配光パターンにおける遮光範囲を設定する際に用いる制御角αとして、前方車両の位置情報である角度θをそのまま用いるか、あるいはこの角度θに補正量を加えるかを判定するための基準となる値である。このしきい値γは、カメラ１１と光学ユニット１５Ｒ（又は１５Ｌ）との相対的な角度であり、カメラ１１と光学ユニット（前照灯）１５Ｒ、１５Ｌの各取り付け位置に応じて車両毎に定まる値である。図５に示すように、自車両のカメラ１１と光学ユニット１５Ｒの車幅方向における距離をｄ１、カメラ１１と光学ユニット１５Ｒの車長方向における距離をｄ２とすると、しきい値γは以下のように表すことができる。
γ＝arctan（ｄ１／ｄ２）
すなわち、上記の関係式により定まるしきい値γは、自車両のカメラ１１と光学ユニット１５Ｒの各位置を結ぶ線と、自車両の車長方向とのなす角度を表すものである。具体的な数値例を挙げると、例えば、ある車両における車幅方向の距離ｄ１＝５３０ｍｍ、車長方向の距離ｄ２＝１７５０ｍｍの場合には、しきい値γ＝１６．８°となる。

ステップＳ１２において角度θがしきい値γよりも小さい場合には（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、配光制御部１３は、配光パターンを設定するために用いるパラメータである制御角αを角度θに設定する（ステップＳ１３）。すなわち、角度θの値を制御角αに代入する。

他方、ステップＳ１２において角度θがしきい値γ以上である場合には（ステップＳ１２；ＮＯ）、配光制御部１３は、制御角αとして、角度θに所定の補正量βを加えた値（θ＋β）を設定する（ステップＳ１４）。すなわち、角度（θ＋β）の値を制御角αに代入する。ここで、補正量βは固定値であってもよいが、角度θの大きさに応じて可変に設定されることも好ましい。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、補正量βを可変に設定する方法について説明するための図である。補正量βは、例えば図６（Ａ）に示すように角度θがしきい値γを超えた範囲で角度θの大きさに比例して増加するように設定される。また、補正量βは、例えば図６（Ｂ）に示すように角度θがしきい値γを超えた範囲で角度θの大きさに応じて段階的に増加するように設定されてもよい。図６（Ｂ）に示す例では、角度θの大きさがθ１（＝γ）以下の場合には補正量βが０とされ、θ１＜θ≦θ２の場合には補正量βがβ１とされ、θ２＜θ≦θ３の場合には補正量βがβ２とされる。このような角度θと補正量βの関係は、例えば数式によって求めてもよいし、データテーブルにより求めてもよい。適切な補正量βは自車両におけるカメラ１１と光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌの取り付け位置によって異なるため、この補正量βを求めるための補正量データ（数式、データテーブル等）の関係は車両毎に予め求められ、メモリ１４に格納される。

次に、配光制御部１３は、設定した制御角αに基づいて自車両の配光パターンにおける遮光範囲を設定し（ステップＳ１５）、この設定した遮光範囲を有する配光パターンに応じて光が照射されるように各光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌのそれぞれへ制御信号（配光制御信号）を出力する（ステップＳ１６）。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、本実施形態の車両用前照灯システムによる配光制御の様子を模式的に示した図である。図７（Ａ）に示すように、自車両と前方車両との距離が比較的に大きい場合には、角度θがしきい値γよりも小さくなるため、制御角αとして角度θを用いて配光パターンにおける遮光範囲が設定される。次に、図７（Ｂ）に示すように、自車両と前方車両との距離が小さくなり、角度θがしきい値γを超えた場合には、角度θに補正量βが加えられた値（θ＋β）を制御角αとして用いて配光パターンにおける遮光範囲が設定される。これにより、制御角αは角度θよりも大きくなるため、自車両の光学ユニットによるハイビームの照射範囲（図中、色付けされた部分）と遮光範囲の境界位置は、前方車両のランプ位置よりも外側になる。また、図７（Ｃ）に示すように、自車両と前方車両との距離がさらに小さくなった場合にも同様であり、角度θに補正量βが加えられた値（θ＋β）を制御角αとして用いて配光パターンにおける遮光範囲が設定されることにより、ハイビームの照射範囲と遮光範囲の境界の位置は、前方車両のランプ位置よりも外側になる。したがって、前方車両と自車両とが接近した場合であっても前方車両にグレアを与えることがない。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、比較例の車両用前照灯システムによる配光制御の様子を模式的に示した図である。ここでの比較例とは、前方車両の位置情報である角度θを単純に制御角αとして用いて配光パターンにおける遮光範囲を設定する車両用前照灯システムである。図８（Ａ）に示すように、自車両と前方車両との距離が比較的に大きい場合には、制御角αとして角度θを用いて配光パターンにおける遮光範囲が設定されても前方車両にグレアを与えることがない。しかし、図８（Ｂ）に示すように、自車両と前方車両との距離が小さくなり、自車両のカメラと光学ユニットの各位置を通る線上に前方車両のランプの位置が重なった場合（上記実施形態におけるθ＝γの場合）には、配光パターンにおけるハイビームの照射範囲（図中、色付けされた部分）と遮光範囲の境界位置が前方車両のランプの位置に一致する。そして、図８（Ｃ）に示すように、自車両と前方車両との距離がさらに小さくなった場合には、ハイビームの照射範囲と遮光範囲の境界位置が前方車両のランプ位置よりも内側になり、前方車両にグレアを与えてしまう。

このように本実施形態によれば、カメラと車両用前照灯との相対的な位置関係に基づいて予めしきい値を定めてメモリに格納しておき、少なくとも前方車両の位置情報を示す角度がこのしきい値を超える範囲において当該角度に補正量を付加して制御角を設定することにより、ハイビームの照射範囲と遮光範囲の境界を前方車両の外側方向へシフトさせることができる。したがって、自車両と前方車両の位置関係によらず前方車両にグレアを与えることを抑制可能となる。

また、角度θに応じて補正量βを増加させているので、角度θが大きいほど遮光範囲と照射範囲との境界をより前方車両の外側方向へシフトさせてより適切な遮光範囲を設定することができる。

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、上記した実施形態では前方車両の位置を示す角度θが所定のしきい値γを超えたか否かを判定し、しきい値γを超えた場合に補正量βを角度θに加えて制御角αを設定していたが、この判定処理を省略することもできる。

図９は、変形例の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。上記した実施形態との比較では、判定処理であるステップＳ１２〜Ｓ１４（図４参照）を省略し、ステップＳ２０に置き換えた点が異なっている。具体的には、前方車両の位置情報である角度θが検出されると（ステップＳ１１）、配光制御部１３は、この角度θに所定の補正量β’を加えた値（θ＋β’）を制御角αとして設定する（ステップＳ２０）。その後、配光制御部１３は、制御角αに基づいて自車両の配光パターンにおける遮光範囲を設定し（ステップＳ１５）、この設定した遮光範囲を有する配光パターンに応じた制御信号（配光制御信号）を各光学ユニット１５Ｒ、１５Ｌへ出力する（ステップＳ１６）。

図１０は、補正量β’の一例を説明するための図である。図１０に示すように、変形例における補正量β’は、角度θに応じて増加するように設定されており、かつ、角度θがしきい値γに等しいときにβ’が正の値をとるように設定されている。このとき、補正量β’と角度θの関係は図示のように比例関係であってもよいし、上記の実施形態と同様に階段状に増加する関係であってもよい。このような補正用データをメモリ１４に予め格納しておき、これを用いることにより、判定処理を省略しつつ、角度θがしきい値γを超えた範囲においても制御角αを適切に設定することができる。なお、角度θがしきい値γよりも小さいときには制御角αが角度θよりも小さくなるが、この場合とは自車両と前方車両との距離が大きく角度θは小さい値となる場合であるため、実質的に前方車両にグレアを与えることはない。

また、上記した実施形態における補正量βについては適宜設定できるが下記のように設定することでより好適な値にすることができる。図１１は、補正量βの設定方法を説明するための図である。図１１に示すように、自車両のカメラ１１と光学ユニット１５Ｒの車幅方向における距離をｄ１、カメラ１１と光学ユニット１５Ｒの車長方向における距離をｄ２、自車両の右端と前方車両の左端の相互間距離をｒ、前方車両の左端から外側へのオフセット量をｄ’、このオフセット量ｄ’を加味して設定される制御角をα’とする。このとき、オフセット量ｄ’、制御角α（ｄ’を加味しない制御角）はそれぞれ以下のように表される。
上記の関係式に、α＝θを代入して整理すると、制御角αは以下のように表される。
したがって、補正量βは次式で表すことができる。
ここで、例えばｒ＝４．３５［ｍ］（車線幅：３．５［ｍ］、前方車両の車幅：１．７［ｍ］）とすると、θとβの関係は図１２に示すグラフのようになりθ＝１６．８［ｄｅｇ］のときにβ＝０となり、γ＝１６．８［ｄｅｇ］となる。

１〜９：ＬＥＤ
１０：中央制御部
１１：カメラ
１２：車両検出部
１３：配光制御部
１４：メモリ
１５Ｒ、１５Ｌ：光学ユニット
２１：ユニット側制御部
２２：ＬＥＤ点灯回路

Claims (5)

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前方車両の位置情報を示す角度を検出する車両検出部と、
   前記カメラと前記車両用前照灯との相対的な位置関係に基づいて定められたしきい値を格納するメモリと、
   少なくとも前記角度が前記しきい値を超える範囲において、前記角度に所定の補正量を付加することにより制御角を設定して当該制御角に基づいて遮光範囲を定め、当該遮光範囲を有する配光パターンに応じ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、
   を含む、車両用前照灯の点灯制御装置。
2. 前記自車両の車幅方向における前記カメラと前記車両用前照灯の距離ｄ１、前記自車両の車長方向における前記カメラと前記車両用前照灯の距離ｄ２とすると、前記しきい値はａｒｃｔａｎ（ｄ１／ｄ２）と規定される、請求項１に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
3. 前記配光制御部は、前記角度が前記しきい値を超えたか否かを判定し、前記角度が前記しきい値よりも小さい範囲においては前記角度を前記制御角として用いる、請求項１又は２に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
4. 前記補正量は、少なくとも前記角度が前記しきい値を超える範囲において当該角度に応じて増加する、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. 請求項１〜４の何れか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。