JP2013079043A - 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】自車両の前方の曲路に存在する前方車両に対してグレアを与えることを回避する。
【解決手段】車両用前照灯の点灯制御装置は、自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて対象車両の位置情報を時系列で検出する位置情報検出部と、位置情報検出部によって時系列で検出される位置情報を格納する位置情報格納部と、位置情報格納部に格納された現在及び過去の位置情報に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角速度と角加速度の少なくとも一方を演算する演算部と、位置情報格納部に格納された現在の位置情報と演算部による演算結果に基づいて、角速度及び角加速度の少なくとも一方が大きいほど水平方向の幅が大きくなるようにして遮光範囲を設定する遮光範囲設定部と、遮光範囲設定部によって設定される遮光範囲に基づいて前照灯を駆動する前照灯制御部を備える。
【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おけるヘッドランプはハイビームに設定されるのが基本であるが、対向車や先行車が存在する場合にはそれらの車両へグレアを与えるおそれがあるため、ヘッドランプはロービームに設定される。しかし、ロービームに設定した場合はハイビームに設定した場合に比べて路肩や歩行者を視認しにくくなる。このため近年では、対向車や先行車（以下「前方車両」という。）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に影（カットオフ）を造形することにより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２０１１−０３１８０７号公報（特許文献１）には、前方車両の位置を検出し、これらの車両に対応する寸法および位置を有するマスク（シェード）を光源の前方に配置し、このマスクを介した光源からの光をプロジェクター（像形成器）によって投影することにより、前方車両へのグレアを抑制する影（カットオフ）を生成する車両用前照灯の配光制御システムが開示されている。この先行例のシステムは、前方車両の水平方向の位置に応じて、前方車両と照射範囲との間の隙間の大きさが変化するように車両用前照灯が制御されることを特徴としている。しかし、上記した先行例では、直線道路におけるすれ違い時などにおいては遮光範囲を適切に制御して前方車両へのグレアを防止し得るが、曲路（カーブ道路）においては遮光範囲の制御が追いつかず前方車両にグレアを与える場合があった。

特開２０１１−０３１８０７号公報

本発明に係る具体的態様は、自車両の前方の曲路に存在する前方車両に対してグレアを与えることを回避でき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車両用前照灯の点灯制御装置は、（ａ）自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて対象車両の位置情報を時系列で検出する位置情報検出部と、（ｂ）位置情報検出部によって時系列で検出される位置情報を格納する位置情報格納部と、（ｃ）位置情報格納部に格納された位置情報に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角速度と角加速度の少なくとも１つを演算する演算部と、（ｄ）位置情報格納部に格納された現在の位置情報と演算部による演算結果に基づいて、角速度及び角加速度の少なくとも１つが大きいほど水平方向の幅が大きくなるようにして遮光範囲を設定する遮光範囲設定部と、（ｅ）遮光範囲設定部によって設定される遮光範囲に基づいて前照灯を駆動する前照灯制御部を備える。

上記の点灯制御装置では、対象車両と自車両との相対的な角速度あるいは角加速度に応じて対象車両の位置が予測され、その予測結果に応じて遮光範囲の幅が増減されるので、対象車両に対してグレアを与えることを防止することができる。

上記の点灯制御装置において、位置情報は、自車両を基準とした対象車両の端部の位置を示す角度である。この場合に、演算部は、第１の時期における上記の角度と当該第１の時期より以前の第２の時期における上記の角度の差分の絶対値を用いて角速度を演算することができる。また、演算部は、第１の時期における上記の角度と当該第１の時期より以前の第２の時期における上記の角度の差分の絶対値と、第２の時期における上記の角度と当該第２の時期より以前の第３の時期における上記の角度の差分の絶対値と、の差分を用いて角加速度を演算することができる。

本発明に係る一態様の車両前照灯システムは、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の前照灯を含んで構成される。

これにより、自車両の前方の曲路に存在する前方車両に対してグレアを与えることを回避可能な車両前照灯システムが得られる。

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。 ヘッドランプの構成例を示す斜視図である。 自車両と対象車両の位置関係について模式的に示す図である。 車両用前照灯システムの制御内容を示すフローチャートである。 本実施形態の配光パターンの制御について説明するための概念図である。 比較例の配光パターンの制御について説明するための概念図である。

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、自車両に搭載されたカメラ４によって自車両の前方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、制御部１とヘッドランプ駆動部２からなる点灯制御装置と、これにより点灯制御されるヘッドランプ３を含んで構成されている。なお、カメラ４も車両用前照灯システムの構成の一部とされてもよい。

制御部１は、画像入力部１１、ランプ検出部（位置情報検出部）１２、位置情報格納部１３、角速度演算部１４、角加速度演算部１５および遮光範囲設定部１６を有する。この制御部１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。

画像入力部１１は、所定のタイミングでカメラ４から画像（画像データ）を取得する。なお、カメラ４からアナログ信号で画像が入力される場合には、画像入力部１１はそのアナログ信号をデジタル信号に変換する処理も行う。

ランプ検出部１２は、カメラ４によって自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより、対象車両のランプ（ヘッドランプまたはテールランプ）の位置情報を検出する。ランプの位置情報は、所定の時間間隔ごとに時系列で検出される。ここでいう「対象車両」とは、先行車または対向車である。

位置情報格納部１３は、ランプ検出部１２によって検出されたランプの位置情報を格納する。ランプの位置情報はその検出時期を識別可能な状態、例えば、検出時刻を示す時刻情報を関連付けた状態で格納される。

角速度演算部１４は、位置情報格納部１３に格納されたランプの位置情報に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角速度を演算する。

角加速度演算部１５は、位置情報格納部１３に格納されたランプの位置情報に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角加速度を演算する。なお、この角加速度演算部１５および上記の角速度演算部１４が「演算部」に対応する。

遮光範囲設定部１６は、位置情報格納部１３に格納されたランプの位置情報と、角加速度演算部１４および角加速度演算部１５のそれぞれによる演算結果に基づいて、自車両の前方に存在する対象車両（前方車両）の位置に応じた遮光範囲を設定する。ここで、遮光範囲は、角速度及び角加速度が大きいほど水平方向の幅が大きくなるようにして設定される。

ヘッドランプ制御部２は、遮光範囲設定部１３によって設定された遮光範囲に応じたエリアが影となりそれ以外のエリアに光が照射されるようにヘッドランプ３を駆動する。

ヘッドランプ３は、ハイビームを生成するためのハイビームユニット３ａと、ロービームを生成するためのロービームユニット３ｂを有し、ヘッドランプ制御部２から供給される駆動信号に基づいて光を照射する。本実施形態のヘッドランプ３では、ロービームユニット３ｂは一定のエリアに光を照射し、ハイビームユニット３ａは遮光範囲に応じて選択的に光を照射する。

図２は、ヘッドランプ３のハイビームユニット３ａの構成例を示す分解斜視図である。図２に示す構成例のハイビームユニット３ａ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２０と、この投影レンズ２０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２０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。このハイビームユニット３ａは、投影レンズ２０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を一体化してなる導光レンズ体３２と、一方向（水平方向）に配列された複数の発光素子３３ａを有し、導光レンズ体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。各発光素子３３ａは、例えば同一構成の白色ＬＥＤ、その他の発光ダイオードやレーザダイオード等である。各発光素子３３ａから放射される光は、導光レンズ体３２によって投影レンズ２０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３３ａ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。配光パターンの具体例については後述する。

本実施形態の車両用前照灯システムの構成は以上の通りであり、次にその動作について詳細に説明する。

図３は、自車両と対象車両の位置関係について模式的に示す図である。この図３に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角速度および角加速度を求め、その演算結果に基づいて遮光範囲の水平方向の幅を設定する原理を説明する。図３に示すように、現在の時刻（ｔ）において、自車両１００の水平方向の基準位置（例えば、水平方向の略中央）ｃｔと対象車両１０１の右端（自車両から見た右端）とのなす角度をα_ｔとする。同様に、時刻ｔよりも以前の時刻（ｔ−１）における角度をα_ｔ−１、さらに以前の時刻（ｔ−２）における角度をα_ｔ−２とする。なお、これらの角度は、例えば基準位置ｃｔを挟んで時計回りをプラス、反時計周りをマイナスとして表される。これらの角度α_ｔ、α_ｔ−１、α_ｔ−２は、位置情報格納部１３に時系列的に格納された対象車両１０１の右端のランプの位置情報に基づいて求めることができる。ここで、時刻（ｔ）、時刻（ｔ−１）、時刻（ｔ−２）の間隔は一定値（例えば、０．１秒間）であるとする。

このとき、自車両１００と対象車両１０１の相対的な角速度は、時刻（ｔ）における角度α_ｔと時刻（ｔ−１）における角度α_ｔ−１の差分の絶対値｜α_ｔ−α_ｔ−１｜として表すことができる。また、自車両１００と対象車両１０１の相対的な角加速度は、時刻（ｔ）と時刻（ｔ−１）の間の角速度とそれ以前の時刻（ｔ−１）と時刻（ｔ−２）の間の角速度との差分の絶対値（｜α_ｔ−α_ｔ−１｜−｜α_ｔ−１−α_ｔ−２｜）として表すことができる。そして、これらの角速度、角加速度を用いることにより、現在の時刻（ｔ）よりも未来の時刻（ｔ＋１）における対象車両１０１の右端の位置（自車両１００の基準位置ｃｔとの相対的な角度）を次式によって予測することができる。
α_ｔ＋１＝α_ｔ＋Ｐ・|α_ｔ−α_ｔ−１|＋Ｄ・(|α_ｔ−α_ｔ−１|−|α_ｔ−１−α_ｔ−２|）

ここで、上記計算式におけるＰ、Ｄはそれぞれ適宜に決められる定数であり、その具体例については後述する。遮光範囲設定部１６は、角速度演算部１４および角加速度演算部１５のそれぞれの演算結果を用いて上記の計算式により、これから到来する時刻（ｔ＋１）における対象車両１０１の右端の位置を予測し、その位置に基づいて遮光範囲の水平方向の幅を設定する。計算式から分かるように、遮光範囲は角速度及び角加速度が大きいほど水平方向の幅が大きくなるようにして設定される。

図４は、車両用前照灯システムの制御内容を示すフローチャートである。以下、上記した配光制御を実現するための制御内容を図４に示すフローチャートに沿って説明する。

ランプ検出部１２は、カメラ４によって撮像され、画像入力部１１で取り込まれた画像に基づいて画像認識処理を実行することにより、対象車両のランプから発せられる光を検出し（ステップＳ１１）、このランプ位置を対象車両の位置情報として取得する（ステップＳ１２）。この対象車両の位置情報は、所定時間ごとに時系列で取得され、位置情報格納部１３に格納される（ステップＳ１３）。ここでいうランプとは、対象車両が先行車の場合にはテールランプ、対象車両が対向車の場合にはヘッドランプである。

次に、角速度演算部１４は、位置情報格納部１３に格納された現在及び過去のランプの位置情報に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角速度を演算する（ステップＳ１４）。具体的には、角速度演算部１４は、時刻（ｔ）における角度α_ｔと時刻（ｔ−１）における角度α_ｔ−１の差分の絶対値｜α_ｔ−α_ｔ−１｜を演算する。

また、角加速度演算部１５は、位置情報格納部１３に格納された現在及び過去のランプの位置情報に基づいて、自車両と対象車両との相対的な角加速度を演算する（ステップＳ１５）。具体的には、角加速度演算部１５は、時刻（ｔ）と時刻（ｔ−１）の間の角速度とその前の時刻（ｔ−１）と時刻（ｔ−２）の間の角速度との差分の絶対値（｜α_ｔ−α_ｔ−１｜−｜α_ｔ−１−α_ｔ−２｜）を演算する。

次に、遮光範囲設定部１６は、位置情報格納部１３に格納されたランプの位置情報と、角加速度演算部１４および角加速度演算部１５のそれぞれによる演算結果に基づいて上記した計算式を用いて時刻（ｔ＋１）における対象車両の右端の角度を予測し、この予測した角度を用いて、自車両の前方に存在する対象車両（前方車両）の位置に応じた遮光範囲を設定する（ステップＳ１６）。

このようにして設定された遮光範囲が遮光範囲設定部１６から出力されると、この遮光範囲に応じた配光パターンでヘッドランプ３を駆動するための配光制御信号がヘッドランプ駆動部２からヘッドランプ３へ出力される（ステップＳ１７）。この配光制御信号に基づいて、ヘッドランプ３のハイビームユニット３ａに備わった各発光素子３３ａが選択的に点灯されることにより、所望の遮光範囲を有する配光パターンで自車両の前方に光が照射される。

図５は、本実施形態の配光パターンの制御について説明するための概念図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）はいずれも自車両から見た道路状況とそれに対応した配光パターンが模式的に示されている。例えば、図５（Ａ）に示すように自車両の前方に曲がり方向が左方向の曲路が存在し、そこに対象車両（対向車）１０１が存在し、この対象車両１０１に光が照射されない状態に遮光範囲１０２が設定されているとする。このときの遮光範囲１０２は、対象車両１０１と自車両との相対的な角速度および角加速度の大きさに応じて、対象車両１０１の右端よりも広い範囲に設定されている。このため、図５（Ｂ）に示すように対象車両１０１の見かけの位置が右方向に移動した際にも、対象車両１０１は遮光範囲１０２の内側に位置するため、対象車両１０１にグレアを与えることがない。さらに、図５（Ｃ）に示すように、対象車両１０１の右方向への移動に伴って遮光範囲１０２が右側へ移動した位置に再設定される。このときも、対象車両１０１と自車両との相対的な角速度および角加速度の大きさに応じて遮光範囲１０２の水平方向の幅が設定されるので、さらに対象車両１０１が右側へ移動した際にも対象車両１０１にグレアを与えることがない。なお、自車両の前方の曲路の曲がり方向が右方向の場合についても同様である。

図６は、比較例の配光パターンの制御について説明するための概念図である。この比較例は、角速度および角加速度の大きさを用いずに遮光範囲を設定した場合の一例である。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）はいずれも自車両から見た道路状況とそれに対応した配光パターンが模式的に示されている。図６（Ａ）に示すように自車両の前方に曲がり方向が左方向の曲路が存在し、そこに対象車両（対向車）１０１が存在し、この対象車両１０１に光が照射されない状態に遮光範囲１０２が設定されているとする。このときの遮光範囲１０２は、図６（Ａ）に示すように対象車両１０１の左右両端とほぼ同じかそれより幾分広い範囲に設定されている。次に、図６（Ｂ）に示すように対象車両１０１の見かけの位置が右方向に移動した際には、対象車両１０１は遮光範囲１０２の外側に位置することになり、対象車両１０１にグレアを与えることになる。その後、図５（Ｃ）に示すように、対象車両１０１の右方向への移動に伴って遮光範囲１０２が右側へ移動した位置に再設定される。

上記した本実施形態と比較例におけるグレア防止効果について具体的な数値例を挙げて説明する。例えば、曲路の曲率半径が８０ｍ、曲路の車線幅が３．５ｍ、自車両の車幅（ランプ幅）が１．２ｍ、前方車両の車幅（ランプ幅）が１．５ｍ、自車両と対象車両の相対速度が時速１００ｋｍであり、上記した計算式における定数Ｐを１．６、定数Ｄを０．０３に設定した場合を想定する。このとき、比較例では対象車両の右端の角度は、例えば、α_ｔ−２＝−８．１°、α_ｔ−１＝−５．１°、α_ｔ＝−０．８°と変化し、時刻（ｔ＋１）における角度はα_ｔ＋１＝＋３．５°と予測される。これに対して本実施形態では、時刻（ｔ＋１）における対象車両の右端の角度はα_ｔ＋１＝＋６．２°と予測される。すなわち、角速度および角加速度の大きさを反映することでより水平方向に幅広な遮光範囲が設定されるので、対象車両に対してグレア（眩しさ）を与えることを防止できる。すなわち、対象車両にグレアを与えない配光のカットオフ位置制御が可能となる。

以上のように本実施形態によれば、対象車両と自車両との相対的な角速度と角加速度に応じて対象車両の位置が予測され、その予測結果に応じて遮光範囲の幅が増減されるので、対象車両に対してグレアを与えることを防止することができる。特に、本実施形態によれば、対象車両と自車両との相互距離が比較的に大きいために自車両から見た見かけ上の対象車両の幅が小さく、かつ対象車両の見かけ上の位置が基準位置ｃｔに近いような場合において高いグレア防止効果を得ることができる。

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、ヘッドランプの構造については図２に例示したものに限定されない。また、上記した実施形態では対象車両の位置を予測する際に角速度および角加速度を用いていたが、これらの何れか一方のみを用いてもよい。

１：制御部
２：ヘッドランプ駆動部
３：ヘッドランプ
３ａ：ハイビームユニット
３ｂ：ロービームユニット
４：カメラ
１１：画像入力部
１２：ランプ検出部
１３：位置情報格納部
１４：角速度演算部
１５：角加速度演算部
１６：遮光範囲設定部

Claims (4)

1. 自車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて対象車両の位置情報を時系列で検出する位置情報検出部と、
   前記位置情報検出部によって時系列で検出される前記位置情報を格納する位置情報格納部と、
   前記位置情報格納部に格納された前記位置情報に基づいて、前記自車両と前記対象車両との相対的な角速度と角加速度の少なくとも１つを演算する演算部と、
   前記位置情報格納部に格納された現在の前記位置情報と前記演算部による演算結果に基づいて、前記角速度及び前記角加速度の少なくとも１つが大きいほど水平方向の幅が大きくなるようにして遮光範囲を設定する遮光範囲設定部と、
   前記遮光範囲設定部によって設定される前記遮光範囲に基づいて前照灯を駆動する前照灯制御部、
   を含む、車両用前照灯の点灯制御装置。
2. 前記位置情報は、前記自車両を基準とした前記対象車両の端部の位置を示す角度であり、
   前記演算部は、第１の時期における前記角度と当該第１の時期より以前の第２の時期における前記角度の差分の絶対値を用いて前記角速度を演算する、請求項１に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
3. 前記位置情報は、前記自車両を基準とした前記対象車両の端部の位置を示す角度であり、
   前記演算部は、第１の時期における前記角度と当該第１の時期より以前の第２の時期における前記角度の差分の絶対値と、前記第２の時期における前記角度と当該第２の時期より以前の第３の時期における前記角度の差分の絶対値と、の差分を用いて前記角加速度を演算する、請求項１に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
4. 請求項１〜３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の前照灯、
   を含む、車両用の前照灯システム。

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