JP2015182490A - 車両用灯具の配光制御装置、車両用前照灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のカメラにより前方車両の位置検出が行われる場合に好適な配光制御技術を提供すること。
【解決手段】自車両１００の車幅方向における左右の各撮影位置で撮像した画像に基づいて、右の撮影位置における前方車両の位置を示す角度θ１、θ２、左の撮影位置における前方車両の位置を示す角度θ３、θ４を求め、角度θ１、θ２、θ３、θ４と係数ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４を用いて、自車両１００の右側前照灯による照射範囲を規定する角度α１、α２と左側前照灯による照射範囲を規定する角度β１、β２を、α１＝θ１＋ｋ１（θ１−θ２）、β２＝θ４−ｋ２（θ３−θ４）、α２＝θ２−ｋ３（θ１−θ２）、β１＝θ３＋ｋ４（θ３−θ４）として求め、これらの角度に基づいて配光制御信号を生成する配光制御装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具の配光状態を制御するための技術に関する。

車両用灯具として、前方の車両の状態に応じて自車の前照灯の走行灯（ドライビングビーム）の点灯を制御するもの（ＡＤＢ:Adaptive Driving Beam)が知られている。かかる車両用灯具は、前方に車両が存在する場合に、例えばその車両の部分だけ照明がカットされるように自車の前照灯の配光状態を制御する。このような配光制御技術に関する先行技術の一例として、特開２０１３−７９０４４号公報（特許文献１）には、簡素な構成かつ簡単な演算処理によって、前照灯の配光状態を制御し得る配光制御技術が開示されている。この特許文献１に開示される従来技術では、車両の車幅方向の中央位置を基準とした相対的な角度として前方車両の左右の各位置（例えばテールランプ位置）を検出し、これらの角度に基づいて前照灯による光照射範囲を設定している。その際、右側前照灯については前方車両の右位置に対応する角度をそのまま用いて非照射範囲の右端を決定し、左側前照灯については前方車両の左位置に対応する角度をそのまま用いて非照射範囲の左端を決定している。これらの角度は車両の車幅方向の中央位置を基準としたものであるから、これら角度を右側前照灯、左側前照灯の各位置へずらして用いることで、前方車両の右左のそれぞれよりも外側に非照射範囲の右端および左端を設定することができる。それにより、前方車両へグレアを与えることを防止することができる。

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、自車両の車幅方向における中央位置にカメラを設置し、この中央位置を基準として検出される前方車両の左右の各位置に基づいて配光制御が実行されている。このため、車幅方向に互いに離間して複数のカメラが設置されている場合に、各カメラによって検出される前方車両の左右の各位置に基づいた配光制御の具体的方法については開示ないし示唆が存在しない。

特開２０１３−７９０４４号公報

本発明に係る具体的態様は、複数のカメラにより前方車両の位置検出が行われる場合に好適な配光制御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配光制御装置は、（ａ）車両用灯具による配光状態を制御するための装置であって、（ｂ）自車両の前方に存在する前方車両を、当該自車両の車幅方向において離間して設定される右の撮影位置と左の撮影位置のそれぞれで撮像した画像に基づいて、前記右の撮影位置を基準とした前記前方車両の右外縁の位置を示す角度θ１と左外縁の位置を示す角度θ２を求めるとともに、前記左の撮影位置を基準とした前記前方車両の右外縁の位置を示す角度θ３と左外縁の位置を示す角度θ４を求める前方車両検出部と、（ｃ）前記角度θ１、θ２、θ３、θ４に基づいて、前記自車両の右側前照灯による照射範囲を規定する角度α１、α２及び前記自車両の左側前照灯による照射範囲を規定する角度β１、β２を算出する照射範囲算出部と、（ｄ）前記角度α１、α２、β１、β２に基づいて前記配光状態を制御するための配光制御信号を出力する配光制御信号出力部、を有し、（ｅ）前記照射範囲算出部は、前記角度θ１、θ２の差である開き角（θ１−θ２）と、前記θ３、θ４の差である開き角（θ３−θ４）と、予め設定される係数ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４と、を用いて、前記角度α１を、θ１＋ｋ１（θ１−θ２）を演算して求め、前記角度β２を、θ４−ｋ２（θ３−θ４）を演算して求め、前記角度α２を、θ２−ｋ３（θ１−θ２）を演算して求め、前記角度β１を、θ３＋ｋ４（θ３−θ４）を演算して求める、車両用灯具の配光制御装置である。

上記構成では、自車両の車幅方向に離間して左右にそれぞれ設置される撮影位置に対応して前方車両の左右の外縁位置（例えば、前照灯／尾灯の位置）を角度として検出し、これらの角度を用いて求められる開き角を用いた簡単な演算を行うだけで光の照射範囲を設定することができる。このため、高価な演算装置等が不要であり、簡素な構成によって、複数のカメラにより前方車両の位置検出が行われる場合に好適な配光制御技術を提供することができる。

上記の配光制御装置において、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４が１より小さい値であることが好ましい。

本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、上記の配光制御装置とこの配光制御装置によって制御される車両用灯具を備える車両用前照灯システムである。

上記構成によれば、複数のカメラにより前方車両の位置検出が行われる場合に好適な配光制御技術を適用した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。 図２（Ａ）は、車両用灯具の構成例を示す模式的な正面図である。図２（Ｂ）は、車両用灯具の光学的な構成を示す模式的な側面図である。 図３は、車両角度検出部による処理内容を説明するための図である。 図４は、照射範囲算出部による処理内容を説明するための図である。 図５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。 図６は、車両用前照灯システムによる効果を説明するための模式的な平面図である。

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、配光制御装置１と車両用灯具２を含んで構成されている。配光制御装置１は、カメラ（撮像装置）１１、画像処理部１２、配光制御部１３を含んで構成されている。

カメラ１１は、自車両の前方空間を撮像するためのものであり、車両の所定位置、例えばフロントウィンドウの上部に取り付けられる。後述する図３に示すように、本実施形態のカメラ１１は、自車両の車幅方向において互いに離間して配置される２つのカメラ１１Ｒ、１１Ｌを備えている。このようなカメラ１１により自車両の前方に存在する先行車または対向車（以下、まとめて「前方車両」という。）が撮像され、その画像データがカメラ１１から画像処理部１２へ出力される。

画像処理部１２は、カメラ１１から入力される画像データに対して所定の画像処理を実行することによって、前方車両の左右それぞれのランプ（前照灯あるいは尾灯）の位置を検出する。なお、この画像処理部１２は、カメラ１１と一体化されていてもよい。あるいは、画像処理部１２の機能は配光制御部１３によって実現されてもよい。

配光制御部１３は、画像処理部１２による画像処理結果を取得し、それに基づいて、車両用灯具２へ供給するための配光制御信号を生成するものであり、車両検出部２１、照射範囲算出部２２および配光制御信号出力部２３を含んで構成されている。この配光制御部１３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにおいて所定のプログラムを実行することによって実現される。

車両検出部２１は、画像処理部１２からの画像処理結果に基づいて、自車両の進行方向を基準として前方車両のランプ（前照灯または尾灯）の両端位置の相対的な位置情報を角度として検出する。なお、車両検出部２１の機能は上記した画像処理部１２において実現されてもよい。本実施形態では上記した画像処理部１２とこの車両検出部２１が「前方車両検出部」に対応する。

照射範囲算出部２２は、車両検出部２１によって求められた前方車両のランプの位置情報を示す角度に基づいて、自車両の前照灯による照射範囲を定めるためのパラメータを算出する。パラメータの詳細については後述する。

配光制御信号出力部２３は、照射範囲算出部２２によって算出される上記のパラメータに基づいて、車両用灯具２による配光制御に用いるための配光制御信号を生成し、出力する。この配光制御信号を受けた車両用灯具２は、配光制御信号により定まる光の照射範囲を実現するように動作する。

図２（Ａ）は、車両用灯具の構成例を示す模式的な正面図である。また、図２（Ｂ）は、車両用灯具の光学的な構成を示す模式的な側面図である。各図に示すように車両用灯具は、マトリクスＬＥＤ３２とその前面に配置されたレンズ３３を備えており、マトリクスＬＥＤ３２から出射する光がレンズ３３によって前方へ投影されることでハイビーム、ロービーム等が形成される。ここでは１０行３０列に配列された複数のＬＥＤを備えるマトリクスＬＥＤ３２を想定している。マトリクスＬＥＤ３２に含まれる各ＬＥＤを制御して選択的に点消灯させることにより、照射範囲算出部２２によって設定された照射範囲に対応した光を照射することができる。

本実施形態の車両用前照灯システムは上記構成を備えており、次にその動作を説明する。

図３は、車両検出部２１による処理内容を説明するための図である。図３では、自車両１００が模式的な平面図により示されている。図３に示すように、自車両１００の略中央を基準にして右側に設置されたカメラ１１Ｒから進行方向へ向かってこのカメラ１１Ｒに対応する基準軸ａを設定し、かつ左側に設置されたカメラ１１Ｌから進行方向へ向かってこのカメラ１１Ｌに対応する基準軸ｂを設定する。また、これらの基準軸ａ、ｂと直交する方向に沿った距離を表す場合には右方向がプラス、左方向がマイナスと設定する。このとき、角度θ１、θ２は、それぞれ、自車両１００の車幅方向の右側に配置されたカメラ１１Ｒによって撮像された前方車両の左右の各端部（本例ではランプ位置）と基準軸ａとのなす角度として定義される。同様に、角度θ３、θ４は、それぞれ、自車両１００の車幅方向の左側に配置されたカメラ１１Ｌによって撮像された前方車両の左右の各端部（本例ではランプ位置）と基準軸ｂとのなす角度として定義される。車両検出部２１は、画像処理部１２による画像処理結果に基づいてこれらの角度θ１、θ２、θ３、θ４を検出する。

図４は、照射範囲算出部２２による処理内容を説明するための図である。自車両１００の右側前照灯による光が前方車両１０１に照射されないように設定される光の非照射範囲の右側端と自車両の進行方向に対応する基準軸ｏとのなす角度をα１とし、左側端と基準軸ｏとのなす角度をα２とする。同様に、自車両１００の左側前照灯による光が前方車両１０１に照射されないように設定される光の非照射範囲の右側端と基準軸ｏとのなす角度をβ１とし、左側端と基準軸ｏとのなす角度をβ２とする。照射範囲算出部２２は、車両検出部２１によって検出された角度θ１、θ２、θ３、θ４に基づいてこれらの角度（非照射角度）α１、α２、β１、β２を算出する。これらの角度α１、α２、β１、β２は、前方車両１０１が先行車であればその側面鏡、前方車両１０１が対向車であればその車室内をそれぞれ照射しないような値に設定される。

まず、角度α２、β１については、車両検出部２１によって検出される角度θ１、θ２、θ３、θ４を用いてそれぞれ以下のように設定される。
α２＝θ２−ｋ３（θ１−θ２） ・・・（１）
β１＝θ３＋ｋ４（θ３−θ４） ・・・（２）

ここで、各計算式における係数ｋ３、ｋ４は、自車両１００の右前照灯による光の照射範囲を削除する左側端と前方車両１０１の端部との距離Ｌが所望の値となり、自車両１００の左前照灯による光の照射範囲を削除する右側端と前方車両１０１の端部との距離Ｑも所望の値となるようにそれぞれ設定される。上記した開き角（θ１−θ２）、開き角（θ３−θ４）のそれぞれの値は、自車両１００と前方車両１０１の距離Ｂと、自車両１００と前方車両１０１の横ずれ量Ｃと、前方車両１０１の実際の車幅Ｄのそれぞれの大きさに応じて変化する。このため、２つの開き角を用いて角度θ２、θ３を補正することで、車間距離Ｂ、横ずれ量Ｃ、車幅Ｄを直接的に計測しなくともこれらの大きさに応じて角度α２、β１を可変に設定し、適切な光の照射範囲を設定することが可能になる。

上記した各係数ｋ３、ｋ４の好適値について説明する。なお、図４に示すように、自車両１００の車幅（本例では前照灯の相互間距離）をＡと定義し、自車両１００と前方車両１０１の車間距離をＢと定義し、基準軸ｏから前方車両１０１の右端（自車両１００から見た見かけ上の右端）までの距離（横ずれ量）をＣと定義し、前方車両１０１の車幅をＤと定義する。例えば本実施形態では、距離Ｂについては自車両１００の前照灯の位置から前方車両１０１の尾灯（又は前照灯）の位置まで距離をもって距離Ｂと定義され、また、横ずれ量Ｃについては自車両１００の略中央（基準軸ｏ）から前方車両１０１の右側前照灯（自車両１００から見た見かけ上の右側前照灯）までの距離をもって横ずれ量Ｃと定義される。

このとき、自車両１００の右前照灯による光の照射範囲を削除する左側端と前方車両１０１の端部との距離Ｌは以下の計算式によって表すことができる。
Ｌ＝Ａ／２＋Ｄ＋Ｂ×tan(α２)−Ｃ
＝Ａ／２＋Ｄ＋Ｂ×tan(θ２−ｋ３(θ１−θ２))−Ｃ ・・・（３）
ここで、角度θ１、θ２は以下のように表すことができる。
θ１＝arctan((Ｃ−Ａ／２)／Ｂ)
θ２＝arctan((Ｃ−Ｄ−Ａ／２)／Ｂ)

よって、これらの角度θ１、θ２を（３）式に代入し、かつＬとして好ましい値（例えば０．３ｍ）を設定すれば、（３）式に基づいて係数ｋ３を求めることができる。例えば、自車両１００の車幅Ａを１ｍに設定し、距離Ｂを５ｍ〜３００ｍの間で可変に設定し、横ずれ量Ｃを−１ｍ〜＋５０ｍの間で可変に設定し、前方車両１０１の車幅Ｄを１ｍ〜２ｍの間で可変に設定し、距離Ｌが０．３ｍ以上となるような係数ｋの値をシミュレーションすると、上記の（１）式における係数ｋを０．７〜０．９程度、より好ましくは０．８程度の値に設定することで角度α２として妥当な値を得られる。

同様に、自車両１００の左前照灯による光の照射範囲を削除する右側端と前方車両１０１の端部との距離Ｑは以下の計算式によって表すことができる。
Ｑ＝−Ａ／２＋Ｂ×tan(β１)−Ｃ
＝−Ａ／２＋Ｂ×tan(θ３＋ｋ４(θ３−θ４))−Ｃ ・・・（４）
ここで、角度θ３、θ４は以下のように表すことができる。
θ３＝arctan((Ｃ＋Ａ／２)／Ｂ)
θ４＝arctan((Ｃ−Ｄ＋Ａ／２)／Ｂ)

よって、これらの角度θ３、θ４を（４）式に代入し、かつＬとして好ましい値（例えば０．３ｍ）を設定すれば、（４）式に基づいて係数ｋ４を求めることができる。例えば、自車両１００の車幅Ａを１ｍに設定し、距離Ｂを５ｍ〜３００ｍの間で可変に設定し、横ずれ量Ｃを−１ｍ〜＋５０ｍの間で可変に設定し、前方車両１０１の車幅Ｄを１ｍ〜２ｍの間で可変に設定し、距離Ｌが０．３ｍ以上となるような係数ｋの値をシミュレーションすると、上記の（２）式における係数ｋを０．７〜０．９程度、より好ましくは０．８程度の値に設定することで角度β１として妥当な値を得られる。

上記と同様な考え方によれば、右側前照灯による光の非照射範囲の右側端に対応する角度α１、左側前照灯による光の非照射範囲の左側端に対応する角度β２のそれぞれについては、角度検出部２１によって検出される角度θ１、θ２およびこれら角度の差である開き角（θ１−θ２）を用いてそれぞれ以下のように設定される。
α１＝θ１＋ｋ１（θ１−θ２） ・・・（５）
β２＝θ４−ｋ２（θ３−θ４） ・・・（６）

すなわち、角度α１については、まず、θ１の項により、自車両１００の右前照灯による光の照射範囲を削除する右側端は、少なくとも前方車両１０１の端部に対応する位置になる。また、開き角（θ１−θ２）は、自車両と前方車両の車間距離に相関のあるパラメータとして用いることができるので、θ１の項に対してｋ１（θ１−θ２）の項が加わることにより、車間距離に応じて角度α１を調整することができる。同様に、角度β２については、まず、θ２の項により、自車両１００の左前照灯による光の照射範囲を削除する左側端は、前方車両１０１の端部に対応する位置になる。また、開き角（θ１−θ２）は、自車両と前方車両の車間距離に相関のあるパラメータとして用いることができるので、θ２の項に対してｋ２（θ３−θ４）の項が減じられることにより、車間距離に応じて角度β２を調整することができる。

図５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。以下、このフローチャートを参照しながら車両用前照灯システムの動作について説明する。

カメラ１１により自車両の前方に存在する前方車両が撮像されると（ステップＳ１１）、カメラ１１から出力される画像データに対して画像処理部１２が所定の画像処理を実行する（ステップＳ１２）。

次に、車両検出部２１は、画像処理部１２による画像処理結果に基づいて、上記した角度θ１、θ２、θ３、θ４を検出する（ステップＳ１３）。

次に、照射範囲算出部２２は、角度θ１、θ２を用いて開き角（θ１−θ２）を求めるとともに（ステップＳ１４）、角度θ３、θ４を用いて開き角（θ３−θ４）を求める（ステップＳ１５）。そして、照射範囲算出部２２は、角度θ１、θ２、θ３、θ４に基づいて、自車両の前照灯による光の照射範囲を設定するために必要な角度α１、α２、β１、β２のそれぞれを算出する。

具体的には、照射範囲算出部２２は、開き角（θ１−θ２）と係数ｋ１を用いて上記した計算式に基づいて角度α１を演算するとともに（ステップＳ１６）、開き角（θ３−θ４）と係数ｋ２を用いて上記した計算式に基づいて角度β２を演算する（ステップＳ１７）。同様に、照射範囲算出部２２は、開き角（θ１−θ２）と係数ｋ３を用いて上記した計算式に基づいて角度α２を演算するとともに（ステップＳ１８）、開き角（θ３−θ４）と係数ｋ４を用いて上記した計算式に基づいて角度β１を演算する（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１６〜ステップＳ１９の順番は適宜入れ替えることができる。

次に、配光制御信号出力部２３は、照射範囲算出部２２によって算出される上記の角度α１、α２、β１、β２に基づいて、車両用灯具２による配光制御に用いるための配光制御信号を生成し、出力する（ステップＳ２０）。

図６は、本実施形態の車両用前照灯システムによる効果を説明するための模式的な平面図である。図６に示すように、左右それぞれのカメラ１１Ｒ、１１Ｌによって撮影される画像に基づいて得られる前方車両１０１の位置情報に相当する角度θ１〜θ４をそのまま用いて配光制御が可能であり、単眼のカメラを用いた場合のような角度変換処理が不要となる。また、前方車両と自車両との車間距離に相関するパラメータである開き角に基づく補正項を加えることで、光の照射範囲を前方車両の外側へ隙間Ｌ、Ｑの分だけ移動させることができる。この隙間Ｌ、Ｑは車間距離に応じて変動する値となるので、車間距離によらず前方車両１０１へのグレアを抑制することができる。

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、上記した実施形態においてはカメラ、画像処理部および配光制御装置を含んで配光制御システムが構成されていたが、自車両に予めカメラおよび画像処理部が備わっている場合には、それらのカメラ等と配光制御装置と組み合わせて配光制御システムを構築してもよい。また、カメラと画像処理部とは一体に構成されていてもよい。

１…配光制御装置
２…車両用灯具
１１、１１Ｒ、１１Ｌ…カメラ（撮像装置）
１２…画像処理部
１３…配光制御部
２１…車両検出部
２２…照射範囲算出部
２３…配光制御信号出力部

Claims (3)

1. 車両用灯具による配光状態を制御するための装置であって、
   自車両の前方に存在する前方車両を、当該自車両の車幅方向において離間して設定される右の撮影位置と左の撮影位置のそれぞれで撮像した画像に基づいて、前記右の撮影位置を基準とした前記前方車両の右外縁の位置を示す角度θ１と左外縁の位置を示す角度θ２を求めるとともに、前記左の撮影位置を基準とした前記前方車両の右外縁の位置を示す角度θ３と左外縁の位置を示す角度θ４を求める前方車両検出部と、
   前記角度θ１、θ２、θ３、θ４に基づいて、前記自車両の右側前照灯による照射範囲を規定する角度α１、α２及び前記自車両の左側前照灯による照射範囲を規定する角度β１、β２を算出する照射範囲算出部と、
   前記角度α１、α２、β１、β２に基づいて前記配光状態を制御するための配光制御信号を出力する配光制御信号出力部、
   を有し、
   前記照射範囲算出部は、前記角度θ１、θ２の差である開き角（θ１−θ２）と、前記θ３、θ４の差である開き角（θ３−θ４）と、予め設定される係数ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４と、を用いて、
   前記角度α１を、θ１＋ｋ１（θ１−θ２）を演算して求め、
   前記角度β２を、θ４−ｋ２（θ３−θ４）を演算して求め、
   前記角度α２を、θ２−ｋ３（θ１−θ２）を演算して求め、
   前記角度β１を、θ３＋ｋ４（θ３−θ４）を演算して求める、
   車両用灯具の配光制御装置。
2. 前記係数ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４が１より小さい値である、
   請求項１に記載の配光制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の配光制御装置と、当該配光制御装置によって制御される車両用灯具を備える車両用前照灯システム。

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