JP2004098971A - 車輌用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像取得手段によって取得した画像によって先行車や対向車を考慮した配光制御を行うようにした車輌用前照灯装置において、先行車や対向車に対する距離データを不要とすること、すなわち、距離測定手段を不要とすることを課題とする。
【解決手段】車輌前方の画像を取得する画像取得手段６と、車輌の前方を照明する前照灯２と、上記画像取得手段から得られる画像情報に基づいて上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段３とを備え、上記画像取得手段の中心軸６ａｘの高さを前照灯の光軸ｘ−ｘの高さとをほぼ等しくした車輌用前照灯装置１。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な車輌用前照灯装置に関する。詳しくは、画像取得手段によって取得した画像によって先行車や対向車を考慮した配光制御を行うようにした車輌用前照灯装置において、先行車や対向車に対する距離データを不要とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌、例えば、自動車における走路の照明は前照灯によってなされるが、前照灯の配光に使用するビームとしては大きく分けてハイビームとロービームが使用されている。
【０００３】
ハイビームは、主として郊外等の歩行者が少なく、近くに先行車、すなわち、自車輌の前方を同じ方向に走行している車輌や対向車、すなわち、自車輌に対向する方向に走行している車輌が存在していない状況において、前方を照明するためのビームであり、通常の状態、すなわち、平坦路を正常な状態、すなわち、前傾や後傾していない状態で走行している状態において、前照灯の中心（発光部、例えば、フィラメント）を通り平坦路に平行な状態で前後方向に延びる軸（「通常時の光軸」という）の上方まで照明するビームであり、走路を遠方まで照明することができる。また、ロービームは、市街地の歩行者が多い地域を走行するとき及び近くに先行車や対向車が存在している状況において周囲の者、すなわち、先行車や対向車のドライバー及び歩行者にグレア（幻惑光）を与えないように前方を照明するためのビームであり、特に前照灯による照射範囲内の車幅方向の右側において通常時の光軸を水平に横切るラインの近辺又は該ラインのやや下方においてほぼ水平に延びるカットライン（上方限界線）を有し、該カットラインより下方を照明するようにされたものである。なお、前照灯による照射範囲内の車幅方向の左側においては右側のカットラインの左端から左上がりに延びるカットラインを有する（ロービームにおけるこのようなカットラインの形状は車輌左側通行の場合に適用されるものであり、車輌右側通行の場合には左右が逆になる）。従って、ロービームを使用しているかぎりは、通常時にあっては、先行車のルームミラーやフェンダーミラーを照明して先行車のドライバーにグレアを与えたり、対向車のドライバーを直接照明してグレアを与えたり、歩行者にグレアを与えたりしてしまうことが回避される。
【０００４】
そして、上記したハイビームとロービームの切換はドライバーが手動によって行っていた。
【０００５】
ところが、手動による切換では適時の切換がなされない惧があり、周囲の者にグレアを与えてしまったり（適時にロービームに切り換えられなかった場合）又は自車輌前方の照明が不十分になって走行の安全性に問題が生じたり（適時にハイビームに切り換えられなかった場合）する惧がある。
【０００６】
そこで、画像取得手段によって獲得した画像情報及びレーザレーダやミリ波レーダ等のセンサを利用して獲得した距離情報に基づいて先行車や対向車の存否及び自車輌からの距離を検知し、自車輌から所定の距離範囲内に先行車や対向車が存在するときにはロービームに切り換え、自車輌から所定の距離範囲内に先行車や対向車が存在しないときにはハイビームに切り換えるようにする前照灯の配光自動切り換え装置が特開平６−２６７３０３号公報によって提案されている。このようにすることによって、先行車や対向車が存在しているにもかかわらずハイビームで走行したり、先行車や対向車が存在しておらず且つ高速で走行しているにもかかわらず、ロービームによって自車輌の僅か前方を照射しているのみという事態が避けられ、交通の安全性が確保される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した配光切り換え装置にあっては、画像取得手段の取付位置が車室内のルームミラーの近辺とされていて、前照灯の設置位置より高いところに位置しているので、例えば、カットラインを対象、すなわち、先行車や対向車の前照灯の光軸に対する仰俯角によって制御しようとした場合、画像取得手段の中心軸に対する対象の仰俯角が前照灯の光軸に対する仰俯角と一致しないため、対象の画像取得手段の中心軸に対する仰俯角から対象の前照灯の光軸に対する仰俯角を計算式によって求めなければならない。なお、ここで画像取得手段の中心軸とは、画像取得手段の撮像部を通り上記平坦路と平行な状態で前後方向に延びる軸のことをいう。
【０００８】
図１６によって先行車ａのリヤランプｂを対象とし、自車輌ｃの前照灯ｄの光軸ｘ−ｘに対する先行車ａのリヤランプｂの仰俯角を求める場合を考える。なお、図１６において、ｅは自車輌の車室内のルームミラーの近辺に配設されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｖｉｃｅ）カメラ等から成る画像取得手段であり、ｅ（ａｘ）を画像取得手段ｅの中心軸（前照灯ｄの光軸ｘ−ｘと平行に延びる）、Ｈ１を前照灯の光軸ｘ−ｘの上記リヤランプｂからの高さ、Ｈ２を前照灯の光軸ｘ−ｘからの画像取得手段ｅの高さ、Ｌｓを画像取得手段ｅと前照灯ｄとの間の距離、Ｌｏを前照灯ｄとリヤランプｂとの間の距離、Ｌ１を前照灯ｄからリヤランプｂまでの直線距離、Ｌ２を画像取得手段ｅからリヤランプｂまでの直線距離とすると、リヤランプｂの画像取得手段ｅの中心軸ｅ（ａｘ）に対する仰俯角θｉの正弦（ＳＩＮ）及び余弦（ＣＯＳ）はそれぞれ数式１及び数式２によって表される。
【０００９】
【数１】

【００１０】
【数２】

【００１１】
そして、リヤランプｂの前照灯ｄの光軸ｘ−ｘに対する仰俯角θｈの正接（ＴＡＮ）は数式３で表されるので、上記仰俯角θｈは数式４で表される。
【００１２】
【数３】

【００１３】
【数４】

【００１４】
従って、上記数式１及び数式２を数式４に代入して、数式５によって上記仰俯角θｈが得られる。
【００１５】
【数５】

【００１６】
ところで、上記した各数値のうち、事前に分かっているものは画像取得手段ｅと前照灯ｄとの間の距離Ｌｓと前照灯の光軸ｘ−ｘからの画像取得手段ｅの高さＨ２だけであり、画像取得手段ｅによって分かるものがθｉである。そこで、上記数式５によってリヤランプｂの前照灯ｄの光軸ｘ−ｘに対する仰俯角θｈを得るためには画像取得手段ｅからリヤランプｂまでの直線距離Ｌ２が必要になる。そのため、レーザレーダやミリ波レーダ等を画像取得手段ｅに近接して配置し、これらによって上記Ｌ２を取得する必要がある。
【００１７】
そのため、従来にあっては、レーザレーダやミリ波レーダ等の距離測定手段を必要とする分コストが高くなり、また、上記ＬｓやＨ２の数値が数式５の計算結果に影響するため、画像取得手段及び距離取得手段の前照灯に対する位置精度を高くする必要があり、この点でもコストの上昇を招く。
【００１８】
そこで、本発明は、画像取得手段によって取得した画像によって先行車や対向車を考慮した配光制御を行うようにした車輌用前照灯装置において、先行車や対向車に対する距離データを不要とすること、すなわち、距離測定手段を不要とすることを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明車輌用前照灯装置は、上記した課題を解決するために、車輌前方の画像を取得する画像取得手段と、車輌の前方を照明する前照灯と、上記画像取得手段から得られる画像情報に基づいて上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段とを備え、上記画像取得手段の中心軸の高さを前照灯の光軸の高さとほぼ等しくしたものである。
【００２０】
従って、本発明車輌用前照灯装置にあっては、前照灯の光軸と画像取得手段の中心軸との間に高さの差がないため、対象の画像取得手段の中心軸に対する仰俯角を対象の前照灯の光軸に対する仰俯角に置き換えることができ、対象と画像取得手段との間の距離を測定する手段が不要になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明車輌用前照灯装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２２】
車輌用前照灯装置１は前照灯２を備える。前照灯２にはカットラインを有するビームを照射するもの２Ａとハイビームを照射するもの２Ｂとがある（図２参照）。ここでカットラインとは、上記したように、配光の上限を限定する明瞭な明暗境界線、すなわち、カットラインから下方は明るく、カットラインの上方は暗いという境界線を意味する。カットラインは、通常、車幅方向の右側で光軸を横切る水平線より下側で水平に延び、左側が左上がりに傾斜している。もちろん、カットラインの形状がこのようなものに限るものではなく、カットラインから上方へは先行車や対向車にグレアを与えるような照明が為されないものであれば良く、例えば、ゼットビームと称されるビームのカットラインは、車幅方向の右側で光軸を横切る水平線より下側で水平に延びる右側部分と、車幅方向の左側で上記右側部分よりやや上方の位置を水平に延びる左側部分とが、左上がりに傾斜した中央部分によって連結された形状を有する。
【００２３】
上記したカットラインを有するビームを形成する方式には種々のものを採用することができる。例えば、電球と該電球の光を反射してやや下向きに照射するリフレクタとを組み合わせ、電球の発光部（例えば、フィラメント）のほぼ下半分をリフレクタに対して遮光するシェードを設け、該シェードの形状によってカットラインを形作るものや、光源と該光源の光を反射し且つ集光域に集光させるリフレクタと該集光域に配置され集光された光の一部を遮光するシェードを備え、該シェードの縁によってカットラインを形作るものなど、種々の方式を採用することが可能である。
【００２４】
上記前照灯２には上記カットラインを上下方向に制御する配光制御手段３が関係される。該配光制御手段３は照射制御手段４と駆動手段（アクチュエータ）５を備え、照射制御手段４は駆動手段５を制御し、また、前照灯２の点灯及び消灯並びに調光を制御する。駆動手段５は前照灯２の上記カットラインを上下方向に移動制御するものであり、そのカットラインの制御の仕方は前照灯２のカットラインの形成の方式によって異なる。例えば、電球と該電球の光を反射してやや下向きに照射するリフレクタとを組み合わせ、電球の発光部のほぼ下半分をリフレクタに対して遮光するシェードを設け、該シェードの形状によってカットラインを形作るものの場合には、リフレクタと電球とシェードを一体的に上下方向に傾動させることによってカットラインを上下方向に移動させることができるし、また、光源と該光源の光を反射し且つ集光域に集光させるリフレクタと該集光域に配置され集光された光の一部を遮光するシェードを備え、該シェードの縁によってカットラインを形作るものの場合には、シェードを上下方向に移動させることによってカットラインを上下方向に移動させることができる。そして、駆動手段５の駆動源としてはソレノイド、モータなど種々のものが使用可能である。
【００２５】
上記配光制御手段３を駆動して配光を制御させるために、自車輌前方の画像を取得する画像取得手段６と画像処理装置７を備える。
【００２６】
画像取得手段６は自車輌前方の画像を取得することができるものであれば良く、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）　等の個体撮像素子を使用したいわゆるＣＣＤカメラ等を使用することができる。該画像取得手段６によって取得する画像はカラーでもモノクロでもかまわない。そして、画像取得手段６はその中心軸が前照灯２の光軸とほぼ同じ高さに、且つ、同じ方向に延びるように配置される。例えば、車輌の前面の左右一対の前照灯の中間に前方を向いて配置される（図２参照）。あるいは、左右どちらかの前照灯の外囲器内に配置されても良い。画像取得手段６を上記したように配置することにより、対象、例えば、先行車のテールランプや対向車の前照灯などの自車輌の前照灯２の光軸に対する仰俯角を検出するのに、画像取得手段６の中心軸と対象との為す角度から換算する必要がなく、対象の画像取得手段６の中心軸に対する仰俯角をそのまま対象の自車輌の前照灯２の光軸に対する仰俯角として置き換えることができる。また、上記換算のために必要な対象との間の距離情報が不要になるので、対象との間の距離を測定する手段、例えば、レーザレーダやミリ波レーダ等が不要になり、システム構成が簡素になる。
【００２７】
画像処理装置７には画像取得手段６によって取得した画像から必要な情報を取り出すための処理を施す画像処理手段８、該画像処理手段８から得られた情報に基づいて先行車や対向車の存否を認識する先行車・対向車認識手段９を備える。
【００２８】
そして、上記画像処理装置７の先行車・対向車認識手段９の認識結果が上記照射制御手段４に送出され、それに基づいて上記したような駆動手段５及び前照灯２の制御が行われる。
【００２９】
画像取得手段６によって先行車や対向車が認識されていないときはハイビームが照射され、先行車や対向車が認識されているときは、ロービームに切り換えるか、あるいは先行車や対向車との距離に応じたカットラインの制御を行う。
【００３０】
図３にカットラインを有するビームを照射する前照灯及び該前照灯のカットラインを制御する駆動手段の一例を示す。
【００３１】
前照灯１０は前方に開口したハウジング１１と該ハウジング１１の前面開口を覆うレンズ１２からなる容器状の外囲器１３を備え、該外囲器１３内にリフレクタ１４が上下方向、すなわち、図３中矢印Ｕ−Ｄ方向に傾動可能に設けられている。上記リフレクタ１４には白熱バルブ１５が支持されている。リフレクタ１４の反射面１４ａは、例えば、回転放物面をしており、白熱バルブ１５の発光部、すなわち、フィラメント１５ａとの位置関係から、光軸ｘ−ｘより上側ではフィラメント１５ａから発せられた光をやや下向き方向に反射し、光軸ｘ−ｘより下側ではフィラメント１５ａから発せられた光をやや上向きに反射するようになっている。そして、白熱バルブ１５ａのガラス球１５ｂ内にはシェード１５ｃが配置され、該シェード１５ｃがフィラメント１５ａの前側とほぼ下半部を覆っている。従って、シェード１５ｃによってフィラメント１５ａから前方へ直射される光及びリフレクタ１４のほぼ下半分の部分に行く光を遮蔽するようになっている。この結果、リフレクタ１４と白熱バルブ１５とによって白熱バルブ１５のフィラメント１５ａから出射しリフレクタ１４のほぼ上半部で反射された光のみが前方へ照射されることになる。すなわち、カットラインが光軸ｘ−ｘより下向きの角度を有するビームが出射されることになる。
【００３２】
上記リフレクタ１４を上下に傾動させてカットラインを上下に制御する駆動手段１６は上記外囲器１３内に配置されている。駆動手段１６はモータ、ソレノイド等の駆動源を有する本体部１６ａと該本体部１６ａから前方に突出し駆動源の駆動により前後方向、すなわち、図３中矢印Ｆ−Ｒ方向に移動する作動杆１６ｂとを備え、作動杆１６ｂの前端が玉継ぎ手１６ｃを介してリフレクタ１４の下端寄りの部分と連結されている。
【００３３】
駆動手段１６の本体部１６ａ内の駆動源が上記照射制御手段４によって駆動されると、作動杆１６ｂが、照射制御手段４の制御指令の内容に応じて、前方（矢印Ｆ方向）又は後方（矢印Ｒ方向）に移動し、作動杆１６ｂが前方に移動するとリフレクタ１４が上方へ、すなわち、矢印Ｕ方向に回動して、照射軸ａｉｍが光軸ｘ−ｘに対して上向きになり（図３中破線参照）、カットラインが上方へ移動され、作動杆１６ｂが後方に移動するとリフレクタ１４が下方へ、すなわち、矢印Ｄ方向に回動して、照射軸ａｉｍが光軸ｘ−ｘに対して下向きになり（図３中２点鎖線参照）、カットラインが下方へ移動される。
【００３４】
図４にカットラインを有するビームを照射する前照灯及び該前照灯のカットラインを制御する駆動手段の別の例を示す。この前照灯２０はいわゆるプロジェクタ型の前照灯であり、カットラインをシャープに形作ることができる。
【００３５】
前照灯２０は前方に向かって開口したハウジング２１と該ハウジング２１の前面開口を覆う透明カバー２２とによって形成された容器状の外囲器２３を備え、該外囲器２３内にリフレクタ２４と白熱バルブ２５と投射レンズ２６とシェード２７とから成る投光部２８が配置されてなる。
【００３６】
リフレクタ２４は集光域を有する。すなわち、リフレクタ２４の所定の位置（焦点）に配置された光源からの光を反射して特定の集光域に集光させる反射面２４ａを有する。そして、白熱バルブ２５はその発光部、すなわち、フィラメント２５ａがリフレクタ２４の所定の位置に配置されるようにリフレクタ２４に支持される。
【００３７】
シェード２７はカットラインを形成するためのものであり、その上縁２７ａがリフレクタ２４の上記集光域に位置するように配置される。
【００３８】
投射レンズ２６はリフレクタ２４及びシェード２７の前方に配置され、その焦点がシェード２７の上縁にほぼ位置するようにされる。従って、白熱バルブ２５から発せられてリフレクタ２４の反射面２４ａで反射された光は集光域において一部がシェード２７によって遮られ、シェード２７によって遮られなかった光のみが投射レンズ２６によって前方に照射される。従って、シェード２７の上縁２７ａによって配光のカットラインが形成される。
【００３９】
図５に上記前照灯２０によって照射されるビームの配光を模式的に示す。なお、図５においてＨ−Ｈは水平線、Ｖ−Ｖは鉛直線であり、水平線Ｈ−Ｈと鉛直線Ｖ−Ｖの交点を前照灯２０の光軸ｘ−ｘが延びる。曲線で囲まれた部分２９が配光を示し、該配光２９の上縁を限定するカットライン３０が上記シェード２７の上縁２７ａによって形成される。すなわち、カットライン３０はシェード２７の上縁２７ａが投射レンズ２６によって投影されたものである。かかるカットライン３０を有するビームはいわゆるゼットビームと称されるものであり、カットライン３０は扁平なＺ字状に見える。すなわち、カットライン３０は、車幅方向の右側の部分３０Ｒが水平線Ｈ−Ｈより下方に位置し、左側の部分３０Ｌが右側部分３０Ｒより上方に位置し、これら２つの部分３０Ｒ、３０Ｌが左上がりの傾斜部３０Ｃによって連結された形状を有する。なお、かかる形状のカットラインは車輌が左側を通行する所において適用されるものであり、車輌が右側を通行するところにおいては左右の関係が反対になる。
【００４０】
上記投光部２８内にカットライン３０を上下方向に制御するための駆動手段３１が配置される。該駆動手段３１は駆動源としてのモータ３１ａと上記シェード２７を下端部において回動自在に支持する軸３１ｂとを備え、モータ３１ａの出力軸３１ｃと上記軸３１ｂとの間がギヤ３１ｄ、３１ｅによって連携されている。従って、上記照射制御手段４によってモータ３１ａが駆動されると、シェード２７が、照射制御手段４の制御指令の内容に応じて、図４中矢印Ｆ−Ｒ方向に回動し、これによって、シェード２７の高さと前後方向における位置が変化するので、カットライン３０の位置が上下方向に制御される。
【００４１】
図６及び図７に前照灯のさらに別の例を示す。
【００４２】
前照灯４０は前方に開口したハウジング４１と該ハウジング４１の前面開口を覆うレンズ４２とから成る容器状の外囲器４３を備える。
【００４３】
上記外囲器４３内にリフレクタ４４が傾動自在の配置される。該リフレクタ４４は回動支点部４５、エイミング調整部４６及び駆動手段４７を介してハウジング４１に傾動自在に支持される。
【００４４】
回動支点部４５はハウジング４１の後面壁４１ａから前方へ突出した支点軸４５ａの前端に形成されたボール４５ｂがリフレクタ４４の後面に設けられた受体４５ｃの球状の凹部４５ｄに回転可能に嵌合されてなり、リフレクタ４４は該回動支点部４５によって上端部のうちの左右方向における一方の部分がハウジング４１に支持される。エイミング調整部４６はハウジング４１の後面壁４１ａに回転自在に支持された調整軸４６ａとリフレクタ４４の後面に支持されたナット体４６ｂとから成り、調整軸４６ａの螺軸部４６ｃがナット体４６ｂに螺合されている。該エイミング調整部４６によってリフレクタ４４の上端部のうち左右方向において回動支点部４５に支持されている部分と反対側の部分がハウジング４１に支持される。
【００４５】
駆動手段４７は図示しない駆動源他の要素を備えた駆動部４７ａと該駆動部４７ａによって前後方向に移動される駆動軸４７ｂとリフレクタ４４に支持されたナット体４７ｃを備え、駆動軸４７ｂは駆動部４７ａに対して回転可能にされている。そして、駆動軸４７ｂの螺軸部４７ｄがナット体４７ｃに螺合される。リフレクタ４４は下端部のうち上記回動支点部４５の下方に位置する部分が駆動手段４７を介して支持されている。
【００４６】
そして、エイミング調整部４６においては調整軸４６ａを回転することによって、また、駆動手段４７においては駆動軸４７ｂを回転することによって、それぞれ、ハウジング４１の後面壁４１ａとリフレクタ４４との間の間隔を調整することができる。従って、エイミング調整部４６の調整軸４６ａを回転すると、回動支点部４５と駆動手段４７とを結んだ線を回動軸としてリフレクタ４４は左右方向に回動される。また、駆動手段４７の駆動軸４７ｂを回転すると、回動支点部４５とエイミング調整部４６とを結んだ線を回動軸としてリフレクタ４４は上下方向に回動される。そこで、前照灯４０を車輌に初めて搭載したときや、適時に行われる車輌の検査時などに、エイミング調整部４６の調整軸４６ａ及び駆動手段４７の駆動軸４７ｂを回転させて、前照灯４０の光軸ｘ−ｘが正しい方向に倣うようにする調整、すなわち、初期エイミングが為される。
【００４７】
また、走行中において、先行車や対向車が存在するときのカットラインの調整は、上記照射制御手段４によって駆動手段４７が駆動されて駆動軸４７ｂが前後方向に移動されることによって、リフレクタ４４が回動支点部４５とエイミング調整部４６を結んだ軸を回動軸として上下に回動されることによって為される。
【００４８】
リフレクタ４４には上記した白熱バルブ１５と同様の白熱バルブ４８が支持される。該白熱バルブ４８とリフレクタ４４との関係は上記図３に示した前照灯１０のリフレクタ１４と白熱バルブ１５との関係と同様であり、前照灯１０に関して説明したのと同様にしてカットラインを有する配光が得られる。
【００４９】
前照灯４０の外囲器４３内には上記リフレクタ４４と並んで画像取得手段としてＣＣＤカメラ４９が配置され、また、上記画像処理装置７と同様の画像処理装置５０がハウジング４１に支持されている。そして、ＣＣＤカメラ４９の撮像部（撮像素子）４９ａを通る軸である中心軸４９ａｘと前照灯４０のフィラメント（発光部）４８ａを通る軸である光軸ｘ−ｘとはほぼ同じ高さに位置し、且つ、平行に並んだ状態で前後方向に延びている。
【００５０】
ハウジング４１の下面壁４１ｂの下面にはヘッドランプクリーナー５１が支持されている。ヘッドランプクリーナー５１の先端部には前照灯４０のレンズ４２に臨んだノズル５１ａが設けられており、図示しないポンプにより図示しない洗浄液タンクから管５１ｂを介して洗浄液が供給され、該洗浄液がノズル５１ａからレンズ４２に向かって噴射され、これによって、レンズ４２の前面が洗浄されるようになっている。
【００５１】
このような前照灯４０にあっては、画像取得手段としてＣＣＤカメラ４９が外囲器４３内に収納されているため、ＣＣＤカメラ４９が風雨に曝されることが無く、また、左右の前照灯の中間位置のエンジンカバー内に配置する場合に比較してエンジンの熱の影響も受けない。さらに、洗浄装置であるヘッドランプクリーナー５１によって前照灯４０の前面、すなわち、レンズ４２が適時に洗浄されることによって画像取得手段としてのＣＣＤカメラ４９の視界が常に良好に保たれて、画像による先行車等の存否の判断が的確になされる。さらにまた、画像取得手段であるＣＣＤカメラ４９の中心軸４９ａｘと前照灯４０の光軸ｘ−ｘとを車輌に搭載する前に前照灯４０単体で調整することができ、車輌への組付時の調整が容易ないしは不要になる。
【００５２】
上記図１及び図２に示した車輌用前照灯装置１を使用しての配光の制御例を図８によって概念的に示す。
【００５３】
画像取得手段１５によって取得した画像によって自車輌５２の前方に先行車や対向車の存在が認識できないときは前照灯２Ｂ、２Ｂを点灯してハイビームＨｉの照射を行う（図８（ａ）参照）。ハイビームＨｉは、上記したように、通常の状態、すなわち、平坦路Ｒｈを正常な状態、すなわち、前傾や後傾していない状態で走行している状態において、前照灯の中心を通り平坦路に平行な状態で前後方向に延びる軸ｘ−ｘ（「通常時の光軸」という）の上方まで照明するビームであり、走路を遠方まで照明することができる。
【００５４】
画像取得手段１５によって取得した画像によって自車輌５２の前方に先行車や対向車の存在が認識された場合には、２通りの制御の仕方がある。最も簡単な制御は、ハイビームＨｉからロービームＬｏに切り換える制御である。すなわち、前照灯２Ｂ、２Ｂを消灯し、前照灯２Ａ、２Ａを点灯する。図８（ｂ）は自車輌の前方に先行車５３の存在が認識され、ロービームＬｏに切り換えた状態を示す。ロービームＬｏは、上記したように、市街地の歩行者が多い地域を走行するとき及び近くに先行車や対向車が存在している状況において周囲の者、すなわち、先行車や対向車のドライバー及び歩行者にグレア（幻惑光）を与えないように前方を照明するためのビームであり、特に前照灯による照射範囲内の車幅方向の右側において通常時の光軸ｘ−ｘを水平に横切るラインの近辺又は該ラインのやや下方においてほぼ水平に延びるカットラインＬｏＣｕｔ（上方限界線）を有し、該カットラインＬｏＣｕｔより下方を照明するようにされたものである。なお、前照灯による照射範囲内の車幅方向の左側においては右側のカットラインの左端から左上がりに延びるカットラインを有する（ロービームにおけるこのようなカットラインの形状は車輌左側通行の場合に適用されるものであり、車輌右側通行の場合には左右が逆になる）。従って、ロービームＬｏを使用しているかぎりは、通常時にあっては、先行車のルームミラーやフェンダーミラーを照明して先行車のドライバーにグレアを与えたり、対向車のドライバーを直接照明してグレアを与えたり、歩行者にグレアを与えたりしてしまうことが回避される。そして、通常時のカットラインＬｏＣｕｔのうち光軸ｘ−ｘより下側に位置している部分が光軸ｘ−ｘに対して有する角度θは約０．６［ｄｅｇ］とされている。
【００５５】
上記したように、先行車や対向車が存在した場合にロービームＬｏとすれば、先行車や対向車にグレアを与えることはないが、光軸ｘ−ｘに対するカットラインの角度が決まってしまっているため、不満足な部分が生じる。例えば、自車輌の前方に先行車や対向車が存在したとしても、自車輌との距離がかなりある場合には、カットラインが先行車や対向車近くまで延びても先行車や対向車のドライバーにグレアを与えることはなく、しかも、自車輌の前方を可能な限り遠方まで照明することが可能になる。すなわち、図８（ｃ）に示すように、自車輌５２の前方に先行車や対向車（図８（ｃ）では先行車５３）が存在すると認識された場合に、通常のロービームＬｏを照射するのではなく、先行車や対向車の位置に応じた最適なカットラインＬｉＣｕｔを有するビームＬｉを照射することによって先行車や対向車等周囲の者にとっても、また、自車輌にとっても最適な道路照明を行うことが可能になる。
【００５６】
先行車や対向車の存否の画像による認識の方法を図９によって説明する。なお、図９には画像５４の下方に走行路を上方から見た図を示し、画像５４の右側に走行路を左側方から見た図を示す。
【００５７】
先行車や対向車の認識は、例えば、先行車のテールランプ等のリヤランプや対向車の前照灯によって行う。図９には先行車５３とそのリヤランプ５５、５５を示す。また、５６、５６、・・・は道路境界を示す白線である。そして、画像５４中におけるリヤランプ及び白線はそれぞれ５５ｉｍ、５５ｉｍ及び５６ｉｍ、５６ｉｍ、・・・として示す。
【００５８】
画像取得手段６の中心軸６ａｘは画像５４の中心に一致させてあり、従って、画像５４の中心を左右に延びる線から下端までの間に位置する対象の遠近の関係を認識することができる。すなわち、仮に２台の先行車が存在したとして、画像５４の下方側に捉えられている先行車の方が自車輌により近い位置に存在していることになる。
【００５９】
そして、画像５４中にリヤランプや前照灯の特徴、例えば、左右に間隔をおいて、且つ、該間隔を保ったまま移動する一対の輝点とか、それら輝点の色等によって、先行車や対向車の存在を認識したときは、（１）ロービームに切り換えるか、あるいは（２）カットラインを先行車や対向車との距離に応じた高さ（カットラインの延びる方向の光軸に対する角度）に制御する。
【００６０】
図１０によって対象（先行車や対向車）の位置に応じたカットラインの制御の概念を説明する。
【００６１】
図１０において自車輌５２は平坦路Ｒｈの前方に上り坂Ｒｕがある走行路の平坦路Ｒｈ上を走行しており、先行車５３が上り坂Ｒｕの途中を走行している場合を示す。なお、図１０中ｘ−ｘは前照灯２Ａの光軸であり、前照灯２Ａの発光部を通り平坦路Ｒｈの路面と平行に自車輌５２の前方に向かって延びる軸である。また、画像取得手段６の中心軸６ａｘは光軸ｘ−ｘと高さが同じであるので、図１０では重なっている。ＬｏＣｕｔは通常時のロービームのカットラインであり、該カットラインＬｏＣｕｔが延びる線は光軸ｘ−ｘに対してθ［ｄｅｇ］の角度だけ下向きにされている。
【００６２】
図１０において、上り坂Ｒｕの途中に位置している先行車５３のリヤランプ５５を画像取得手段６から臨んだ線（以下、「照準線」という）ＡＩＭと中心軸６ａｘ（ｘ−ｘ）とのなす角度をβ［ｄｅｇ］とした場合、カットラインを通常のロービームのカットラインＬｏＣｕｔから（θ＋β）［ｄｅｇ］上方へ移動させると、制御後のカットラインは先行車５３のリヤランプ５５を照準する位置にあることになる。カットラインが先行車５３のリヤランプ５５を照準する位置にあったとしても、先行車５３のドライバーにグレアを与える惧はなく、しかも、通常のロービームで照明するよりは自車輌５２の前方をより遠くまで照明することができる。しかしながら、測定誤差や道路の凹凸などによる自車輌の姿勢の変化等によって照射方向がグレアを与える位置になってしまうことがあるので、かかる場合でも極力先行車５３のドライバーにグレアを与えず、且つ、自車輌５２の前方を可能な限り遠くまで照明するために、カットラインＬｉＣｕｔを上記照準線ＡＩＭより所定の角度γ［ｄｅｇ］だけ下方に位置させるのが好ましい。すなわち、カットラインＬｉＣｕｔを通常時のロービームのカットラインＬｏＣｕｔから制御する角度をα［ｄｅｇ］とした場合、
α＝β＋θ−γ
となるように制御するのが好ましい。これによって、先行車（対向車の場合も同様）のドライバーにほとんどをグレアを与えることが無く、また、自車輌の前方を可能な限り遠方まで照明することができる。
【００６３】
次に、配光の具体的制御例を画像取得手段６が取得した画像によって図１１乃至図１５に示す。
【００６４】
図１１は通常のロービームに切り換える制御を行った場合の画像５４ａを示すものであり、画像５４ａ中に先行車５３ｉｍと対向車５７ｉｍが認識されており、ロービームＬｏ（梨地を付してある）によって、自車輌に近い位置にある先行車５４ｉｍのリアランプ５５ｉｍ、５５ｉｍより下方の位置を照明している、すなわち、カットラインＬｏＣｕｔが先行車５４ｉｍのリアランプ５５ｉｍ、５５ｉｍより下方に位置している。これによって、先行車や対向車にグレアを与えることがない。
【００６５】
図１２乃至図１５は先行車や対向車の位置に応じたカットラインの制御をした制御例の画像を示すものである。画像において先行車や対向車が認識されている場合は、それらのうち最も自車輌に近いもの、すなわち、画像のより下方側に位置しているもののリヤランプあるいは前照灯（図９では先行車のリヤランプ５５ｉｍ）の画像取得手段６の中心軸６ａｘに対する仰俯角β［ｄｅｇ］（図９参照）を求める。なお、ここで上記中心軸６ａｘは前照灯２の光軸ｘ−ｘと同じ高さに位置しているものとする。そこで、上記「α＝β＋θ−γ」になるようにαを求めてカットラインＬｉＣｕｔを制御する。図１２乃至図１５はそのような制御を行った結果を示すものである。
【００６６】
図１２は自車輌の前方に先行車５３ｉｍと対向車５７ｉｍが認識されているときの画像５４ｂを示し、先行車５３ｉｍのリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍが対向車５７ｉｍの前照灯５８ｉｍ、５８ｉｍより画像５４ｂの下方寄に位置しているので、該先行車５３ｉｍを自車輌に最も近い対象と判断して、ビームＬｉのカットラインＬｉＣｕｔが該先行車５３ｉｍのリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍより下方に位置するように制御する。
【００６７】
図１３も自車輌の前方に先行車５３ｉｍと対向車５７ｉｍとが認識されているときの画像５４ｃを示し、この場合は、対向車５７ｉｍの前照灯５８ｉｍ、５８ｉｍが先行車５３ｉｍのリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍより画像５４ｃの下方寄に位置しているので、該対向車５７ｉｍを自車輌に最も近い対象であると判断して、ビームＬｉのカットラインＬｉＣｕｔが該対向車５７ｉｍの前照灯５８ｉｍ、５８ｉｍより下方に位置するように制御する。
【００６８】
図１４は自車輌の前方に２台の先行車５３ｉｍ（Ｌ）、５３ｉｍ（Ｒ）が認識されているときの画像５４ｄを示し、この場合は、左側の先行車５３ｉｍ（Ｌ）のリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍが右側の先行車５３ｉｍ（Ｒ）のリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍより画像５４ｄの下方寄に位置しているので、該左側の先行車５３ｉｍ（Ｌ）を自車輌に最も近い対象であると判断して、ビームＬｉのカットラインＬｉＣｕｔが該左側の先行車５３ｉｍ（Ｌ）のリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍより下方に位置するように制御する。
【００６９】
なお、カットラインの制御を走行車線側と対向車線側とで個別に制御することも可能である。例えば、カットラインを規定するシェードを走行車線側に関するものと対向車線側に関するものとに分割して、別個に移動制御をすることによって可能である。図１５はそのようなカットラインの個別制御の制御例に関する画像５４ｅを示すものであり、該画像５４ｅにおいて、先行車５３ｉｍと対向車５７ｉｍとが認識されており、中央分離帯５９ｉｍの左側では、先行車５３ｉｍのリヤランプ５５ｉｍ、５５ｉｍ、を基準としたカットラインＬｉＣｕｔ（Ｌ）の制御を行い、中央分離帯５９ｉｍの右側では、対向車５７ｉｍの前照灯５８ｉｍ、５８ｉｍを基準としたカットラインＬｉＣｕｔ（Ｒ）の制御を行う。
【００７０】
上記したように、本発明車輌用前照灯装置１にあっては、前照灯の光軸と画像取得手段の中心軸とが同じ高さに位置しているので、画像取得手段によって取得した画像から先行車や対向車等の対象の画像の中心軸に対する仰俯角をを求め、ビームのカットラインの光軸に対する角度を上記仰俯角に基づいて制御するのに、画像取得手段の中心軸に対する対象の仰俯角を前照灯の光軸に対する対象の仰俯角として置き換えることができるので、画像取得手段や前照灯と対象との間の距離情報を得るための距離測定手段が不要となり、全体の構成を簡素化することができると共に、カットラインの制御角を得るための計算式も簡単になり、コストの低減をすることができるととも、制御の精度を向上させることができる。
【００７１】
なお、上記した実施の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００７２】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明車輌用前照灯装置は、車輌前方の画像を取得する画像取得手段と、車輌の前方を照明する前照灯と、上記画像取得手段から得られる画像情報に基づいて上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段とを備え、上記画像取得手段の中心軸の高さを前照灯の光軸の高さとほぼ等しくしたことを特徴とする。
【００７３】
従って、本発明車輌用前照灯装置にあっては、前照灯の光軸と画像取得手段の中心軸との間に高さの差がないため、対象の画像取得手段の中心軸に対する仰俯角を対象の前照灯の光軸に対する仰俯角に置き換えることができ、対象と画像取得手段との間の距離を測定する手段が不要になる。そのため、装置の全体構成が簡素化されてコストの低減に寄与すると共に、距離情報に基づく換算過程が不要になるので、精度も向上する。
【００７４】
請求項２に記載した発明にあっては、制御時においてカットラインを通常時のロービームのカットラインから制御する角度をα、前照灯の光軸とグレアを与えてはいけない対象を前照灯から臨んだ方向との為す角度をβ、上記βとαとの差をγ、通常時のロービームのカットラインと前照灯の光軸との為す角度をθとしたときに、下記式
α＝β＋θ−γ
によってカットラインを制御するようにしたので、距離情報を必要とせず、また、計算が簡素化される。
【００７５】
請求項３に記載した発明にあっては、上記画像取得手段は前照灯内に配置され、前照灯の表面を洗浄する洗浄装置が設けられたので、エンジン等の熱や水から画像取得手段を保護することができ、洗浄装置によって前照灯の表面が洗浄されることによって画像取得手段の視界が良好に保たれる。さらに、画像取得手段の中心軸と前照灯の光軸とを車輌に搭載する前に前照灯単体で調整することができ、車輌への組付時の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図１５と共に本発明車輌用前照灯装置の実施の形態を示すものであり、本図は全体構成を示すブロック図である。
【図２】車体の前端における配置を示す概略斜視図である。
【図３】前照灯及び駆動手段の一例を示す概略縦断面図である。
【図４】図５と共に前照灯及び駆動手段の別の例を示すものであり、本図は概略縦断面図である。
【図５】カットラインを有するビームの配光を示す図である。
【図６】図７と共に前照灯のさらに別の例を示すものであり、本図は概略縦断面図である。
【図７】概略水平断面図である。
【図８】配光制御の概念を示す図であり、（ａ）は先行車及び対向車が存在しない場合を示し、（ｂ）及び（ｃ）は先行車や対向車が存在する場合を示し、（ｂ）はロービームに制御した場合を、また、（ｃ）は先行車や対向車の位置に応じてカットラインを制御した場合をそれぞれ示す。
【図９】先行車や対向車の存否の画像による認識の方法を示す図であり、画像の下方に走行路を上方から見た図を示し、画像の右側に走行路を左側方から見た図を示す。
【図１０】先行車や対向車の位置に応じたカットラインの制御の概念を説明するための概略側面図である。
【図１１】図１２乃至図１５と共に先行車及び／又は対向車が認識された場合のカットラインの制御画像を示すもであり、本図はロービームのカットラインに制御した図である。
【図１２】先行車及び対向車が存在し、自車輌により近い先行車を基準にカットラインを制御した図である。
【図１３】先行車及び対向車が存在し、自車輌により近い対向車を基準にカットラインを制御した図である。
【図１４】先行車が２台存在し、自車輌により近い左側の先行車を基準にカットラインを制御した図である。
【図１５】先行車と対向車が存在し、先行車及び対向車それぞれを基準としてカットラインを制御した図である。
【図１６】従来の車輌用前照灯装置におけるカットラインの制御角の求め方を説明するための図である。
【符号の説明】
１…車輌用前照灯装置、２Ａ…前照灯、３…配光制御手段、６…画像取得手段、６ａｘ…中心軸、１０…前照灯、２０…前照灯、４０…前照灯、４９…ＣＣＤカメラ（画像取得手段）、４９ａｘ…中心軸、５１…ヘッドランプクリーナー（洗浄装置）、ｘ−ｘ…光軸、ＬｏＣｕｔ…通常のロービームのカットライン、ＬｉＣｕｔ…制御されるカットライン

Claims (3)

1. 車輌前方の画像を取得する画像取得手段と、
   車輌の前方を照明する前照灯と、
   上記画像取得手段から得られる画像情報に基づいて上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段とを備え、
   上記画像取得手段の中心軸の高さを前照灯の光軸の高さとほぼ等しくした
   ことを特徴とする車輌用前照灯装置。
2. 制御時においてカットラインを通常時のロービームのカットラインから制御する角度をα、
   前照灯の光軸とグレアを与えてはいけない対象を前照灯から臨んだ方向との為す角度をβ、
   上記βとαとの差をγ、
   通常時のロービームのカットラインと前照灯の光軸との為す角度をθとしたときに、
   α＝β＋θ−γ
   であることを特徴とする請求項１に記載の車輌用前照灯装置。
3. 上記画像取得手段は前照灯内に配置され、
   前照灯の表面を洗浄する洗浄装置が設けられた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌用前照灯装置。

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