JP5333539B2 - 前照灯配光制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の前照灯の照射方向の切り替え制御を行う前照灯配光制御装置に関する。

従来、前方に車両が存在するか否かによって、前照灯の照射方向を上下に自動的に切り換える装置があった。この装置は、カメラによって撮像された自車両前方の画像から前方車両等のテールランプなどのランプを検出し、ランプが検出された場合に前方車両等が存在しているものとして、自車両の前照灯の照射方向を切り替えるようにしたものである（例えば特許文献１参照）。

また、前方車両等があった場合に、自車両の前照灯で前方車両全体を照射して前方車両の運転者を幻惑しないため、前照灯の照射方向を、前方車両のランプに対して側方外側にずらすように制御するＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ）制御と呼ばれる方法がある。

特開２００８−３７２４０号公報

ところが、カメラで撮像した画像のみによって前方車両のランプを検出すると、例えば、前方車両までの距離が大きい場合などには、カメラの分解能などの制限により、２個のランプが一対として構成されている前方車両のテールランプを２個のランプであると判定できず、１個のランプであると判定してしまう場合がある。

すると、前方車両の一対のテールランプのうち１個のランプが故障しているために１個のランプであると判定しているのか、２個のランプが正常に点灯しているにも拘わらず１個のランプが点灯しているものと判定しているのかが分からなくなる。

従来のＡＤＢ制御では、ランプの外側を照射しているので、１灯が故障して消灯している場合には、点灯しているランプの外側を照射し、結果的に前方車両の運転者の乗車位置を照射する場合が生じ、前方車両の運転者を幻惑することとなってしまうという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、前方車両の一対のランプのうち片方が点灯していない場合であっても、前方車両の運転者を幻惑しないような前照灯の照射方向の制御を行う前照灯配光制御装置を提供することを目的とする。

この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。

上記「発明が解決しようとする課題」において述べた問題を解決するためになされた発明は、画像取得手段（１０）、抽出手段（３０）、距離取得手段（２０）、判定手段（３０）、及び制御手段（３０）を備えている。

画像取得手段（１０）は、自車両（５０）前方の画像を取得し、抽出手段（３０）は、画像取得手段（１０）で取得した自車両（５０）前方の画像から前方車両（６０）画像を抽出し、距離取得手段（２０）は、自車両（５０）から前方車両（６０）までの距離を取得する。

判定手段（３０）は、距離取得手段（２０）により取得した、自車両（５０）から前方車両（６０）までの距離が所定の値より小さい場合に、抽出手段（３０）で抽出した前方車両（６０）画像から前方車両（６０）のランプ（６２，６４）を抽出し、抽出したランプ（６２，６４）が両灯点灯状態か片灯点灯状態かを判定する。

ここで、「両灯点灯状態」とは、前方車両（６０）に搭載された、前照灯やテールランプなどの２灯一対で構成されたランプ（６２，６４）の両方のランプ（６２，６４）が点灯した状態を意味している。また、「片灯点灯状態」とは、故障などの原因により、２灯一対のランプ（６２，６４）のうち１灯のみが点灯している状態を意味している。

制御手段（３０）は、判定手段（３０）で前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が両灯点灯状態であると判定した場合は、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）を含む領域を照射しないように自車両（５０）の前照灯（５２，５４）の照射領域における遮蔽領域を設定し、片灯点灯状態であると判定した場合には、遮蔽領域を、両灯点灯状態であると判定した場において設定した遮蔽領域よりも左右（自車両（５０）の正面に対し、路面と平行方向）に広いマージンを持たせて設定する。

このような前照灯配光制御装置（５）によれば、前方車両（６０）の一対のランプのうち片方が点灯していない場合であっても、前方車両（６０）の運転者を幻惑しないような前照灯（５２，５４）の照射方向の制御を行うことができる。以下、その理由を説明する。

画像取得手段（１０）で自車両（５０）の前方画像を取得し、取得した画像から前方車両（６０）を抽出し、さらに、抽出した前方車両（６０）の画像から前方車両（６０）のランプ（６２，６４）を抽出した場合、自車両（５０）から前方車両（６０）までの距離が大きいと、例えば、分解能など画像取得手段（１０）の画像取得性能や前方車両（６０）の抽出方法によっては、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であるのか両灯点灯状態であるのかを判定できない場合がある。

これに対し、請求項１に記載の前照灯配光制御装置（５）では、判定手段（３０）において、距離取得手段（２０）で取得した、自車両（５０）から前方車両（６０）までの距離が所定の値より小さい場合に、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）の抽出と、ランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを判定している。

したがって、画像取得手段（１０）の画像取得性能や前方車両（６０）の抽出方法に従って、所定の値を定めておけば、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）の抽出とランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかの判定が正確にできることになる。

また、前方車両（６０）においては、車体外部に取り付けられ、一定の期間点滅しない照明として、前照灯（５２，５４）やテールランプなど、車体の左右に取り付けられた２灯で一対の照明が多い。

そこで、両灯点灯状態であると判定した場合は、自車両（５０）の前照灯（５２，５４）で照射する際に、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）を含む領域を照射しないように、前照灯（５２，５４）の照射領域における遮蔽領域を設定する。これにより、前方車両（６０）の運転者を前照灯（５２，５４）の照射により幻惑することがなくなる。

一方、片灯点灯状態であると判定した場合には、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）の一対のランプ（６２，６４）のうち１つのランプが故障などにより消灯している可能性が高い。

このとき、前方車両（６０）の１つのランプ（６２，６４）のうち左右どちらが故障しているかは分からないため、前照灯（５２，５４）の遮蔽領域を両灯点灯状態であると判定した場合の遮蔽領域よりも左右に広いマージンを持たせて設定する。

すると、左右どちらのランプ（６２，６４）が故障していても、前方車両（６０）を照射することがなくなるので、前方車両（６０）の運転者を前照灯（５２，５４）の照射により幻惑することがなくなる。

このように、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを正確に判定することより、前照灯（５２，５４）の照射領域を適切な範囲に設定することができる。

なお、「前方車両（６０）」とは、自車両（５０）の走行方向と同じ方向に走行している先行車両や対向車線を走行している対向車など、自車両（５０）の前方を走行している車両を意味している。

ところで、判定手段（３０）において、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを判定する方法としては、請求項２に記載のように、抽出した前方車両（６０）のランプ（６２，６４）間の間隔を算出し、算出した間隔が所定の閾値より小さい場合には、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であると判定し、所定の閾値以上の場合には、両灯点灯状態であると判定するようにするとよい。

このようにすると、抽出した前方車両（６０）のランプ（６２，６４）の間隔が所定の閾値より小さいか否かを判定するという簡単な処理により、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを判定することができる。

ところで、前方車両（６０）のランプ（６２，６４）が片灯点灯状態である場合に、前照灯（５２，５４）の遮蔽領域の左右方向にマージンを持たせる際、常に一定幅や角度でマージンを持たせると、前方車両（６０）が遠方にある場合には、マージンが大きくなり過ぎる。つまり、遮蔽領域が大きくなり過ぎてしまう。

そこで、請求項３に記載のように、制御手段（３０）は、マージンを、距離取得手段（２０）によって取得した自車両（５０）から前方車両（６０）までの距離が小さいほど大きくするように変化させるようにするとよい。

このようにすると、自車両（５０）から前方車両（６０）までの距離が小さいほど遮蔽領域の左右のマージンが大きくなり、換言すれば、距離が大きいほど遮蔽領域の左右のマージンが小さくなるので、前方車両（６０）が遠方にある場合に、マージンが大きくなり過ぎることがない。

前照灯配光装置の概略の構成を示すブロック図である。 前照灯の照射方向を変化させたときの照射領域と前方車両との関係を示すために、自車両と前方車両の存在する路面を上から見た図である。 配光処理のメインルーチンのフローチャートである。 配光処理のメインルーチンにおいて呼び出されるサブルーチンである配光可変処理のフローチャートである。 前方車両までの距離及びランプ幅に対するマージン角度を示す図である。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

図１は、本発明が適用された前照灯配光装置１の概略の構成を示すブロック図である。前照灯配光装置１は、図１に示すように、前照灯配光制御装置５及び照射方向切替装置４０を備えている。

前照灯配光制御装置５は、カメラ１０、レーダ２０、制御処理部３０及び照射方向切替部４０を備えている。
カメラ１０は、ＣＣＤカメラや赤外線カメラなどであり、自車両５０（図２参照）前方の画像を取得するように自車両５０の車体前部又は車室内に取り付けられている。

レーダ２０は、パルスレーダやＦＭＣＷレーダなどであり、自車両５０から前方車両６０（図２参照）までの距離を取得する。
制御処理部３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏの他、画像処理用ＰＧＡを備えており、ＲＯＭに格納されたプログラムにより以下の（ア）〜（オ）に示す処理を実行する。
（ア）カメラ１０で取得した自車両５０前方の画像から前方車両６０画像を抽出する。
（イ）レーダ２０により取得した、自車両５０から前方車両６０までの距離が所定の値より小さい場合に、（ア）において抽出した前方車両６０画像から前方車両６０のランプ６２，６４（図２参照）を抽出し、抽出したランプ６２，６４が両灯点灯状態か片灯点灯状態かを判定する。
（ウ）前方車両６０のランプ６２，６４が両灯点灯状態であると判定した場合は、自車両５０の前照灯５２，５４（図２参照）の照射領域内において、前方車両６０のランプ６２，６４を含む領域を照射しないように遮蔽領域を設定し、片灯点灯状態であると判定した場合には、遮蔽領域を、両灯点灯状態であると判定した場合の遮蔽領域よりも左右に広いマージン角度を持たせて設定する。
（エ）（イ）において抽出した前方車両６０のランプ６２，６４間の間隔を算出し、算出した間隔が所定の閾値より小さい場合には、前方車両６０のランプ６２，６４が片灯点灯状態であると判定し、所定の閾値以上の場合には、両灯点灯状態であると判定する。
（オ）マージン角度を、レーダ２０で取得した自車両５０から前方車両６０までの距離が小さいほど大きくするように変化させる。

照射方向切替部４０は、前照灯配光制御装置５の制御処理部３０からの指令信号を受け、自車両５０に搭載された前照灯５２，５４の照射方向をロービーム、中間ハイビーム及びハイビームに切り替える装置である。

ここで、図２に基づき、前照灯５２，５４の照射方向について説明する。図２は、前照灯５２，５４の照射方向を変化させたときの照射領域と前方車両６０との関係を示すために、自車両５０と前方車両６０の存在する路面を上から見た図である。

ロービームでは、図２に示すように、自車両５０の前方の近傍の路面（図２中にＡで示す領域）を照射するように、前照灯５２，５４の照射方向を下向きに（路面からの照射角度をハイビーム及び中間ハイビームに比べ低く）設定する。

中間ハイビームでは、ロービームで照射する領域よりも遠方の領域を照射するように、前照灯５２，５４の照射方向を上向きと（路面からの照射角度をロービームに比べ高く）し、さらに、その状態で、照射領域内に遮蔽領域を設け、図２に示すように、前方車両６０を直接照射しないように、前方車両６０の左右両側の領域（図２中Ｂ，Ｃで示す領域）のみを照射するようにしている。

ハイビームでは、ロービームで照射する領域よりも遠方を照射するように、前照灯５２，５４の照射方向をロービームより上向きと（路面からの照射角度をロービームに比べ高く）し、自車両５０の前方正面近くとする。また、遮蔽領域を設けずに自車両５０の正面を照射するようになっている。
（配光処理の流れ）
次に、図３及び図４に基づき、配光処理の流れについて説明する。図３は配光処理のメインルーチンのフローチャートであり、図４は、メインルーチンにおいて呼び出されるサブルーチン（配光可変処理）のフローチャートである。

配光処理では、図３に示すように、まず、Ｓ１００において、ＣＰＵが、初期設定を行う（以下、各処理ステップにおける処理内容は、ＣＰＵが実行するものとする）。
この初期設定では、ＲＯＭに格納されている距離閾値、片灯判定値を取得するとともに、片灯検出フラグを０に設定する。なお、本実施形態において、ＲＯＭに格納されている距離閾値は５００［ｍ］、片灯判定値は０．５［ｍ］である。

続くＳ１０５において、カメラ１０から自車両５０の前方画像を取得し、続くＳ１１０では、Ｓ１０５において取得した前方画像から、画像処理により前方車両６０部分の画像を抽出する。このときの画像処理は、二値化やハフ変換或いは色識別など従来の方法を用いるため、その詳細については説明を省略する。

続くＳ１１５では、Ｓ１１０において前方車両６０を検出したか否か、つまり、画像処理により前方車両６０の部分を抽出することができたか否かを判定し、前方車両６０を検出したと判定した場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、処理をＳ１２０へ移行させ、検出しなかったと判定した場合（Ｓ１１５：Ｎｏ）、処理をＳ１０５へ戻し、配光処理を繰り返す。

Ｓ１２０では、レーダ２０から前方車両６０までの距離を取得し、続くＳ１２５では、Ｓ１２０において取得した前方車両６０までの距離が距離閾値（５００［ｍ］）よりも小さいか否かを判定する。

そして、前方車両６０までの距離が距離閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ１２５：Ｙｅｓ）、処理をＳ１３０へ移行させ、距離閾値以上であると判定した場合（Ｓ１２５：Ｎｏ）、処理をＳ１０５へ戻し、配光処理を繰り返す。

続くＳ１３０では、Ｓ１１０において抽出した前方車両６０の部分から画像処理により、前方車両６０の車体に装着されているテールランプなどの１対のランプ６２，６４の間の距離を算出する。

このランプ６２，６４の間の距離の算出は、従来の画像処理方法により輝度から車両に搭載されたランプ６２，６４を抽出するとともに、抽出したランプ６２，６４の色などの特徴から、そのランプ６２，６４がテールランプのような１対のランプ６２，６４であるか否かを判定することにより、１対のランプ６２，６４として認識する。

そして、１対のランプ６２，６４の画像上の距離とＳ１２０において取得した前方車両６０までの距離とから１対のランプ６２，６４の間の実際の距離を算出する。なお、この算出した距離をランプ幅と呼ぶ。

なお、画像処理により１対のランプ６２，６４と判定できなかった場合には、ランプ幅を０［ｍ］とする。
続くＳ１３５では、Ｓ１３０において算出したランプ幅が片灯判定値より小さいか否かを判定し、ランプ幅が片灯判定値よりも小さいと判定した場合（Ｓ１３５：Ｙｅｓ）、処理をＳ１４０へ移行させ、片灯判定値以上であると判定した場合（Ｓ１３５：Ｎｏ）、処理をＳ１０５へ戻し配光処理を繰り返す。

続くＳ１４０では、片灯検出フラグを１とする。つまり、ランプ幅が短いため、前方車両６０のランプ６２，６４が片灯点灯状態であるとする。
続くＳ１４５では、配光可変処理を実行する。この配光可変処理については後述する。

続くＳ１５０では、片灯検出フラグを０とし、処理をＳ１０５に戻して配光処理を繰り返す。
ここで、「両灯点灯状態」とは、前方車両６０に搭載された、前照灯やテールランプなどの２灯一対で構成されたランプ６２，６４の両方のランプ６２，６４が点灯した状態を意味している。また、「片灯点灯状態」とは、故障などの原因により、２灯一対のランプ６２，６４のうち１灯のみが点灯している状態を意味している。
（配光可変処理の流れ）
次に、図４に基づいて、配光処理から呼び出されるサブルーチンである配光可変処理について説明する。

配光可変処理では、図４に示すように、Ｓ２００において、片灯検出フラグが１であるか否か、つまり、前方車両６０のランプ６２，６４が片灯であるか否かを判定する。そして、片灯検出フラグが１であると判定した場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、処理をＳ２０５へ移行させ、片灯検出フラグが１でないと判定した場合（Ｓ２００：Ｎｏ）、処理をＳ２２０へ移行させる。

Ｓ２０５では、Ｓ１２０において取得した前方車両６０までの距離及びＳ１３０において算出したランプ幅に対応したマージン角度をＲＯＭから取得する。
マージン角度は、前方車両６０までの距離及びランプ幅に対応して図５に示すように決められている。つまり、前方車両６０までの距離が０〜１０［ｍ］でランプ幅が２［ｍ］の場合、マージン角度が１５［度］、前方車両６０までの距離が１０〜１００［ｍ］でランプ幅が１［ｍ］の場合、マージン角度が８［度］、前方車両６０までの距離が１００〜５００［ｍ］でランプ幅が０．５［ｍ］の場合、マージン角度が５［度］となっている。

ここで、マージン角度とは、図２に示すように、自車両５０の前照灯５２，５４の照射方向を中間ハイビームにしたときに、前方車両６０を遮蔽領域で覆うようにするため、前方車両６０の左右のランプ６２，６４の位置（それぞれ、左ランプ座標、右ランプ座標と呼ぶ）に対し、遮蔽領域に余裕を持たせるため、自車両５０の左右の前照灯５２，５４の照射方向を正面に対して、左右（自車両５０の正面に対し、路面と平行方向）に角度を持たせたときの角度を意味しており、図２中にそれぞれ「α」、「β」で示している。

続くＳ２１０では、自車両５０の前照灯５２，５４のうち左前照灯５２の照射角度を前方車両６０の左ランプ座標に対し、Ｓ２０５において取得したマージン角度αを加えた角度とし、続くＳ２１５では、右前照灯５４の照射角度を前方車両６０の右ランプ座標に対し、Ｓ２０５において取得したマージン角度βを加えた角度とした後、処理をメインルーチンへ戻す。

Ｓ２２０では、通常の配光切替を行う。ここで、通常の配光切替とは、照射領域における遮蔽領域にマージンを設けない配光切替を意味している。
（前照灯配光装置１の特徴）
以上に説明した前照灯配光装置１では、前照灯配光制御装置５の制御処理部３０において、レーダ２０で取得した、自車両５０から前方車両６０までの距離が所定の値より小さい場合に、前方車両６０のランプ６２，６４の抽出と、ランプ６２，６４が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを判定している。

したがって、カメラ１０の画像取得性能（分解能など）や前方車両６０の抽出方法（画像処理方法）に従って、所定の値を定めておけば、前方車両６０のランプ６２，６４の抽出とランプ６２，６４が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかの判定が正確にできる。

また、前方車両６０のランプが両灯点灯状態であると判定した場合は、自車両５０の前照灯５２，５４で照射する際に、前方車両６０のランプ６２，６４を含む領域を照射しないように、前照灯５２，５４の照射領域における遮蔽領域を設定している。これにより、前方車両６０の運転者を前照灯５２，５４の照射により幻惑することがなくなる。

一方、片灯点灯状態であると判定した場合には、前方車両６０のランプ６２，６４の一対のランプ６２，６４のうち片側のランプが故障している可能性が高い。このとき、前方車両６０の１つのランプ６２，６４のうち左右どちらが故障しているかは分からないため、前照灯５２，５４の遮蔽領域を両灯点灯状態であると判定した場合の遮蔽領域よりも左右に広いマージン角度を持たせて設定している。

したがって、左右どちらのランプ６２，６４が故障していても、前方車両６０を照射することがなくなるので、前方車両６０の運転者を前照灯５２，５４の照射により幻惑することがなくなる。

このように、前方車両６０のランプ６２，６４が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを正確に判定することより、前照灯５２，５４の照射領域を適切な範囲に設定することができる。

また、制御処理部３０において、前方車両６０のランプ６２，６４間の間隔を算出し、算出した間隔が所定の閾値より小さい場合には、前方車両６０のランプ６２，６４が片灯点灯状態であると判定し、所定の閾値以上の場合には、両灯点灯状態であると判定している。このような簡単な処理により、前方車両６０のランプ６２，６４が片灯点灯状態であるか両灯点灯状態であるかを判定することができる。

さらに、制御処理部３０において、マージン角度を、レーダ２０で取得した自車両５０から前記前方車両６０までの距離が小さいほど大きくするように変化させている。したがって、距離が大きいほど遮蔽領域の左右のマージンが小さくなるので、前方車両６０が遠方にある場合に、マージンが大きくなり過ぎることがない。

なお、「前方車両６０」とは、自車両５０の走行方向と同じ方向に走行している先行車両や対向車線を走行している対向車など、自車両５０の前方を走行している車両を意味している。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
上記実施形態では、自車両５０から前方車両６０までの距離の取得にレーダ２０を用いたが、レーダ２０の代わりに、前方車両６０と自車両５０との間で車車間通信を行って距離を取得してもよい。

１…前照灯配光装置、５…前照灯配光制御装置、１０…カメラ、２０…レーダ、３０…制御処理部、４０…照射方向切替部、５０…自車両、５２…左前照灯、５４…右前照灯、６０…前方車両、６２、６４…ランプ。

Claims (3)

1. 自車両前方の画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像取得手段で取得した前記自車両前方の画像から前方車両画像を抽出する抽出手段と、
   前記自車両から前記前方車両までの距離を取得する距離取得手段と、
   前記距離取得手段により取得した、前記自車両から前記前方車両までの距離が所定の値より小さい場合に、前記抽出手段で抽出した前記前方車両画像から前記前方車両のランプを抽出し、該抽出したランプが両灯点灯状態か片灯点灯状態かを判定する判定手段と、
   前記判定手段で前記前方車両のランプが両灯点灯状態であると判定した場合は、前記自車両の前照灯の照射領域内において、前記前方車両のランプを含む領域を照射しないように遮蔽領域を設定し、片灯点灯状態であると判定した場合には、前記遮蔽領域を、両灯点灯状態であると判定した場合の遮蔽領域よりも左右に広いマージンを持たせて設定する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする前照灯配光制御装置。
2. 請求項１に記載の前照灯配光制御装置において、
   前記判定手段は、
   抽出した前記前方車両のランプ間の間隔を算出し、該算出した間隔が所定の閾値より小さい場合には、前記前方車両のランプが片灯点灯状態であると判定し、所定の閾値以上の場合には、両灯点灯状態であると判定することを特徴とする前照灯配光制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の前照灯配光制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記マージンを、前記距離取得手段によって取得した前記自車両から前記前方車両までの距離が小さいほど大きくするように変化させることを特徴とする前照灯配光制御装置。

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