JP6054042B2 - 車両用前照灯の点灯制御装置及び車両用前照灯システム - Google Patents
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Description
1.1 システム構成
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10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11、メモリ12および中央制御部11に接続された2つの光学ユニット20R、20Lを備える。
なお、以下の各実施例では、主に先行車について説明するが、対向車についても同様に適用できる。
ここで、車両用前照灯の遮光範囲と照射範囲の境界位置を、直進時とカーブ走行時でどのように求めるか説明する。なお、本実施例では以下のように境界位置を具体的な角度で計算できるが、車両用前照灯の実際の遮光範囲は、図2に示す配光パターンの複数の領域のうち、求められた境界位置の間が遮光されるように遮光領域62を設定してもよい。なお、LEDの照射角度を細かく設定可能な機構を備えた装置を用い、求められた具体的な角度に基づいて細かく制御してもよい。
自車両に取り付けられたカメラ10で撮影された画像から、先行車のリアランプを検出し、基準軸からの先行車右側リアランプ位置の角度θ1と左側リアランプ位置の角度θ2を求める(図6(a)参照)。例えば、左右の光学ユニット20R、20L(ヘッドランプ)の右側照射境界位置及び左側照射境界位置を、それぞれ以下のように求める(図6(b)参照)。
自車両右側ヘッドランプの右側照射境界位置(角度)α1=θ1
自車両左側ヘッドランプの左側照射境界位置(角度)β2=θ2
自車両右側ヘッドランプの左側照射境界位置(角度)α2=θ2−0.8×λ
自車両左側ヘッドランプの右側照射境界位置(角度)β1=θ1+0.8×λ
なお、開き角λは以下で表される。
λ=θ1−θ2
また、上述の開き角λに対する係数0.8は一例であり、任意の値に設定できる。配光制御部18は、求められた右側及び左側照射境界位置の間を遮光範囲(消灯範囲)とし、各光学ユニット20R、20Lからの照射状態を制御する。このように、先行車のドアミラー部や運転席部に光が照射されにくくする。なお、このような計算手法については、本出願人により特許出願されており(特願2011−221371号参照)、以下先行技術と称する。例えば、自車両が直線走行している場合の左右の境界位置、自車両がカーブ走行している場合の旋回方向と反対側の境界位置、及び、前方車両が自車両に対して左右方向に移動する場合の移動方向と反対側(後方側)の境界位置については、この先行技術に従い求められることができる。
自車両がカーブ走行する際には、以下の計算式(近似式)を用いて、旋回方向内側ヘッドランプの内側照射境界位置(角度)γinと、旋回方向外側ヘッドランプの内側照射境界位置(角度)γoutを求める。
γin=atan((H−P)/V)+k×λ
γout=atan((H+P)/V)+k×λ
ここで、
H=R−Rcos2θ+Lsin2θ+Qcos2θ
V=Rsin2θ+Lcos2θ−Qsin2θ
θ=(θ1+θ2)/2
であり、各パラメータは、
k:係数
H:先行車、旋回内側ドアミラー距離・X成分
V:先行車、旋回内側ドアミラー距離・Y成分
L:先行車、後部−ドアミラー間距離
Q:先行車、車両中心−ドアミラー間距離
P:先行車、車両中心−ヘッドランプ間距離
θ:先行車方向角度
R:旋回半径
を表す。
R=W/(T−εf+εr)
ここで、
W:ホイールベース
T:前輪タイヤ角
εf:前輪タイヤスリップ角
εr:後輪タイヤスリップ角
を表す。前輪タイヤ角Tは、以下のようにステアリング角(操舵角)に基づく車両固有の関数であり、前輪タイヤスリップ角εf、後輪タイヤスリップ角εrは、それぞれステアリング角及び車速に基づく車両固有の関数である
T=f1(str)
εf=f2(str、vel)
εr=g2(str、vel)
ここで、
str:ステアリング角
vel:車速
である。
図8は、先行車の相対位置移動時の説明図である。
先行車が自車両から見て左右方向への動きがある場合に、照射境界位置の追加補正を行う。これは図8(a)に示す様に自車両から見た先行車方向が変化する状況を想定し、先行車にグレアを与えない様に、例えば、先行車の移動方向側の境界を広げるよう補正する。一例として、先行車の移動方向側端部(右方向へ移動する場合は車体右端)が境界位置となる様に設定することができるが、これに限らず先行車の端部から離れて境界位置を設定してもよいし、先行車の運転者等にグレアを与えない範囲で先行車上に境界位置を設定してもよい。
Δσ=σ1−σ0
ここで、
Δσ:先行車移動速度(角速度)
σ0:前回先行車位置(角度)
σ1:現在先行車位置(角度)
である。ここでの先行車位置は、一例として先行車の一対のリアランプ位置の中央とすることができる。
U=f3(ρ、λ)
ここで、先行車相対角度ρは、自車速度velと、先行車移動速度Δσにより計算されることができる。
ρ=f4(vel、Δσ)
なお、先行車も自車両と同等の速度で走行していると想定している。
Ua={5ρ2−(27λ−402)ρ+3λ−2875}λ/10000
Ub={8ρ2−(35λ−367)ρ+285λ−1095}λ/10000
ρ=|Δσ|/(0.00563×vel)
求められた追加補正量Ua、Ubは、上述のように求められた照射境界位置(角度)γin、γout、α1、α2、β1、β2のうち、先行車の移動方向側の値に加算される。
上述の先行技術の計算式による先行車右側照射境界位置は、
(右側ランプ)α1=0.58(deg)
(左側ランプ)β1=1.51(deg)
である。一方、先行車の実際の右側端位置は、図8(b)に示すように、
(右側ランプ):2.02(deg)
(左側ランプ):3.28(deg)
である。したがって、照射境界位置の設定角度不足量が、
(右側ランプ):1.44(deg)
(左側ランプ):1.77(deg)
となる。
ρ=|8.4|/(0.00563×50)≒30(deg)
となる。したがって、追加補正量Ua、Ubは、
Ua={5×302−(27×1.16−402)×30+3×1.16−2875}×1.16/10000
=1.48(deg)
Ub={8×302−(35×1.16−367)×30+285×1.16−1095}×1.16/10000
=1.88(deg)
となる。
(右側ランプ)α1+Ua=0.58+1.48=2.06(deg)
(左側ランプ)β1+Ub=1.51+1.88=3.35(deg)
となる。上述の先行車の実際の右側端位置(右側ランプ):2.02(deg)、(左側ランプ):3.28(deg)と比較すると、先行車にグレアを与えない位置に照射境界が設定されることが確認できる。
先行車の自車両に対する相対角度、自車両と先行車との距離(前方車距離)の種々のバリエーションについて、開き角λ、実際の先行車右側端角度、上述の先行技術の計算式による計算角度、追加補正量、及び、追加補正を加えた角度(先行技術の計算式による角度+追加補正)を示す。
図10は、本実施例における制御の組合せの説明図である。
遮光範囲と照射範囲の境界位置の計算は、例えば、自車両の走行状態(例えば3通り)と先行車移動状態(例えば5通り)の組合せに応じて選択される。以下に一例を示すが、これ以外にも自車両の走行状態と先行車移動状態に応じて、上述の先行技術による計算手法、カーブ走行時における手法のいずれを用いるか、及び、追加補正を付加するか否かを適宜定めることもできる。
・R<−u、又は、+u<Rであれば、直進中
・0<R≦+uであれば、右旋回中
・−u≦R<0であれば、左旋回中
なお、旋回閾値uは、一例として200mとすることができる。
・Δσ<−n2であれば、左に大きく変動
・−n2≦Δσ<−n1であれば、左に小さく変動
・−n1≦Δσ<+n1であれば、変化なし
・+n1≦Δσ<+n2であれば、右に小さく変動
・+n2≦Δσであれば、右に大きく変動
図11は、自車旋回の判断フローチャートである。
中央制御部11の旋回判断部14は、本フローチャートに従い、自車旋回半径Rの算出、自車走行状態の確認を行う。本フローチャートは、例えば一定周期毎に実行される。
R=W/(T−εf+εr)
なお、ホールベースWは予めメモリ12に記憶されることができる。
それ以外でΔσ<−n1の場合(ST19:No、ST21:Yes)、先行車移動状態フラグFを左方向に小さく変化したこと示す値(例えば1)に設定する(ST22)。
さらにそれ以外でΔσ>n2の場合(ST19及びST21:No、ST23:Yes)、先行車移動状態フラグFを右方向に大きく変化したこと示す値(例えば4)に設定する(ST24)。
さらにそれ以外でΔσ>n1の場合(ST19及びST21及びST23:No、ST25:Yes)、先行車移動状態フラグFを右方向に小さく変化したこと示す値(例えば2)に設定する(ST26)。
上記いずれにも当てはまらない場合、先行車移動状態フラグFを変化なしを示す値(例えば0)に設定する(ST27)。
α1←θ1
α2←θ2−0.8×λ
同様に、遮光範囲決定部15は、左側ヘッドランプの境界角度を以下のように算出する(ST33)。
β2←θ2
β1←θ1+0.8×λ
なお、λにかかる係数0.8は、上述のように予め定められた適宜の値でもよい。
θ←(θ1+θ2)/2
H←R−Rcos2θ+Lsin2θ+Qcos2θ
V←Rsin2θ+Lcos2θ−Qsin2θ
γin=atan((H−P)/V)+k×λ
γout=atan((H+P)/V)+k×λ
ρ←|Δσ|/(0.00563×vel)
遮光範囲決定部15は、追加補正量Ua、Ubを、次式に従い算出する(ST45)。
Ua←{5ρ2−(27λ−402)ρ+3λ−2875}λ/10000
Ub←{8ρ2−(35λ−367)ρ+285λ−1095}λ/10000
ζ2←ζ2−Ub
η2←η2−Ua
ζ1←ζ2+Ua
η1←η2+Ub
上述の処理により先行車に対するグレアを発生しにくくできることを、シミュレーション結果により以下に示す。
L:先行車の後部−ドアミラー間距離
Q:先行車の車両中心−ドアミラー間距離
P:先行車の車両中心−ヘッドランプ間距離
R:旋回半径
ω:先行車設定角度
ここでは、先行車として、L=2.8m、Q=1.0m、P=0・7mの車両を想定している。このような条件のもと、この先行車にグレアを与えるか(ドアミラーに光が照射されるか)を確認する。
τ1:自車両の左側ヘッドランプから見た、先行車左後部位置(角度)
τ2:自車両の左側ヘッドランプから見た、先行車右後部位置(角度)
τ3:自車両の左側ヘッドランプから見た、先行車の旋回内側ドアミラー位置(角度)
ν1:自車両の右側ヘッドランプから見た、先行車左後部位置(角度)
ν2:自車両の右側ヘッドランプから見た、先行車右後部位置(角度)
ν3:自車両の右側ヘッドランプから見た、先行車の旋回内側ドアミラー位置(角度)
τ1>β2、ν1>α2 (先行車の左後部に対する照射)
τ2<β1、ν2<α1 (先行車の右後部に対する照射)
τ3<β1、ν3<α1 (先行車の旋回内側のドアミラーに対する照射)
先行技術によるシミュレーション結果では、図の灰色で塗りつぶした箇所において、グレア(τ3>β1、ν3<α1)が確認された。
上述の実施例1では、カーブ走行制御と追加補正を行っているが、追加補正は行わず、自車両の走行状態が直線状態か旋回状態かに応じて、右側ランプ及び左側ランプの遮光範囲を先行技術により求めるか、上述のカーブ走行時の手法により求めるかを切り替えてもよい。
上述のステップST29〜ST51のうち、先行車の左右方向の移動の判定(ST39、ST42)と、追加補正(ST44〜ST49)を省略したものであり、ステップS52〜S66の各処理は、上述の図13−1、図13−2の対応する処理と同様であるため、説明を省略する。
上述の実施例1では、カーブ走行制御と追加補正を行っているが、カーブ走行制御は行わず、右側ランプ及び左側ランプの遮光範囲を先行技術により求め、さらに追加補正を行うか否かを切り替えてもよい。
ステップST67〜ST71の処理は、上述のステップST11〜ST15の処理に対応し、ステップST72の処理は上述のST17の処理に対応する。また、ステップST74〜ST77の処理は、上述のステップST30〜ST33の処理に対応する。ステップST78〜ST79の処理は、上述のステップST44〜ST45の処理に対応する。
ステップST80において、遮光範囲決定部15は、先行車移動速度Δσが負であれば(ST80:Yes)、上述のステップST47と同様に追加補正を行う(ST81)。一方、ステップST82において、遮光範囲決定部15は、先行車移動速度Δσが正であれば(ST82:Yes)、上述のステップST49と同様に追加補正を行う(ST83)。
10 カメラ
11 中央制御部
12 メモリ
13 車両検出部
14 旋回判断部
15 遮光範囲決定部
16 前方車両移動検出部
17 車間距離判断部
18 配光制御部
20R、20L 光学ユニット
21 ユニット側制御部
22 LED点灯回路
61 照射領域
62 遮光領域
Claims (4)
- 車両用前照灯による光照射状態を制御する、車両用前照灯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求める車両検出部と、
前記自車両が旋回状態か否かを判断する旋回判断部と、
前記自車両が旋回状態の場合に、前記車両検出部により求められた前記位置情報と前記自車両の旋回半径とに応じた遮光範囲を求める遮光範囲決定部と、
求められた前記遮光範囲に従い前記車両用前照灯の光照射状態を制御する配光制御部と、
を備え、
前記遮光範囲決定部は、前記遮光範囲のうち、前記自車両の旋回方向側の照射範囲との境界を、前記車両検出部により求められた前記位置情報と前記自車両の旋回半径とに基づいて求める、
車両用前照灯の点灯制御装置。 - 前記自車両から見た前記前方車両の左右方向の移動を検出する前方車両移動検出部、
をさらに備え、
前記遮光範囲決定部は、前記前方車両移動検出部により前記自車両から見た前記前方車両の左右方向の移動が検出されると、求められた前記遮光範囲を、前記自車両の向きに対する前記前方車両の相対角度に応じて補正する、
請求項1に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。 - 前記車両検出部で求められた前記位置情報に基づいて、前記前方車両と前記自車両の距離が予め定められた距離より近いか判断する車間距離判断部、
をさらに備え、
前記遮光範囲決定部は、前記前方車両と前記自車両の距離が予め定められた距離より近い場合は、前記自車両が旋回状態であるか否かに関わらず、前記車両検出部により求められた前記位置情報に基づいて前記遮光範囲を求める、
請求項1に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。 - 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り制御される車両用前照灯と、
を備えた車両用前照灯システム。
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