WO2021100510A1 - 車両用灯具システム、配光制御装置および配光制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle lamp system, a light distribution control device, and a light distribution control method.
- Patent Document 1 discloses a technique for performing ADB control using an LED array.
- the ADB control detects the presence or absence of a light-shielding target located in front of the vehicle to avoid high-intensity light irradiation with a camera, and dims or turns off the area corresponding to the light-shielding target. Therefore, according to the ADB control, it is possible to improve the visibility of the driver of the own vehicle while avoiding glare to the vehicle in front such as the preceding vehicle and the oncoming vehicle.
- the front area of the vehicle is divided into a plurality of individual areas, and each individual area is subjected to two gradations (two steps) of light irradiation and non-irradiation, or at most one step of dimming irradiation.
- the brightness of each individual area was controlled by the added three gradations.
- the luminosity of the light irradiating each individual region can be controlled with more multi-gradation, it becomes possible to irradiate various targets having different reflectances with light having a luminosity suitable for each target.
- the visibility of the driver is further improved.
- the driver becomes aware (visually visible) of the uneven brightness of the light distribution pattern. Brightness unevenness can hinder the improvement of driver's visibility.
- the present invention has been made in view of such a situation, and one of the objects thereof is to provide a technique for improving the visibility of the driver.
- one aspect of the present invention is a vehicle lamp system.
- This system includes a light distribution variable lamp that can independently adjust the luminous intensity of light irradiating each of a plurality of individual regions arranged in front of the vehicle, and a light distribution control device that controls the light distribution variable lamp.
- the light distribution control device has a luminous intensity setting unit that determines the luminous intensity of the light irradiating each individual region with a gradation of 10 bits or more.
- This device is a light distribution control device that controls a light distribution variable lamp that can independently adjust the luminous intensity of the light irradiating each of a plurality of individual regions lined up in front of the vehicle, and the luminous intensity of the light irradiating each individual region. It is provided with a luminous intensity setting unit for determining a gradation of 10 bits or more.
- Another aspect of the present invention is a light distribution control method.
- This method is a light distribution control method for controlling a light distribution variable lamp that can independently adjust the luminous intensity of light irradiating each of a plurality of individual regions lined up in front of the vehicle, and is a light distribution control method for irradiating each individual region. Includes determining with a gradation of 10 bits or more.
- the visibility of the driver can be improved.
- FIG. 2A is a diagram showing the relationship between the combination conditions of the lamp functions, the luminous intensity range required for the lamp under each condition, and the luminous intensity range required to suppress brightness unevenness under each condition.
- FIG. 2B is a diagram showing the number of bits required to suppress brightness unevenness under each condition.
- FIG. 2C is a diagram showing the relationship between the number of bits and the gamma value of gamma correction, which is necessary for suppressing brightness unevenness under each condition.
- 3A to 3C are diagrams showing the luminous intensity contrast at a predetermined luminous intensity when the luminous intensity is set with a predetermined number of bits.
- FIG. 1 is a block diagram of a vehicle lighting system according to the embodiment.
- a part of the components of the vehicle lighting system 1 is drawn as a functional block.
- These functional blocks are realized by elements and circuits such as a computer CPU and memory as a hardware configuration, and are realized by a computer program or the like as a software configuration. Those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various ways by combining hardware and software.
- the vehicle lighting system 1 includes a light distribution variable lamp 2, a light distribution control device 4, and a lamp power supply 6. All of these may be built in the same housing, or some members may be provided on the outside of the housing, in other words, on the vehicle 100 side.
- the light distribution variable lamp 2 can independently adjust the luminous intensity of the light irradiating each of the plurality of individual areas R arranged in front of the own vehicle. That is, the variable light distribution lamp 2 can irradiate the front region of the vehicle 100 with the visible light beam L1 having a variable intensity distribution.
- the variable light distribution lamp 2 receives data indicating the light distribution pattern PTN from the light distribution control device 4, and emits a visible light beam L1 having an intensity distribution according to the light distribution pattern PTN. As a result, the light distribution pattern PTN is formed in front of the vehicle.
- the light distribution pattern PTN is grasped as a two-dimensional illuminance distribution of the irradiation pattern 902 formed by the light distribution variable lamp 2 on the virtual vertical screen 900 in front of the own vehicle.
- the variable light distribution lamp 2 includes, for example, a plurality of light sources arranged in a matrix and a lighting circuit that independently drives and lights each light source.
- Preferred examples of the light source include semiconductor light sources such as LED (light emitting diode), LD (laser diode), and organic or inorganic EL (electroluminescence).
- LED light emitting diode
- LD laser diode
- organic or inorganic EL electroluminescence
- the light distribution variable lamp 2 uses a matrix-type pattern forming device such as a DMD (Digital Mirror Device) or a liquid crystal device, or a light source light in front of the vehicle. It may include a scanning optical pattern forming device that scans the light source.
- the resolution of the variable light distribution lamp 2 is, for example, 10 to 1.3 million pixels.
- the light distribution control device 4 is a light source driver that controls the light distribution variable lamp 2.
- the light distribution control device 4 can be configured by a digital processor, for example, it may be configured by a combination of a microcomputer including a CPU and a software program, or by an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specified IC), or the like. It may be configured.
- the light distribution control device 4 receives an instruction signal from the vehicle ECU 102 mounted on the vehicle 100 and executes control of the light distribution variable lamp 2. Further, the vehicle ECU 102 acquires various information from the visible light camera 104 mounted on the vehicle 100 and other sensors, and sends the acquired information to the light distribution control device 4.
- the light distribution control device 4 When the light distribution control device 4 receives the instruction signal and various information from the vehicle ECU 102, it determines the light distribution pattern PTN to be formed and sends the control signal instructing the light distribution pattern PTN to the light distribution variable lamp 2. Further, the light distribution control device 4 transmits a drive signal to the lamp power supply 6. When the lamp power source 6 receives the drive signal, it supplies electric power to each light source via the lighting circuit of the light distribution variable lamp 2.
- the light distribution control device 4 has a luminous intensity setting unit 8 and a correction unit 10. Each part operates by executing a program held in a memory by an integrated circuit constituting itself.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity of the light to irradiate each individual region R. That is, the luminous intensity setting unit 8 has a drawing function for determining the light distribution pattern PTN.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity of the light irradiating each individual region R with a gradation of 10 bits or more. That is, the luminous intensity setting unit 8 has a gradation resolution of 10 bits or more. As a result, it becomes easy to add a plurality of lamp functions to one variable light distribution lamp 2 and suppress brightness unevenness in a light distribution pattern corresponding to each function.
- FIG. 2A is a diagram showing the relationship between the combination conditions of the lamp functions, the luminous intensity range required for the lamp under each condition, and the luminous intensity range required to suppress brightness unevenness under each condition.
- FIG. 2B is a diagram showing the number of bits required to suppress brightness unevenness under each condition.
- FIG. 2C is a diagram showing the relationship between the number of bits and the gamma value of gamma correction, which is necessary for suppressing brightness unevenness under each condition.
- the lamps that meet the condition A include a lamp function (low beam function: Lo) that forms a low beam light distribution pattern and an overhead sign (OHS) pattern, and a lamp function (high beam function: Hi) that forms a high beam light distribution pattern. , It also has a lamp function (ADB function: ADB) for forming a light distribution pattern for ADB.
- the ADB light distribution pattern is a light distribution pattern based on the high beam light distribution pattern, in which the luminous intensity of the portion corresponding to the target in front of the vehicle is changed.
- the lamp corresponding to the condition A has a high beam function of irradiating light having a luminous intensity higher than the maximum luminous intensity of the high beam stipulated by law.
- the minimum required luminous intensity at the maximum luminous intensity point of the high beam specified in the regulations is 40,500 cd, but the maximum luminous intensity of the high beam under the condition A is set to 100,000 cd, which is much higher. Therefore, the luminous intensity range required for the lamp under the condition A is 0 cd or more and 100,000 cd or less.
- the lamp corresponding to the condition A is required to form an OHS pattern having a lower luminous intensity than the low beam light distribution pattern.
- the luminosity range of the OHS pattern is generally 50 cd or more and 625 cd or less. Therefore, the luminous intensity range in which the suppression of brightness unevenness is required under the condition A (hereinafter, appropriately referred to as a target luminous intensity range) is set to 50 cd or more and 100,000 cd or less.
- the lamp that meets condition B has both a high beam function and an ADB function.
- the maximum luminous intensity of the high beam is set to 100,000 cd, which is the same as the condition A. Therefore, the luminous intensity range required for the lamp under the condition B is 0 cd or more and 100,000 cd or less.
- the formation of an OHS pattern is not required.
- the luminous intensity of the minimum luminous intensity point of the high beam stipulated by law is 5,100 cd.
- the minimum luminous intensity in the region excluding the light-shielding portion is 5,100 cd. Therefore, the target luminous intensity range under the condition B is set to 5,100 cd or more and 100,000 cd or less.
- the lamp corresponding to the condition C has a low beam function, a high beam function, and an ADB function.
- the maximum luminous intensity of the high beam is set to 40,500 cd specified by law. Therefore, the luminous intensity range required for the lamp under the condition C is 0 cd or more and 40,500 cd or less. Further, the lamp corresponding to the condition C is required to form an OHS pattern. Therefore, the target luminous intensity range under the condition C is set to 50 cd or more and 40,500 cd or less.
- the lamp corresponding to condition D has both a high beam function and an ADB function.
- the maximum luminous intensity of the high beam is set to 40,500 cd, which is the same as the condition C. Therefore, the luminous intensity range required for the lamp under the condition D is 0 cd or more and 40,500 cd or less.
- the formation of the OHS pattern is not required as in the condition B. Therefore, the target luminous intensity range under the condition D is set to 5,100 cd or more and 40,500 cd or less.
- condition A having the low beam function, the high luminous intensity high beam function and the ADB function and the condition C having the low beam function, the low luminous intensity high beam function and the ADB function are more than the condition B and the condition D not having the low luminous intensity function. This is a condition that is desired to be achieved. Further, the condition A having a high luminous intensity high beam function is a condition that is further desired to be achieved as compared with the condition C having a low brightness high beam function.
- the luminance contrast is calculated based on the following equation (1).
- C is the luminance contrast
- Bt is the luminance of the visual object
- Bb is the luminance of the background.
- C
- the brightness contrast threshold value is about 0.032. That is, if the luminance contrast is 0.032 or less, the human cannot visually recognize the luminance unevenness.
- the visual object size of 0.30 degrees is a value equivalent to the angular resolution of 0.25 degrees of a typical optical system currently used.
- the adaptation brightness of 1.0 cd / m 2 is a general value as the adaptation brightness during night driving.
- the luminance contrast is replaced with the luminous intensity contrast.
- the luminous intensity contrast is calculated based on the equation (1') in which the background luminance Bb in the above equation (1) is replaced with the luminous intensity corresponding to the gradation value n and the visual target luminance Bt is replaced with the luminous intensity corresponding to the gradation value n + 1. Will be done. Therefore, in the case of the light distribution pattern, if the luminous intensity contrast is 0.032 or less, the driver cannot visually recognize the uneven brightness of the light distribution pattern.
- the luminance contrast it is necessary to define the reflection characteristics of the object irradiated with light and the positional relationship between the object and the viewer.
- the luminous intensity contrast it is possible to omit the definition of the reflection characteristic and the positional relationship on the assumption that the same sufficiently large object (virtual vertical screen 900) is irradiated with the light distribution pattern.
- the luminous intensity contrast changes according to the luminous intensity corresponding to the gradation value n. Further, when gamma correction (brightness correction) is performed, the amount of light intensity per gradation also changes according to the gradation value n. Therefore, it was decided to set an arbitrary luminous intensity and calculate the luminous intensity contrast based on this luminous intensity.
- Luminous intensity b (gradation value n + 1 / gradation number -1) ⁇ correction value ⁇ 100,000 cd
- FIG. 3 (A) shows a calculation result when gamma correction is applied with a gamma value of 1.0 (in this case, the same result as when gamma correction is not applied), and FIG. 3 (B) shows. It is a calculation result when gamma correction is performed with a gamma value of 2.2, and FIG. 3 (C) is a calculation result when gamma correction is performed with a gamma value of 4.4.
- the shaded area is a region where the luminous intensity contrast is 0.032 or less.
- the luminous intensity contrast of 0.032 or less was not satisfied at any luminous intensity in the target luminous intensity range of 50 to 100,000 cd at any bit number.
- the luminous intensity range satisfying the luminous intensity contrast of 0.032 or less expanded, and in 12 bits, the luminous intensity contrast of 0.032 or less was achieved in the entire target luminous intensity range. ..
- the luminous intensity range satisfying the luminous intensity contrast of 0.032 or less is further expanded, and the luminous intensity contrast of 0.032 over the entire target luminous intensity range at 10 bits and 12 bits. The following was achieved.
- the number of bits and the gamma value that can achieve a luminous intensity contrast of 0.032 or less over the entire target luminous intensity range were verified.
- the number of bits to be verified was 6 to 20.
- the number of bits is 10 or more when gamma correction is performed, and the number of bits is 16 or more when gamma correction is not performed, over the entire target luminous intensity range.
- the luminosity contrast was 0.032 or less.
- the luminous intensity contrast was 0.032 or less in the entire target luminous intensity range when the bit number was 10 or more when the gamma correction was performed and when the bit number was 15 or more when the gamma correction was not performed.
- the luminous intensity setting unit 8 at least sets the luminous intensity of the light to irradiate each individual region R. It is necessary to determine the gradation of 10 bits or more. In other words, by setting the gradation resolution of the luminous intensity setting unit 8 to 10 bits or more, it is possible to easily realize both an increase in the lamp function and suppression of brightness unevenness.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 15 bits or more. As a result, it is possible to suppress the occurrence of brightness unevenness under condition C without performing gamma correction. Further, it is more preferable that the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 16 bits or more. As a result, it is possible to suppress the occurrence of brightness unevenness under condition A without performing gamma correction.
- the luminous intensity contrast was 0.032 or less over the entire target luminous intensity range when the number of bits was 9 or more when gamma correction was performed and the number of bits was 10 or more when gamma correction was not performed. Further, under condition D, the luminous intensity contrast was 0.032 or less over the entire target luminous intensity range when the bit number was 8 or more regardless of the presence or absence of gamma correction.
- the light distribution control device 4 of the present embodiment has a correction unit 10 that gamma-corrects the luminous intensity data defined by the luminous intensity setting unit 8.
- the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma curve having a predetermined gamma value.
- the number of bits required for suppressing brightness unevenness can be reduced.
- the load on the light distribution control device 4 can be reduced, and the control speed can be increased.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 10 bits, and the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 2.7 or more and 24.5 or less.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 10 bits, and the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 3.4 or more and 23.2 or less.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 10 bits, and the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 3.4 or more and 23.2 or less.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity of the light to be applied to each individual region R and determines the luminous intensity pattern PTN
- the luminous intensity setting unit 8 converts the luminous intensity data of the light distribution pattern PTN into a control signal of the light distribution variable lamp 2 and distributes the light. It transmits to the variable lamp 2.
- the lighting circuit of the light distribution variable lamp 2 receives the control signal, it lights the light source so as to emit the visible light beam L1 having an intensity distribution corresponding to the light distribution pattern PTN.
- the light distribution pattern PTN is formed in the front region of the vehicle 100.
- the light distribution control device 4 detects a target existing in the front region of the vehicle 100 based on the image obtained from the visible light camera 104, and dynamically and adaptively controls the light distribution pattern PTN according to the target. ADB control may be performed.
- the target vehicle includes a vehicle in front including a preceding vehicle and an oncoming vehicle, a pedestrian, an obstacle that hinders the running of the own vehicle, a road sign, a road marking, a road shape, and the like.
- the luminous intensity setting unit 8 performs image analysis on the image obtained from the visible light camera 104 by using a known method including algorithm recognition, deep learning, and the like, and detects a target existing in the front region of the vehicle 100. Then, the light distribution variable lamp 2 is controlled by determining the light distribution pattern PTN in which the portion corresponding to the target is shaded, dimmed or brightened.
- the vehicle lighting system 1 includes a light distribution variable lamp 2 that can independently adjust the luminous intensity of the light irradiating each of the plurality of individual regions R arranged in front of the own vehicle.
- a light distribution control device 4 for controlling the light variable lamp 2 is provided.
- the light distribution control device 4 has a luminous intensity setting unit 8 that determines the luminous intensity of the light irradiating each individual region R with a gradation of 10 bits or more. That is, the light distribution control device 4 controls the brightness of each optical element of the light distribution variable lamp 2 associated with each individual region R with a gradation of 10 bits or more.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 15 bits or more.
- the low beam function, the low light intensity high beam function, and the ADB function are integrated without performing gamma correction on the light intensity data determined by the light intensity setting unit 8, and the brightness unevenness in the light distribution pattern formed by each function is affected. It is possible to achieve both suppression. Further, if the gamma correction becomes unnecessary, the correction unit 10 can be omitted, so that the configuration of the vehicle lamp system 1 or the formation control of the light distribution pattern PTN can be simplified.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 16 bits or more.
- the low beam function, the high light intensity high beam function, and the ADB function are integrated without performing gamma correction on the light intensity data determined by the light intensity setting unit 8, and the brightness unevenness in the light distribution pattern formed by each function is affected. It is possible to achieve both suppression. Further, it is possible to simplify the configuration of the vehicle lighting system 1 or the formation control of the light distribution pattern PTN.
- the light distribution control device 4 has a correction unit 10 that performs gamma correction on the luminous intensity data determined by the luminous intensity setting unit 8.
- the gradation resolution (number of bits) of the luminous intensity setting unit 8 required for suppressing the brightness unevenness of the light distribution pattern can be reduced. That is, for condition C, it is possible to suppress the occurrence of brightness unevenness even if it is less than 15 bits, and for condition A, it is possible to suppress the occurrence of brightness unevenness even if it is less than 16 bits. Therefore, the amount of data handled by the light distribution control device 4 when forming the light distribution pattern PTN can be reduced, and the control load of the light distribution control device 4 can be reduced. Further, since the processing speed of the light distribution control device 4 can be increased, it is possible to more easily form a light distribution pattern suitable for various traffic scenes.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 10 bits, and the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 2.7 or more and 24.5 or less.
- the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 2.7 or more and 24.5 or less.
- the luminous intensity setting unit 8 determines the luminous intensity with a gradation of 10 bits, and the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 3.4 or more and 23.2 or less.
- the correction unit 10 performs gamma correction using a gamma value of 3.4 or more and 23.2 or less.
- the correction unit 10 is provided in the light distribution control device 4, but the configuration is not particularly limited to this.
- the correction unit 10 may be provided in the lighting circuit of the light distribution variable lamp 2.
- a light distribution control device (4) that controls a light distribution variable lamp (2) that can independently adjust the luminous intensity of light irradiating each of a plurality of individual regions (R) arranged in front of the vehicle.
- a light distribution control device (4) including a luminous intensity setting unit (8) that determines the luminous intensity of the light irradiating each individual region (R) with a gradation of 10 bits or more.
- (Item 2) It is a light distribution control method that controls a light distribution variable lamp (2) that can independently adjust the luminous intensity of the light irradiating each of a plurality of individual regions (R) arranged in front of the vehicle.
- a light distribution control method including determining the luminous intensity of light irradiating each individual region (R) with a gradation of 10 bits or more.
- the present invention can be used in a vehicle lamp system, a light distribution control device, and a light distribution control method.
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Abstract
車両用灯具システム(1)は、自車前方に並ぶ複数の個別領域Rそれぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプ(2)と、配光可変ランプ(2)を制御する配光制御装置(4)とを備える。配光制御装置(4)は、各個別領域Rに照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部(8)を有する。
Description
本発明は、車両用灯具システム、配光制御装置および配光制御方法に関する。
近年、車両の周囲の状態に基づいて配光パターンを動的、適応的に制御するADB(Adaptive Driving Beam)制御が提案されている。例えば、特許文献1には、LEDアレイを用いてADB制御を実施する技術が開示されている。ADB制御は、自車前方に位置する高輝度の光照射を避けるべき遮光対象の有無をカメラで検出し、遮光対象に対応する領域を減光や消灯するものである。したがって、ADB制御によれば、先行車や対向車等の前方車両へのグレアを回避しつつ、自車両の運転者の視認性を向上させることができる。
従来のADB制御では、車両の前方領域を複数の個別領域に分け、各個別領域への光の照射と非照射との2階調(2段階)、あるいは多くても一段階の減光照射を加えた3階調で各個別領域の明るさを制御していた。これに対し、各個別領域に照射する光の光度をより多階調で制御できれば、反射率の異なる様々な物標に対して各物標に適した光度の光を照射できるようになるため、運転者の視認性がより向上する。しかしながら、配光パターンの多階調化が進むと、配光パターンの明るさムラが運転者に意識(視認)されるようになる。明るさムラは、運転者の視認性向上の妨げとなり得る。
また、灯具の設置空間の制約等から、ロービーム機能、ハイビーム機能、ADB機能等を1つの灯具に集約したいという要求がある。しかしながら、灯具の多機能化を図ると、1つの灯具が照射する光の光度範囲が広がる。このため、1つの灯具において明るさムラの抑制が求められる光度範囲も広がり、全光度範囲で明るさムラの発生を抑制することが難しくなっていく。このため、明るさムラが生じやすくなって、運転者の視認性向上を図りにくくなる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、運転者の視認性向上を図る技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様は車両用灯具システムである。このシステムは、自車前方に並ぶ複数の個別領域それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプと、配光可変ランプを制御する配光制御装置と、を備える。配光制御装置は、各個別領域に照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部を有する。
本発明の他の態様は、配光制御装置である。この装置は、自車前方に並ぶ複数の個別領域それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプを制御する配光制御装置であって、各個別領域に照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部を備える。
また、本発明の他の態様は、配光制御方法である。この方法は、自車前方に並ぶ複数の個別領域それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプを制御する配光制御方法であって、各個別領域に照射する光の光度を10bit以上の階調で定めることを含む。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、運転者の視認性向上を図ることができる。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第1」、「第2」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
図1は、実施の形態に係る車両用灯具システムのブロック図である。図1では、車両用灯具システム1の構成要素の一部を機能ブロックとして描いている。これらの機能ブロックは、ハードウェア構成としてはコンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。これらの機能ブロックがハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
車両用灯具システム1は、配光可変ランプ2と、配光制御装置4と、ランプ電源6とを備える。これらは全て同じ筐体に内蔵されていてもよいし、いくつかの部材は筐体の外部、言い換えれば車両100側に設けられてもよい。
配光可変ランプ2は、自車前方に並ぶ複数の個別領域Rそれぞれに照射する光の光度を独立に調節可能である。つまり、配光可変ランプ2は、強度分布が可変である可視光ビームL1を車両100の前方領域に照射することができる。配光可変ランプ2は、配光制御装置4から配光パターンPTNを指示するデータを受け、配光パターンPTNに応じた強度分布を有する可視光ビームL1を出射する。これにより、車両前方に配光パターンPTNが形成される。配光パターンPTNは、配光可変ランプ2が自車前方の仮想鉛直スクリーン900上に形成する照射パターン902の2次元の照度分布と把握される。
配光可変ランプ2は、例えばマトリクス状に配列された複数の光源と、各光源を独立に駆動して点灯させる点灯回路とを含む。光源の好ましい例としては、LED(発光ダイオード)、LD(レーザーダイオード)、有機または無機EL(エレクトロルミネセンス)等の半導体光源が挙げられる。各個別領域Rと各光源とが対応付けられて、各光源から各個別領域Rに対して個別に光が照射される。
なお、配光可変ランプ2は、配光パターンPTNに応じた照度分布を形成するために、たとえばDMD(Digital Mirror Device)や液晶デバイス等のマトリクス型のパターン形成デバイスや、光源光で自車前方を走査するスキャン光学型のパターン形成デバイスを含んでもよい。配光可変ランプ2の分解能(解像度)は、例えば1000~130万ピクセルである。
配光制御装置4は、配光可変ランプ2を制御する光源ドライバである。配光制御装置4は、デジタルプロセッサで構成することができ、例えばCPUを含むマイコンとソフトウェアプログラムの組み合わせで構成してもよいし、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specified IC)などで構成してもよい。
例えば、配光制御装置4は、車両100に搭載される車両ECU102から指示信号を受信して、配光可変ランプ2の制御を実行する。また、車両ECU102は、車両100に搭載される可視光カメラ104やその他のセンサから各種の情報を取得し、取得した情報を配光制御装置4に送る。
配光制御装置4は、車両ECU102から指示信号や各種の情報を受領すると、形成すべき配光パターンPTNを決定して、配光パターンPTNを指示する制御信号を配光可変ランプ2に送る。また、配光制御装置4は、ランプ電源6に駆動信号を送信する。ランプ電源6は、駆動信号を受信すると配光可変ランプ2の点灯回路を介して各光源に電力を供給する。
配光制御装置4は、光度設定部8と、補正部10とを有する。各部は、自身を構成する集積回路が、メモリに保持されたプログラムを実行することで動作する。光度設定部8は、各個別領域Rに照射する光の光度を定める。つまり、光度設定部8は、配光パターンPTNを決定する描画機能を有する。
光度設定部8は、各個別領域Rに照射する光の光度を10bit以上の階調で定める。つまり、光度設定部8は、10bit以上の階調分解能を有する。これにより、1つの配光可変ランプ2への複数のランプ機能の付与と、各機能に応じた配光パターンにおける明るさムラの抑制とが実現しやすくなる。
図2(A)は、ランプ機能の組み合わせ条件と、各条件においてランプに必要な光度範囲と、各条件において明るさムラの抑制が要求される光度範囲との関係を示す図である。図2(B)は、各条件における明るさムラの抑制に必要なbit数を示す図である。図2(C)は、各条件における明るさムラの抑制に必要な、bit数とガンマ補正のガンマ値との関係を示す図である。
条件Aに該当するランプは、ロービーム用配光パターンおよびオーバーヘッドサイン(OHS)パターンを形成するランプ機能(ロービーム機能:Lo)と、ハイビーム用配光パターンを形成するランプ機能(ハイビーム機能:Hi)と、ADB用配光パターンを形成するランプ機能(ADB機能:ADB)とを兼ね備える。ADB用配光パターンは、ハイビーム用配光パターンをベースとして、自車前方の物標に対応する部分の光度を変化させた配光パターンである。
条件Aに該当するランプは、法規に定められるハイビームの最大光度よりも高光度の光を照射するハイビーム機能を有する。具体的には、法規に定められるハイビームの最大光度ポイントにおける最低必要光度は40,500cdであるが、条件Aにおけるハイビームの最大光度は遥かに高く100,000cdに設定される。したがって、条件Aにおいてランプに要求される光度範囲は、0cd以上100,000cd以下となる。
また、条件Aに該当するランプは、ロービーム用配光パターンよりも低光度のOHSパターンを形成することが求められる。OHSパターンの光度範囲は、一般に50cd以上625cd以下である。したがって、条件Aにおいて明るさムラの抑制が求められる光度範囲(以下では適宜、対象光度範囲という)は、50cd以上100,000cd以下に設定される。
条件Bに該当するランプは、ハイビーム機能とADB機能とを兼ね備える。条件Bに該当するランプにおいて、ハイビームの最大光度は条件Aと同じ100,000cdに設定される。したがって、条件Bにおいてランプに要求される光度範囲は、0cd以上100,000cd以下となる。また、条件Bでは、OHSパターンの形成が求められない。また、法規に定められるハイビームの最小光度ポイントの光度は5,100cdである。ADB用配光パターンにおいては、遮光部を除く領域における最小光度が5,100cdである。したがって、条件Bにおける対象光度範囲は、5,100cd以上100,000cd以下に設定される。
条件Cに該当するランプは、ロービーム機能と、ハイビーム機能と、ADB機能とを兼ね備える。条件Cに該当するランプにおいて、ハイビームの最大光度は法規に定められる40,500cdに設定される。したがって、条件Cにおいてランプに要求される光度範囲は、0cd以上40,500cd以下となる。また、条件Cに該当するランプはOHSパターンの形成が求められる。したがって、条件Cにおける対象光度範囲は、50cd以上40,500cd以下に設定される。
条件Dに該当するランプは、ハイビーム機能とADB機能とを兼ね備える。条件Dに該当するランプにおいて、ハイビームの最大光度は条件Cと同じ40,500cdに設定される。したがって、条件Dにおいてランプに要求される光度範囲は、0cd以上40,500cd以下となる。また、条件Dでは、条件Bと同様にOHSパターンの形成が求められない。したがって、条件Dにおける対象光度範囲は、5,100cd以上40,500cd以下に設定される。
ロービーム機能、高光度のハイビーム機能およびADB機能を兼ね備える条件Aと、ロービーム機能、低光度のハイビーム機能およびADB機能を兼ね備える条件Cとは、ロービーム機能を備えない条件Bや条件Dに比べて、より達成が望まれる条件である。また、高光度のハイビーム機能を備える条件Aは、低輝度のハイビーム機能を備える条件Cに比べてより一層達成が望まれる条件である。
配光パターンPTNの明るさムラが運転者に視認されるか否かは、人間の視覚特性の1つである輝度コントラストしきい値を参考にして判断することができる。輝度コントラストは下式(1)に基づいて算出される。下式(1)において、Cは輝度コントラストであり、Btは視対象の輝度であり、Bbは背景の輝度である。
(1)C=|Bt-Bb|/Bb
(1)C=|Bt-Bb|/Bb
視対象サイズを0.30度、順応輝度を1.0cd/m2としたとき、輝度コントラストしきい値は約0.032である。つまり、輝度コントラストが0.032以下であれば、人間は輝度ムラを視認することができない。視対象サイズ0.30度は、現在用いられている代表的な光学系の角度分解能0.25度に準ずる値である。順応輝度1.0cd/m2は、夜間走行時の順応輝度として一般的な値である。
配光パターンの明るさムラの場合、輝度コントラストは光度コントラストに置き換えられる。光度コントラストは、上式(1)における背景輝度Bbを階調値nに対応する光度に、視対象輝度Btを階調値n+1に対応する光度にそれぞれ置き換えた式(1’)に基づいて算出される。したがって、配光パターンの場合には、光度コントラストが0.032以下であれば、運転者が配光パターンの明るさムラを視認することができない。
なお、輝度コントラストの算出においては、光が照射される物体の反射特性と、物体および視認者の位置関係とを定義する必要がある。しかしながら、光度コントラストの算出においては、充分に大きい同一の物体(仮想鉛直スクリーン900)に配光パターンを照射することを想定して、反射特性および位置関係の定義を省略できる。
光度コントラストは、階調値nに対応する光度に応じて変化する。また、ガンマ補正(明るさ補正)を行った場合、1階調あたりの光度量も階調値nに応じて変化する。そこで、任意の光度を設定し、この光度を基準として光度コントラストの計算を実施することとした。
すなわち、まず任意の光度aを設定する。次に下式(2)に基づいて、光度aにおける階調値nを算出する。なお、ここでは、条件Aに該当するランプを例に挙げて説明する。したがって、光度の最大値は100,000cdである。
(2)階調値n=(光度a/100,000cd)1/γ補正値×(階調数-1)
(2)階調値n=(光度a/100,000cd)1/γ補正値×(階調数-1)
続いて、階調値nの数値に整数1を加算して階調値n+1を算出する。そして、階調値n+1における光度bを下式(3)に基づいて算出する。
(3)光度b=(階調値n+1/階調数-1)γ補正値×100,000cd
(3)光度b=(階調値n+1/階調数-1)γ補正値×100,000cd
光度aおよび光度bが得られたら、上式(1’)(すなわち、光度コントラスト=|b-a|/a)に基づいて光度コントラストを算出する。これにより、隣り合う2つの画素の光度が階調値1つ分だけ異なるときに、人間がこの2つの画素を区別できるか判断することができる。図3(A)~図3(C)は、所定bit数で光度設定する場合における所定光度での光度コントラストを示す図である。図3(A)~図3(C)では、代表的なbit数として6,8,10および12bitを例示している。また、図3(A)は、ガンマ値1.0でガンマ補正を施した場合の算出結果(この場合はガンマ補正を施さない場合と同じ結果となる)であり、図3(B)は、ガンマ値2.2でガンマ補正を施した場合の算出結果であり、図3(C)は、ガンマ値4.4でガンマ補正を施した場合の算出結果である。図3(A)~図3(C)において、網掛けの範囲は光度コントラストが0.032以下となる領域である。
図3(A)に示すように、ガンマ値が1.0の場合、いずれのbit数においても対象光度範囲50~100,000cdのいずれかの光度で光度コントラスト0.032以下を満たさなかった。ガンマ値を2.2に上げると、図3(B)に示すように、光度コントラスト0.032以下を満たす光度範囲が広がり、12bitでは対象光度範囲の全域で光度コントラスト0.032以下を達成した。さらにガンマ値を4.4に上げると、図3(C)に示すように、光度コントラスト0.032以下を満たす光度範囲がさらに広がり、10bitおよび12bitにおいて対象光度範囲の全域で光度コントラスト0.032以下を達成した。
条件A~Dについて、対象光度範囲の全域で光度コントラスト0.032以下を達成できるbit数とガンマ値とを検証した。検証するbit数は6~20とした。図2(B)および図2(C)に示すように、条件Aでは、ガンマ補正を行う場合はbit数10以上、ガンマ補正を行わない場合はbit数16以上において、対象光度範囲の全域で光度コントラストが0.032以下となった。また、条件Cでは、ガンマ補正を行う場合はbit数10以上、ガンマ補正を行わない場合はbit数15以上において、対象光度範囲の全域で光度コントラストが0.032以下となった。
したがって、配光可変ランプ2に付与するランプ機能を増やしながら、配光パターンに明るさムラが生じることを抑制するためには、光度設定部8が少なくとも各個別領域Rに照射する光の光度を10bit以上の階調で定める必要がある。言い換えれば、光度設定部8の階調分解能を10bit以上にすることで、ランプ機能の増加と明るさムラの抑制との両立を実現しやすくすることができる。
光度設定部8は、光度を15bit以上の階調で定めることが好ましい。これにより、ガンマ補正を施すことなく、条件Cにおいて明るさムラの発生を抑制することができる。また、光度設定部8は、光度を16bit以上の階調で定めることがより好ましい。これにより、ガンマ補正を施すことなく、条件Aにおいて明るさムラの発生を抑制することができる。
なお、条件Bでは、ガンマ補正を行う場合はbit数9以上、ガンマ補正を行わない場合はbit数10以上において、対象光度範囲の全域で光度コントラストが0.032以下となった。また、条件Dでは、ガンマ補正の有無にかかわらずbit数8以上において、対象光度範囲の全域で光度コントラストが0.032以下となった。
本実施の形態の配光制御装置4は、光度設定部8が定めた光度データに対してガンマ補正を施す補正部10を有する。補正部10は、所定ガンマ値のガンマカーブを用いてガンマ補正を行う。補正部10がガンマ補正を行うことで、明るさムラの抑制に要するbit数を小さくすることができる。これにより、光度設定の多階調化によって配光制御装置4が取り扱うデータ量が膨大になることを抑制することができる。よって、配光制御装置4にかかる負荷を軽減することができ、制御の高速化を図ることができる。
好ましくは、光度設定部8は10bitの階調で光度を定め、補正部10は2.7以上24.5以下のガンマ値を用いてガンマ補正を施す。これにより、配光制御装置4にかかる負荷を軽減しながら、条件Cにおいて明るさムラの発生を抑制することができる。また、好ましくは、光度設定部8は10bitの階調で光度を定め、補正部10は3.4以上23.2以下のガンマ値を用いてガンマ補正を施す。これにより、配光制御装置4にかかる負荷を軽減しながら、条件Aにおいて明るさムラの発生を抑制することができる。
光度設定部8は、各個別領域Rに照射する光の光度を定めて配光パターンPTNを決定すると、配光パターンPTNの光度データを配光可変ランプ2の制御信号に変換して、配光可変ランプ2に送信する。配光可変ランプ2の点灯回路は制御信号を受信すると、配光パターンPTNに応じた強度分布を有する可視光ビームL1を出射するように光源を点灯する。これにより、車両100の前方領域に配光パターンPTNが形成される。
配光制御装置4は、可視光カメラ104から得られる画像に基づいて車両100の前方領域に存在する物標を検出し、物標に応じて配光パターンPTNを動的、適応的に制御するADB制御を実行してもよい。物標には、先行車および対向車を含む前方車両、歩行者、自車両の走行に支障を来す障害物、道路標識、道路標示、道路形状等が含まれる。例えば、光度設定部8は、アルゴリズム認識やディープラーニング等を含む公知の方法を用いて可視光カメラ104から得られる画像に画像解析を施し、車両100の前方領域に存在する物標を検出する。そして、物標に対応する部分が遮光、減光あるいは増光された配光パターンPTNを決定して、配光可変ランプ2を制御する。
以上説明したように、本実施の形態に係る車両用灯具システム1は、自車前方に並ぶ複数の個別領域Rそれぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプ2と、配光可変ランプ2を制御する配光制御装置4とを備える。配光制御装置4は、各個別領域Rに照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部8を有する。つまり、配光制御装置4は、各個別領域Rに対応付けられた配光可変ランプ2の各光学素子の明るさを10bit以上の階調で制御する。
これにより、複数の灯具機能を1つのランプに付与しつつ、このランプが各機能に基づいて形成する配光パターンに明るさムラが生じることを抑制しやすくすることができる。よって、運転者の視認性の向上を図ることができる。
好ましくは、光度設定部8は光度を15bit以上の階調で定める。これにより、光度設定部8が定めた光度データに対してガンマ補正を施すことなく、ロービーム機能、低光度のハイビーム機能およびADB機能の集約と、各機能で形成する配光パターンにおける明るさムラの抑制とを両立することができる。また、ガンマ補正が不要になれば補正部10を省略できるため、車両用灯具システム1の構成あるいは配光パターンPTNの形成制御の簡略化を図ることができる。
より好ましくは、光度設定部8は光度を16bit以上の階調で定める。これにより、光度設定部8が定めた光度データに対してガンマ補正を施すことなく、ロービーム機能、高光度のハイビーム機能およびADB機能の集約と、各機能で形成する配光パターンにおける明るさムラの抑制とを両立することができる。また、車両用灯具システム1の構成あるいは配光パターンPTNの形成制御の簡略化を図ることができる。
また、配光制御装置4は、光度設定部8が定めた光度データに対してガンマ補正を施す補正部10を有する。これにより、配光パターンの明るさムラを抑制するために必要となる光度設定部8の階調分解能(bit数)を小さくすることができる。つまり、条件Cについては、15bit未満でも明るさムラの発生を抑制することが可能となり、条件Aについては、16bit未満でも明るさムラの発生を抑制することが可能となる。このため、配光パターンPTNの形成に際して配光制御装置4が取り扱うデータ量を低減でき、配光制御装置4の制御負荷を軽減することができる。また、配光制御装置4の処理速度を速めることができるため、種々の交通シーンに適した配光パターンの形成をより簡単に実現することができる。
好ましくは、光度設定部8は10bitの階調で光度を定め、補正部10は2.7以上24.5以下のガンマ値を用いてガンマ補正を施す。これにより、光度設定部8に求められる階調分解能を小さくしながら、ランプの多機能化と明るさムラの発生抑制とを両立することができる。
より好ましくは、光度設定部8は10bitの階調で光度を定め、補正部10は3.4以上23.2以下のガンマ値を用いてガンマ補正を施す。これにより、光度設定部8に求められる階調分解能を小さくしながら、ランプの多機能化および高機能化と、明るさムラの発生抑制とを両立することができる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
実施の形態に係る車両用灯具システム1においては、補正部10は配光制御装置4に設けられているが、特にこの構成に限定されない。例えば、補正部10は、配光可変ランプ2の点灯回路に設けられてもよい。
上述した実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
(項目1)
自車前方に並ぶ複数の個別領域(R)それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプ(2)を制御する配光制御装置(4)であって、
各個別領域(R)に照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部(8)を備える配光制御装置(4)。
自車前方に並ぶ複数の個別領域(R)それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプ(2)を制御する配光制御装置(4)であって、
各個別領域(R)に照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部(8)を備える配光制御装置(4)。
(項目2)
自車前方に並ぶ複数の個別領域(R)それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプ(2)を制御する配光制御方法であって、
各個別領域(R)に照射する光の光度を10bit以上の階調で定めることを含む配光制御方法。
自車前方に並ぶ複数の個別領域(R)それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプ(2)を制御する配光制御方法であって、
各個別領域(R)に照射する光の光度を10bit以上の階調で定めることを含む配光制御方法。
本発明は、車両用灯具システム、配光制御装置および配光制御方法に利用することができる。
1 車両用灯具システム、 2 配光可変ランプ、 4 配光制御装置、 8 光度設定部、 10 補正部。
Claims (8)
- 自車前方に並ぶ複数の個別領域それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプと、
前記配光可変ランプを制御する配光制御装置と、を備え、
前記配光制御装置は、各個別領域に照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部を有する車両用灯具システム。 - 前記光度設定部は、前記光度を15bit以上の階調で定める請求項1に記載の車両用灯具システム。
- 前記光度設定部は、前記光度を16bit以上の階調で定める請求項1に記載の車両用灯具システム。
- 前記配光可変ランプまたは前記配光制御装置は、前記光度設定部が定めた光度データに対してガンマ補正を施す補正部を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車両用灯具システム。
- 前記光度設定部は、10bitの階調で光度を定め、
前記補正部は、2.7以上24.5以下のガンマ値を用いて前記ガンマ補正を施す請求項4に記載の車両用灯具システム。 - 前記光度設定部は、10bitの階調で光度を定め、
前記補正部は、3.4以上23.2以下のガンマ値を用いて前記ガンマ補正を施す請求項4に記載の車両用灯具システム。 - 自車前方に並ぶ複数の個別領域それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプを制御する配光制御装置であって、
各個別領域に照射する光の光度を10bit以上の階調で定める光度設定部を備える配光制御装置。 - 自車前方に並ぶ複数の個別領域それぞれに照射する光の光度を独立に調節可能な配光可変ランプを制御する配光制御方法であって、
各個別領域に照射する光の光度を10bit以上の階調で定めることを含む配光制御方法。
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20889778 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |