(57)【要約】【課題】車両用灯具の光源ユニットおよび撮像手段を利用して灯具前方に存在する障害物を確実に認識することができる車両用灯具システムを提供する。【解決手段】車両用灯具システム１００は、光源ユニット１０と、灯具前方を撮像する撮像手段２と、光源ユニット１０および撮像手段２を制御する制御部３と、を備える。制御部３は、光源ユニット１０を点灯状態としたときの点灯画像Ｂと光源ユニット１０を非点灯状態としたときの非点灯画像Ａとを撮像手段２により撮像させ、点灯画像Ｂと非点灯画像Ａとが不一致であるときに灯具前方に障害物２００があると判断する。【選択図】図３
2014004913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ユニットと、
灯具前方を撮像する撮像手段と、
前記光源ユニットおよび前記撮像手段を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光源ユニットを点灯状態としたときの点灯画像と前記光源ユニットを非点灯状態としたときの非点灯画像とを前記撮像手段により撮像させ、前記点灯画像と前記非点灯画像とが不一致であるときに灯具前方に障害物があると判断する、車両用灯具システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記点灯画像の撮像時において運転者に前記光源ユニットの点灯を感知させないように前記光源ユニットを瞬間的に点灯させる、請求項１に記載の車両用灯具システム。
【請求項３】
前記光源ユニットは、半導体発光素子を有する、請求項１または２に記載の車両用灯具システム。
【請求項４】
前記光源ユニットは、ロービーム用配光パターンまたはハイビーム用配光パターンを形成可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用灯具システム。
【請求項５】
前記制御部は、車両の発進時に前記点灯画像と前記非点灯画像とを撮像させて前記障害物の有無を判断する、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用灯具システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ユニットと撮像手段とを備える車両用灯具システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両前方に障害物が存在することを検知して運転者に注意喚起するための車両の運転支援装置が知られている。
このような運転支援装置の一例として、特許文献１には、自車両に搭載されたステレオカメラによって車両前方の障害物を認識して、自車両と当該障害物との衝突可能性を推定する運転支援装置が記載されている。
また、特許文献２には、車両前方に向けてレーダ波を送信するとともに車両前方からの反射波を受信するレーダユニットと、車両前方を赤外線により撮像する赤外カメラとを備え、レーダユニットおよび赤外カメラを利用して車両前方の対象物までの距離や対象物の形状を検出する運転支援装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１７３４１号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された運転支援装置の場合、ステレオカメラによる車両前方の撮像だけでは障害物を認識できない状況がある。一般的に、ステレオカメラにおいては、撮像した画像を白黒の二値化処理して、エッジを検出することにより、障害物の形状や障害物までの距離を認識している。しかし、障害物がステレオカメラの撮像領域よりも大きい単色の壁やガラス窓であるような場合には、撮像した画像を二値化処理するとコントラストが出なくなり、エッジを検知することができない。そのため、その障害物の存在を認識することができないおそれがある。
【０００５】
また、特許文献２の運転支援装置においては、車両用灯具の光源ユニットとは別にレーダ波および反射波を送受信して障害物を認識するレーダユニットを車両に搭載する必要があり、部品点数や生産コストが増大してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、既存の車両用灯具の光源ユニットおよび撮像手段を利用して灯具前方に存在する障害物を確実に認識することができる車両用灯具システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記目的を達成するために、
光源ユニットと、
灯具前方を撮像する撮像手段と、
前記光源ユニットおよび前記撮像手段を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光源ユニットを点灯状態としたときの点灯画像と前記光源ユニットを非点灯状態としたときの非点灯画像とを前記撮像手段により撮像させ、前記点灯画像と前記非点灯画像とが不一致であるときに灯具前方に障害物があると判断する、車両用灯具システムを提供する。
この構成によれば、光源ユニットにより灯具前方を照射して、灯具前方に障害物が存在した場合に発生する反射光を撮像手段により捉えることにより、障害物を確実に認識することができる。
【０００８】
本発明によれば、上記の車両用灯具システムにおいて、前記制御部は、前記点灯画像の撮像時において運転者に前記光源ユニットの点灯を感知させないように前記光源ユニットを瞬間的に点灯させてもよい。
この構成によれば、運転者に違和感を与えずに灯具前方の障害物の有無を判断することができる。
【０００９】
本発明によれば、上記の車両用灯具システムにおいて、前記光源ユニットは、半導体発光素子を有していてもよい。
この構成によれば、瞬間的な点灯が可能な半導体素子を用いることにより、運転者が感じる違和感をさらに抑制することができる。
【００１０】
本発明によれば、上記の車両用灯具システムにおいて、前記光源ユニットは、ロービーム用配光パターンまたはハイビーム用配光パターンを形成可能であってもよい。
この構成によれば、車両用灯具の点灯時に使用されるロービーム用配光パターンまたはハイビーム用配光パターンを利用して障害物から反射された反射光を捉えることで、障害物の有無を容易に判断することができる。
【００１１】
本発明によれば、上記の車両用灯具システムにおいて、前記制御部は、車両の発進時に前記点灯画像と前記非点灯画像とを撮像させて前記障害物の有無を判断してもよい。
この構成によれば、車両発進時に灯具前方の障害物の有無を判断することで、車両の誤発進を防ぎ、安全性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る車両用灯具システムによれば、障害物を確実に認識することができるとともに、既存の車両用灯具と撮像手段とを利用することにより安価な構成で障害物を認識するシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用灯具システムが搭載された車両の正面図である。
【図２】前記車両用灯具システムの構成を示す断面図である。
【図３】前記車両灯具システムにおいて、光源ユニットを点灯させて、非点灯画像と点灯画像とを撮像する場合を示す図である。
【図４】（ａ）は、カメラセンサにより撮像された非点灯画像を示す図であり、（ｂ）はカメラセンサにより撮像された点灯画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下において添付図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る車両用灯具システム１００は、車両の左右前端部に設けられる一対の前照灯ユニット１と、車室内の前端部に設けられてフロントガラスを透過して車両前方を撮像するカメラセンサ２（撮像手段の一例）と、前照灯ユニット１とカメラセンサ２とを制御する制御部３（図２参照）と、を備えている。
【００１６】
本実施形態の前照灯ユニット１は、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを形成することができる複数（ここでは、左右３つずつ）の前照灯１０（光源ユニットの一例）を備えている。
【００１７】
カメラセンサ２は、たとえば、フロントガラスの内側であって、ルームミラーの裏側に設けられ、前照灯ユニット１の光により照らされる車両前方の画像を撮影する。このカメラセンサ２としては、たとえば、自動でロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの切り替えを行うＡｕｔｏ  Ｈｉ  Ｂｅａｍ（ＡＨＢ）システムにおいて使用される車載カメラを用いることができる。
【００１８】
なお、カメラセンサ２の撮影範囲は、車両前方の領域で、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンの照射領域を含む広い範囲とすることが望ましい。なお、カメラセンサ２の画角は例えば左右に±４０°とすることができる。
【００１９】
図２は、車両用灯具システム１００の構成を示す模式図であり、前照灯ユニット１については垂直面で切断して左側方から見た構造を示している。
【００２０】
図２に示すように、前照灯ユニット１は、前方が開口したランプボディ１１と、このランプボディ１１の開口を覆うように取り付けられる素通し状のアウターカバー１２とを備えている。なお、本例において、前方とは、前照灯ユニット１におけるアウターカバー１２側（図２の左方向）であり、後方とは、前方と反対のランプボディ１１側（図２の右方向）である。
【００２１】
アウターカバー１２は、ランプボディ１１に接着により固定されて取り付けられている。このアウターカバー１２をランプボディ１１に取り付けることで、前照灯ユニット１の内部に、密閉された灯室Ｓが形成されている。
【００２２】
前照灯１０は、灯室Ｓ内に配置されており、投影レンズ２０と、第１光学系２１および第２光学系２２とを有している。投影レンズ２０は、車両前後方向の光軸Ａｘを有するものであり、この投影レンズ２０の後方に、第１光学系２１および第２光学系２２が配置されている。
【００２３】
投影レンズ２０は、後方側が平面形状の入射面２０ａとされ、前方側が凸形状のレンズ面２０ｂとされており、入射面２０ａから入射した光を集光してレンズ面２０ｂから出射させる。
【００２４】
ランプボディ１１の後面板１１ａには、ボルト２５ａ，２５ｂによって第１支持板２６が支持されている。この第１支持板２６には、第２支持板２７が一体的に形成されている。この第２支持板２７は、車両前後方向の光軸Ａｘに沿って略水平に延在されて第１光学系２１と第２光学系２２との間に配置されている。この第２支持板２７は、その先端が遮光部材２８として機能するものである。遮光部材２８は、配光パターンにカットオフラインを形成するシェードとしての機能を有している。
【００２５】
第１光学系２１は、ロービーム用配光パターンを形成する光学系であり、第１半導体発光素子３１と、第１リフレクタ３２とを有している。第１半導体発光素子３１は、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）からなるものであり、第２支持板２７の上面に固定されて略上向きに発光する。第１リフレクタ３２は、楕円面を基調とする自由曲面からなる内面を有しており、第１半導体発光素子３１からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させて投影レンズ２０の後方焦点Ｆ近傍に収束させる。
【００２６】
第２光学系２２は、第１光学系２１とともにハイビーム用配光パターンを形成する光学系であり、第２半導体発光素子３５と、第２リフレクタ３６とを有している。第２半導体発光素子３５は、ＬＥＤからなるものであり、第２支持板２７の下面に固定されて略下向きに発光する。第２リフレクタ３６は、楕円面を基調とする自由曲面からなる内面を有しており、第２半導体発光素子３５からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させて投影レンズ２０の後方焦点Ｆ近傍に収束させる。
【００２７】
上記構成の前照灯１０では、車両前方へロービーム用配光パターンを形成する場合は、第１光学系２１のみを点灯させる。また、車両前方へハイビーム用配光パターンを形成する場合は、第１光学系２１および第２光学系２２を点灯させる。
【００２８】
制御部３は、制御線４０を介して、第１光学系２１の第１半導体発光素子３１および第２光学系２２の第２半導体発光素子３５と通信可能に電気的に接続されている。また、制御部３は、画像処理部４を介して、カメラセンサ２と通信可能に電気的に接続されている。
カメラセンサ２で撮影された画像データは、画像処理部４で障害物認識処理などの所定の画像処理が施され、制御部３へ提供される。
【００２９】
制御部３は、その少なくとも一部が、コンピュータのプロセッサやメモリをはじめとする素子、機械装置、電気回路などのハードウェアと、コンピュータプログラムなどのソフトウェアと、の組み合せで構成されている。この制御部３は、各種制御プログラムを実行するＣＰＵ、そのプログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭなどを有し、車両における種々の制御を実行することができる。
【００３０】
次に、本実施形態のカメラセンサ２、第１光学系２１および第２光学系２２の制御について、図３を参照して説明する。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、制御部３は、車両の発進を示す信号を受信したとき、カメラセンサ２に対して、図示しないカメラシャッタのＯＮ／ＯＦＦを２回繰り返して２つの画像データを取得するよう、制御指令を送信する。このとき、カメラセンサ２のシャッタ開放時間ｔ１，ｔ２は、それぞれ３０ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００３２】
このとき、制御部３は、図３（ｂ）に示すように、カメラシャッタのシャッタ開放時間ｔ２内において、前照灯１０の点灯を運転者に感知させないように前照灯１０を瞬間的に点灯させる。ただし、シャッタ開放時間中においてカメラセンサ２が障害物から反射される像を認識できるように、前照灯１０の点灯時間ｔ３を設定する必要がある。
なお、前照灯１０は、第１半導体発光素子３１のみ、または第１半導体発光素子３１および第２半導体発光素子３５を点灯させることで、車両走行時に使用されるロービーム用配光パターンまたはハイビーム用配光パターンを形成することができる。
【００３３】
図３（ｃ）に示すように、車両前方に障害物が存在する場合は、前照灯１０から照射された光により反射光Ｌ（図４（ｂ）参照）が発生する。そのため、シャッタ開放時間ｔ２内に取得される画像によって、その反射光Ｌを捉えることができる。
【００３４】
このようにして、カメラセンサ２により、前照灯１０を非点灯状態としたときの非点灯画像Ａと、前照灯１０を点灯状態としたときの点灯画像Ｂと、を撮像することができる。
【００３５】
次に、カメラセンサ２により撮像された非点灯画像Ａと点灯画像Ｂは、画像処理部４にて所定の画像処理が施される。その後、制御部３は、画像処理がなされた非点灯画像Ａと点灯画像Ｂの画像データを受信する。
【００３６】
制御部３は、受信した非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとを比較し、非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとが不一致であるときに、前照灯１０の前方に障害物があると判断する。
【００３７】
図４（ａ）は、前照灯１０を非点灯状態としたときの非点灯画像Ａを示し、図４（ｂ）は、前照灯１０を点灯状態としたときの点灯画像Ｂを示している。なお、図４（ａ）および（ｂ）においては、車両前方であって、駐車位置の境界を示す白線Ａ上に、障害物（ここでは、駐車ポール２００）が存在している状況を示している。
車両前方に障害物が存在する場合、図４（ｂ）に示すように、前照灯１０の点灯により障害物からの反射光Ｌが発生する。そのため、点灯画像Ｂにおいては反射光Ｌを捉えた像が撮像され、非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとは不一致の画像となる。
一方、車両前方に障害物が存在しない場合には、前照灯１０を点灯させても、反射光Ｌは発生しないため、非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとは一致した画像となる。
【００３８】
非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとが一致するか否かは、画像処理された非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとを比較して、たとえば非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとの明るさの差異が予め設定した範囲内であるか否かにより判断することができる。また、撮像される画像データを複数の領域に分割して、領域ごとの明るさの差異を比較することで、車両前方の領域における障害物の位置を認識することもできる。
【００３９】
前照灯１０の前方に障害物があると判断した場合、制御部３は、所定の警告手段により障害物の存在を運転者に通知するように構成してもよい。また、車両の発進を一時的に禁止するように、車両の駆動制御部に指令を出してもよい。
【００４０】
なお、本実施形態の車両用灯具システム１００の制御を行うタイミングとしては、車両の発進時、すなわち、エンジンを始動させて、シフトポジションがパーキングポジションからドライブポジションあるいはニュートラルポジションに切り替えられたときが好ましいが、シフトポジションがリバースポジションへ切り替えたときやアクセルペダルが踏み込まれたとき等のタイミングでも行うことができる。
【００４１】
以上説明した本実施形態に係る車両用灯具システム１００によれば、前照灯１０を点灯させて、車両前方に障害物が存在した場合に発生する反射光Ｌをカメラセンサ２により捉えて、制御部３で障害物の存在を判断することにより、障害物を確実に認識することができる。
特に、本実施形態では、障害物がカメラセンサ２の撮像領域よりも大きい単色の壁やガラス窓であるような場合であっても、障害物からの反射光Ｌを捉えることにより、非点灯画像Ａと点灯画像Ｂとが不一致の画像であると判断することができる。そのため、カメラセンサ２の撮像だけでは認識しにくい障害物をも確実に認識することができる。
【００４２】
また、上記の車両用灯具システム１００によれば、車両用灯具の光源ユニットとは別に、レーダユニットや赤外センサ等を車両に搭載する必要がなく、ＡＨＢシステム等において使用される前照灯１０とカメラセンサ２とを利用することにより、車両前方の障害物の存在を認識するシステムを構築することができる。そのため、新たな装置の設置に伴う部品点数や生産コストの増大を回避することができる。
【００４３】
また、障害物がたとえば図４（ａ）および（ｂ）に示すような駐車ポール２００であって、カメラセンサ２の撮像範囲の中の狭い箇所に存在するものである場合は、従来のようにレーダユニットを使用しても、レーダの走査範囲内に駐車ポール２００が入らずに駐車ポール２００の存在を認識することができないおそれがある。このような場合であっても、本実施形態によれば、駐車ポール２００からの反射光Ｌを捉えて、非点灯画像Ａと点灯画像Ｂが不一致であると判断できるため、この駐車ポール２００の存在を確実に認識することができる。
【００４４】
また、上記の車両用灯具システム１００によれば、点灯画像Ｂの撮像時において前照灯１０の点灯を運転者に感知させないように前照灯１０を瞬間的に点灯させているため、運転者に違和感を与えずに車両前方の障害物の有無を判断することができる。
【００４５】
さらに、上記の車両用灯具システム１００によれば、制御部３は、車両の発進時に点灯画像Ｂと非点灯画像Ａとを撮像させて障害物の有無を判断しているため、車両の誤発進を防ぎ、安全性を確保することができる。
【００４６】
以上において本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて他の構成を採用することが可能である。
【００４７】
たとえば、上記実施の形態においては、車両前方に設けられた前照灯ユニット１と車両前方を撮像するカメラセンサ２とにより車両用灯具システム１００が構成されているが、車両後方に設けられたストップランプやテールランプ等の標識灯と車両後方を撮像するカメラセンサとにより車両用灯具システムが構成されていてもよい。この構成によれば、車両後方の障害物を確実に認識することができる。
なお、前照灯ユニット１の代わりにターンシグナルランプやデイタイムランニングランプを点灯させる構成であってもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、カメラセンサ２は、フロントガラスの内側であってルームミラーの裏側に設けられているが、車両前方を広範囲に撮像できる位置であれば、ダッシュボードの上部などに設けられていてもよい。
【００４９】
また、カメラセンサ２としては、検出された先行車や対向車に直接ハイビームを当てないように前方への照射光を部分的に遮光するＡｄａｐｔｉｖｅ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｂｅａｍ（ＡＤＢ）システムや、車両が車線から逸脱しようとする前に聴覚または触覚的な警告を運転者に対して発するＬａｎｅ  Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ  Ｗａｒｎｉｎｇ（ＬＤＷ）システム、車両前方に先行車などの障害物が接近した場合に警告を行うＦｏｒｗａｒｄ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｗａｒｎｉｎｇ（ＦＣＷ）システム等において使用されるものであってもよい。いずれのシステムも、車両に搭載される画像認識用のカメラセンサを使用するものとして周知である。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、第１半導体発光素子３１および第２半導体発光素子３５を備える前照灯１０が用いられているが、第１半導体発光素子３１と複数の半導体発光素子をアレイ状に配置したＬＥＤアレイとが組み合わせて用いられる構成としてもよい。第１半導体発光素子３１とＬＥＤアレイとを組み合わせることでハイビーム用配光パターンが形成される。ＬＥＤアレイも半導体発光素子が光源として用いられているため、運転者に違和感を与えないように、瞬間的に点灯させることができる。
【００５１】
さらに、第１半導体発光素子３１および第２半導体発光素子３５のうち第１半導体発光素子３１のみを備えるとともに、投影レンズ２０とリフレクタ３２との間の後方焦点Ｆ近傍にロータリーシェードが設けられる構成としてもよい。ロータリーシェードは回転可能に支持されており、ロービーム用配光パターン形成部と、ハイビーム用配光パターン形成部とを備えているため、後方焦点Ｆ近傍を通過する光を部分的に遮光することによって、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを形成することができる。
なお、運転者に与える違和感を回避するためには、瞬間的に点消灯できる半導体発光素子３１，３５やＬＥＤアレイを用いることが好適であるが、その代わりに、白熱球やハロゲンランプ、放電球等を使用してもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態においては、前照灯１０を非点灯状態としたときの非点灯画像Ａを先に撮像し、その後、前照灯１０を点灯状態としたときの点灯画像Ｂを撮像しているが、撮像の順番はこれに限られず、点灯画像Ｂを先に撮像して、後から非点灯画像Ａを撮像してもよい。
【００５３】
さらに、上記実施の形態においては、制御部３によりカメラセンサ２と第１光学系２１および第２光学系２２とを制御する構成としているが、灯具ユニット２０の灯室Ｓ内に第１光学系２１および第２光学系２２を制御する灯具制御部を設けて、制御部３と灯具制御部との動作連携により第１光学系２１および第２光学系２２の制御を行う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１：前照灯ユニット、２：カメラセンサ（撮像手段）、３：制御部、４：画像処理部、１０：前照灯（光源ユニット）、２０：投影レンズ、２１：第１光学系、２２：第２光学系、３１：第１半導体発光素子、３５：第２半導体発光素子、１００：車両用灯具システム、２００：駐車ポール（障害物）、Ｌ：反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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