(57)【要約】【課題】新規な構成にて、先行車の尾灯、対向車の前照灯の検出性能を向上させることができる車載用車両認識装置および車両用照明制御装置を提供する。【解決手段】車載用イメージセンサにより車両前方が撮像される。プリズム１２により車両前方からの光が分光される。マイクロプロセッサにおいて、少なくとも先行車の光源である尾灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車の光源である前照灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンが記憶され、プリズム１２により分光し車載用イメージセンサの撮像素子１０により検出した車両前方からの光のスペクトルが、記憶した分光パターンと照合されて光源が特定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用イメージセンサ（３）により車両前方を撮像し、撮像データから、先行車（２１）の光源である尾灯（２２）、および、対向車（２３）の光源である前照灯（２４）を検出して先行車（２１）および対向車（２３）を認識する車載用車両認識装置であって、
車両前方からの光を分光する分光手段（１２）と、
少なくとも、前記先行車（２１）の光源である尾灯（２２）についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車（２３）の光源である前照灯（２４）についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンを記憶した記憶手段（４）と、
前記分光手段（１２）により分光し前記車載用イメージセンサ（３）の撮像素子（１０）により検出した車両前方からの光のスペクトルを、前記記憶手段（４）に記憶した分光パターンと照合して光源を特定する光源特定手段（４）と、
を備えたことを特徴とする車載用車両認識装置。
【請求項２】
前記分光手段としてプリズム（１２）を用いたことを特徴とする請求項１に記載の車載用車両認識装置。
【請求項３】
前記プリズム（１２）と撮像素子（１０）とを、その間に透明部材（１３）を介在させた状態で連結固定したことを特徴とする請求項２に記載の車載用車両認識装置。
【請求項４】
前記分光手段として回折格子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の車載用車両認識装置。
【請求項５】
車載用イメージセンサ（３）により車両前方を撮像し、撮像データから、先行車（２１）の光源である尾灯（２２）、および、対向車（２３）の光源である前照灯（２４）を検出して自車の前照灯（６）の配光を制御する車両用照明制御装置であって、
車両前方からの光を分光する分光手段（１２）と、
少なくとも、前記先行車（２１）の光源である尾灯（２２）についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車（２３）の光源である前照灯（２４）についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンを記憶した記憶手段（４）と、
前記分光手段（１２）により分光し前記車載用イメージセンサ（３）の撮像素子（１０）により検出した車両前方からの光のスペクトルを、前記記憶手段（４）に記憶した分光パターンと照合して光源を特定する光源特定手段（４）と、
前記光源特定手段（４）による光源の特定結果に基づいて自車の前照灯（６）の配光を制御する前照灯制御手段（５）と、
を備えたことを特徴とする車両用照明制御装置。
【請求項６】
前記分光手段としてプリズム（１２）を用いたことを特徴とする請求項５に記載の車両用照明制御装置。
【請求項７】
前記プリズム（１２）と撮像素子（１０）とを、その間に透明部材（１３）を介在させた状態で連結固定したことを特徴とする請求項６に記載の車両用照明制御装置。
【請求項８】
前記分光手段として回折格子を用いたことを特徴とする請求項５に記載の車両用照明制御装置。
【請求項９】
前記光源特定手段（４）において車両前方からの光のスペクトルが、記憶した分光パターンと類似していると、自車の前照灯（６）を点滅させて前記撮像素子（１０）に入射する光も点滅していると当該入射光が自車の前照灯（６）の反射光であると判定する反射光検出手段（４，５）を、さらに備えたことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の車両用照明制御装置。
【請求項１０】
前記光源特定手段（４）において光源が太陽光であると特定され、その光強度が所定の強度よりも弱いと薄暮であるとして自車の照明（６）を点灯させる照明点灯手段（４，５）を、さらに備えたことを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載の車両用照明制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用車両認識装置および車両用照明制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自車の周囲（前方）における車両を検出して自車の前照灯（ヘッドランプ）のハイビーム／ロービームを切り替えるなどの配光制御をするためには、車両灯（テールランプ、ヘッドランプ）の光と、反射板による光等の外乱光を感度良く判別する必要がある。
【０００３】
光源の色に着目した判別方法の従来例として、特許文献１においては２色もしくは３色の配色比を検出している。しかしながら、色を分けるために色毎の光学フィルタ（赤色フィルタ等）を用いる必要があった。
【特許文献１】米国特許第６７７４９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、新規な構成にて、先行車の尾灯、対向車の前照灯の検出性能を向上させることができる車載用車両認識装置および車両用照明制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、車両前方からの光を分光する分光手段と、少なくとも、先行車の光源である尾灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車の光源である前照灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンを記憶した記憶手段と、分光手段により分光し車載用イメージセンサの撮像素子により検出した車両前方からの光のスペクトルを、記憶手段に記憶した分光パターンと照合して光源を特定する光源特定手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、記憶手段には、少なくとも、先行車の光源である尾灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車の光源である前照灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンが記憶されており、光源特定手段において、分光手段により分光し車載用イメージセンサの撮像素子により検出した車両前方からの光のスペクトルが、記憶手段に記憶した分光パターンと照合され光源が特定される。
【０００７】
これにより、外乱（街灯、ネオン等）を除去して、先行車の尾灯、対向車の前照灯の検出性能を向上させることができる。
請求項２に記載のように、請求項１に記載の車載用車両認識装置において、分光手段としてプリズムを用いるとよい。
【０００８】
請求項３に記載のように、請求項２に記載の車載用車両認識装置において、プリズムと撮像素子とを、その間に透明部材を介在させた状態で連結固定すると、プリズムと撮像素子の位置関係を確保できる（別々に配置する場合に比べ位置合わせが容易になる）。
【０００９】
請求項４に記載のように、請求項１に記載の車載用車両認識装置において、分光手段として回折格子を用いるとよい。
請求項５に記載の発明では、車両前方からの光を分光する分光手段と、少なくとも、先行車の光源である尾灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車の光源である前照灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンを記憶した記憶手段と、分光手段により分光し車載用イメージセンサの撮像素子により検出した車両前方からの光のスペクトルを、記憶手段に記憶した分光パターンと照合して光源を特定する光源特定手段と、光源特定手段による光源の特定結果に基づいて自車の前照灯の配光を制御する前照灯制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明によれば、記憶手段には、少なくとも、先行車の光源である尾灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車の光源である前照灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンが記憶されており、光源特定手段において、分光手段により分光し車載用イメージセンサの撮像素子により検出した車両前方からの光のスペクトルが、記憶手段に記憶した分光パターンと照合され光源が特定される。この光源特定手段による光源の特定結果に基づいて前照灯制御手段において自車の前照灯の配光が制御される。
【００１１】
これにより、外乱（街灯、ネオン等）を除去して、先行車の尾灯、対向車の前照灯の検出性能を向上させることができ、自車の前照灯の配光を適正に制御することができる。
請求項６に記載のように、請求項５に記載の車両用照明制御装置において、分光手段としてプリズムを用いるとよい。
【００１２】
請求項７に記載のように、請求項６に記載の車両用照明制御装置において、プリズムと撮像素子とを、その間に透明部材を介在させた状態で連結固定すると、プリズムと撮像素子の位置関係を確保できる（別々に配置する場合に比べ位置合わせが容易になる）。
【００１３】
請求項８に記載のように、請求項５に記載の車両用照明制御装置において、分光手段として回折格子を用いるとよい。
請求項９に記載のように、請求項５〜８のいずれか１項に記載の車両用照明制御装置において、光源特定手段において車両前方からの光のスペクトルが、記憶した分光パターンと類似していると、自車の前照灯を点滅させて撮像素子に入射する光も点滅していると当該入射光が自車の前照灯の反射光であると判定する反射光検出手段を、さらに備えると、反射光を確実に判別することができる。
【００１４】
請求項１０に記載のように、請求項５〜９のいずれか１項に記載の車両用照明制御装置において、光源特定手段において光源が太陽光であると特定され、その光強度が所定の強度よりも弱いと薄暮であるとして自車の照明を点灯させる照明点灯手段を、さらに備えると、自車の照明の自動点灯を確実に行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態においては車両用照明制御装置に適用しており、図１には全体の概略構成を示す。
【００１６】
図１において、車両１のルームミラー２の裏面には車載用イメージセンサ３が設けられている。この車載用イメージセンサ３により、車両１の前方（進行方向）を撮像することができるようになっている。車載用イメージセンサ３はマイクロプロセッサ４に接続され、車載用イメージセンサ３による撮像データがマイクロプロセッサ４に送られる。マイクロプロセッサ４は当該撮像データから各種の処理を実行する。
【００１７】
本実施形態の車両用照明制御装置においては、車載用イメージセンサ３とマイクロプロセッサ４を用いて車載用車両認識装置が構成され、車載用イメージセンサ３により車両前方が撮像され、マイクロプロセッサ４により撮像データから先行車の光源である尾灯（テールランプ）、および、対向車の光源である前照灯（ヘッドランプ）を検出して先行車および対向車を認識することができるようになっている。
【００１８】
マイクロプロセッサ４には照明制御用の電子制御装置（ライトＥＣＵ）５が接続されている。電子制御装置５にて自車の前照灯（ヘッドランプ）６を制御することができる。つまり、電子制御装置５はマイクロプロセッサ４による前方の車両（先行車の尾灯、対向車の前照灯）の有無に基づいて前照灯６をハイビーム／ロービームに制御するようになっている。
【００１９】
図２は、車載用イメージセンサ３の撮像素子の光学系の構成図である。
図２において、車載用イメージセンサ３は撮像素子（画素アレイ）１０を具備し、撮像素子１０における受光面に対しプリズム１２が離間して配置されている。そして、分光手段としてのプリズム１２により車両前方からの光が分光され、撮像素子１０に送られる。
【００２０】
図３には、可視光をプリズムで分光した様子を示す。可視光は波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの光であり、波長が長い方から赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の各色を含んでいる。
図４，６，８には、基本となる光源からの光を分光した様子を示す。図４，６，８において、横軸に波長をとるとともに縦軸に強度をとっている。図４は太陽光を分光し、図６は蛍光灯（白色蛍光灯）の光を分光し、図８は電球（白熱電球）の光を分光している。
【００２１】
図４において太陽光は波長についての強度分布として可視光の波長領域において全般に強度が大きい分布となっている。図６において蛍光灯の光は波長についての強度分布として可視光の波長領域において数箇所にピークを持つ分布となっている。図８において電球の光は波長についての強度分布として可視光の波長領域において波長が長くなるほど強くなる分布となっている。
【００２２】
図５，７，９には、各種の光を特徴的要素で量子化したパターンを示す。量子化について言及すると、基本光源の最大光強度を基に特徴的な波長強度を正規化している。図５は太陽光を量子化したパターン、図７は蛍光灯の光を量子化したパターン、図９は電球の光を量子化したパターンである。図５，７，９にて示すような各種の光を特徴的要素で量子化したパターンが比較のためのマップとして、図１のマイクロプロセッサ４のメモリ（記憶手段）に記憶されている。つまり、先行車の光源である尾灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車の光源である前照灯についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンが、マイクロプロセッサ４のメモリに記憶されている。より具体的には、前照灯（ヘッドランプ）の光として、ハロゲンランプの光、ＨＩＤの光、ＬＥＤの光等である。尾灯（テールランプ）の光についても分光パターンが記憶されている。さらに、ノイズ光、例えば、街灯の光（ナトリウム光）についてもその分光パターンが記憶されている。さらには、太陽光についてもその分光パターンが記憶されている。
【００２３】
次に、車載用車両認識装置（車両用照明制御装置）の作用について説明する。
今、夜間において図１０に示すように反射板２０が設置されている道路を走行し、先行車２１および対向車２３が在り、尾灯（テールランプ）２２および前照灯（ヘッドランプ）２４が点灯している。
【００２４】
車載用イメージセンサ３により撮像が行われる。光源特定手段としてのマイクロプロセッサ４は、プリズム１２により分光し車載用イメージセンサ３の撮像素子１０により検出した車両前方からの光のスペクトルを、メモリに記憶した分光パターンと照合して光源を特定する。詳しくは、基本光源の最大光強度を基に特徴的な波長強度を正規化し、この量子化したパターンと、入射光を分光して量子化したスペクトルパターンとを比較して判定する。
【００２５】
図１１で説明すると、マイクロプロセッサ４は、先行車の尾灯（テールランプ）２２を検出して夜間走行において先行車が在ることを認識する。つまり、対向車の前照灯（ヘッドランプ）２４は比較的明るいため認識しやすいが、先行車の尾灯（テールランプ）２２は暗いため反射板２０や他の外乱光、例えば、道路上照明（街灯）２５やネオン照明２６を、他車の尾灯（テールランプ）と誤認識しやすいが、本実施形態においてはスペクトルを比較することにより先行車の尾灯（テールランプ）と他の光とを識別することができる。
【００２６】
照合（比較）の方法について言及すると、次の３つのやり方を挙げることができる。
第１のやり方として、最高光強度波長で比較する。例えば、図５の太陽光ならば最高光強度波長が４００、５００、６００、７００ｎｍであり、図７の蛍光灯の光ならば最高光強度波長が４００ｎｍであり、図９の電球の光ならば最高光強度波長が８００ｎｍであるので、これを基準に照合する。
【００２７】
第２のやり方として、特徴的波長の光強度増減パターンで比較する。例えば、図５の太陽光ならば３００ｎｍに比べ４００、５００、６００、７００ｎｍのいずれも増加し、７００ｎｍに比べ８００ｎｍは減少している。図７の蛍光灯の光ならば３００、４００、５００、６００、７００、８００ｎｍで、順に、増加→減少→同等→増加→減少している。図９の電球の光ならば３００、４００、５００、６００、７００、８００ｎｍで、順に、増加→増加→増加→増加→増加している。これを基準に照合する。
【００２８】
第３のやり方として、光強度の波長に対する増減率パターンで比較判別する。例えば、図５の太陽光ならば、３００、４００、５００、６００、７００、８００ｎｍで、順に、増加率が大→増減率が０→増減率が０→増減率が０→減少率が小となっている。図７の蛍光灯の光ならば、３００、４００、５００、６００、７００、８００ｎｍで、順に、増加率が中→減少率が大→増減率が０→増加率が中→減少率が中となっている。図９の電球の光ならば、３００、４００、５００、６００、７００、８００ｎｍで、順に、増加率が小→増加率が小→増加率が小→増加率が小→増加率が小となっている。これを基準に照合する。
【００２９】
なお、例示した３つの比較手法において、それぞれの光強度パターンの波長幅は特徴により変えるようにしてもよい。
この車載用車両認識装置における結果に基づいて、車両用照明制御装置は自車の前照灯（ヘッドランプ）６の配光を制御する。つまり、前照灯制御手段としての電子制御装置５は、マイクロプロセッサ４による光源の特定結果に基づいて自車の前照灯（ヘッドランプ）６の配光を制御する。即ち、夜間において自車の前方に車両（先行車や対向車）が無ければ自車の前照灯６をハイビームにし、自車の前方に車両（先行車や対向車）が在ると自車の前照灯６をロービームにする。
【００３０】
このようにして、発光体から入射する光の波長をプリズム１２で分光して波長の相対強度を量子化し、それをマップとして持っている様々な光の分光パターンと比較して、光源を特定し、先行車の尾灯（テールランプ）２２、対向車の前照灯（ヘッドランプ）２４を検出して自車の前照灯（ヘッドランプ）６の配光制御をする。このとき、外乱（街灯、ネオン等）を除去して、先行車の尾灯（テールランプ）、対向車の前照灯（ヘッドランプ）の検出性能を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態のように撮像素子１０における光の入射側にプリズム１２を配置した場合と、色フィルタ付の撮像素子を用いた場合とを比較すると、色フィルタ付撮像素子においては反応が遅い画素も使用していたが、本実施形態のように撮像素子１０における光の入射側にプリズム１２を配置した場合には撮像素子１０の同じセルが同じ波長の強度を示すため反応を早くすることができる。
【００３２】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）車載用車両認識装置として、車両前方からの光を分光するプリズム１２と、少なくとも、先行車２１の光源である尾灯２２についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車２３の光源である前照灯２４についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンを記憶するとともに、プリズム１２により分光し車載用イメージセンサ３の撮像素子１０により検出した車両前方からの光のスペクトルを、記憶した分光パターンと照合して光源を特定するマイクロプロセッサ４と、を備えた。これにより、色フィルタを使用せずに外乱（街灯、ネオン等）を除去して、先行車の尾灯、対向車の前照灯の検出性能を向上させることができる。
【００３３】
（２）車載用イメージセンサ３により車両前方を撮像し、撮像データから、先行車２１の光源である尾灯２２、および、対向車２３の光源である前照灯２４を検出して自車の前照灯６の配光を制御する車両用照明制御装置として、車両前方からの光を分光するプリズム１２と、少なくとも、先行車２１の光源である尾灯２２についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターン、および、対向車２３の光源である前照灯２４についての波長とその波長における強さの関係を示す分光パターンを記憶するとともに、プリズム１２により分光し車載用イメージセンサ３の撮像素子１０により検出した車両前方からの光のスペクトルを、記憶した分光パターンと照合して光源を特定するマイクロプロセッサ４と、光源の特定結果に基づいて自車の前照灯の配光を制御する電子制御装置５と、を備えた。これにより、色フィルタを使用せずに外乱（街灯、ネオン等）を除去して、先行車の尾灯、対向車の前照灯の検出性能を向上させることができ、自車の前照灯の配光を適正に制御することができる。
【００３４】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図２に代わり図１２に示すように、撮像素子１０とプリズム１２との間に透明部材（光透過性ガラスまたは光透過性プラスチック）１３を介在させるようにしてもよい。つまり、プリズム１２と撮像素子１０とを、その間に透明部材１３を介在させた状態で連結固定する。このようにすると、プリズム１２と撮像素子１０の位置関係を確保できる（別々に配置する場合に比べ位置合わせが容易になる）。
【００３５】
・前記実施形態では、図２において分光手段としてプリズムを用いたが、分光手段として回折格子を用いてもよい。
・パターンが似ている反射光については発射光源を高速でオン／オフを繰り返すことで、反射光かそうでないかを判別するようにしてもよい。つまり、マイクロプロセッサ４および電子制御装置５により反射光検出手段を構成して、車両前方からの光のスペクトルが、記憶した分光パターンと類似していると、自車の前照灯６を点滅させて撮像素子１０に入射する光も点滅していると当該入射光が自車の前照灯６の反射光であると判定してもよい。こうすると、反射光（反射板２０からの光）を確実に判別することができる。
【００３６】
・分光パターン及び光の強度変化で閾値を設けて日没を判定するようにしてもよい。つまり、マイクロプロセッサ４および電子制御装置５により照明点灯手段を構成して、光源が太陽光であると特定され、その光強度が所定の強度よりも弱いと薄暮であるとして自車の照明（図１の前照灯６等）を点灯させるようにしてもよい。こうすると、自車の照明の自動点灯を確実に行わせることができる。また、マイクロプロセッサ４および電子制御装置５において、光源が太陽光であると特定され、その光強度が所定の強度よりも強いと自車の照明を消灯させる機能をさらに備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態における車両用照明制御装置の概略構成図。
【図２】撮像素子の光学系の構成図。
【図３】可視光の分光についての説明図。
【図４】太陽光の分光を示す説明図。
【図５】太陽光の量子化を示す説明図。
【図６】蛍光灯の光の分光を示す説明図。
【図７】蛍光灯の光の量子化を示す説明図。
【図８】電球の光の分光を示す説明図。
【図９】電球の光の量子化を示す説明図。
【図１０】車両前方を示す図。
【図１１】処理後の画像を示す図。
【図１２】別例の撮像素子の光学系の構成図。
【符号の説明】
【００３８】
１…車両、４…マイクロプロセッサ、５…電子制御装置、６…前照灯、１０…撮像素子、１２…プリズム、１３…透明部材、２０…反射板、２１…先行車、２２…尾灯、２３…対向車、２４…前照灯。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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