(57)【要約】【課題】先行車や対向車が検出されない場合に、自車輌のドライバーが視認できる範囲で最遠方まで照明するようにして、周囲の者にグレアを与えずに自車輌の走行の安全を図ることを課題とする。【解決手段】自車輌１の前方を照明する前照灯３と、自車輌前方の画像２１を取得する画像取得手段２と、上記画像取得手段が取得した画像から車輌前方の道路終端を判断する道路終端判断手段１９と、上記道路終端判断手段が道路終端と判断した箇所を照明するように上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段１２とを備えた車輌前照灯装置１０。【選択図】　　　　　図３
2004098970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌前方を照明する前照灯と、
車輌前方の画像を取得する画像取得手段と、
上記画像取得手段が取得した画像から車輌前方の道路終端を判断する道路終端判断手段と、
上記道路終端判断手段が道路終端と判断した箇所を照明するように上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段とを備えた
ことを特徴とする車輌用前照灯装置。
【請求項２】
上記画像取得手段が取得した画像から先行車又は対向車を認識する先行車・対向車認識手段を備え、
上記先行車・対向車認識手段が先行車又は対向車を認識した場合に、上記配光制御手段により配光を下方に変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用前照灯装置。
【請求項３】
上記配光の変化は徐々に行われる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な車輌用前照灯装置に関する。詳しくは、先行車や対向車の存否にかかわらず、最適な走路照明を確保する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌、例えば、自動車における走路の照明は前照灯によってなされるが、前照灯の配光に使用するビームとしては大きく分けてハイビームとロービームが使用されている。
【０００３】
ハイビームは、主として郊外等の歩行者が少なく、近くに先行車、すなわち、自車輌の前方を同じ方向に走行している車輌や対向車、すなわち、自車輌に対向する方向に走行している車輌が存在していない状況において、前方を照明するためのビームであり、通常の状態、すなわち、平坦路を正常な状態、すなわち、前傾や後傾していない状態で走行している状態において、前照灯の中心を通り平坦路に平行な状態で前後方向に延びる軸（「通常時の光軸」という）の上方まで照明するビームであり、走路を遠方まで照明することができる。また、ロービームは、市街地の歩行者が多い地域を走行するとき及び近くに先行車や対向車が存在している状況において周囲の者、すなわち、先行車や対向車のドライバー及び歩行者にグレア（幻惑光）を与えないように前方を照明するためのビームであり、特に前照灯による照射範囲内の車幅方向の右側において通常時の光軸を水平に横切るラインの近辺又は該ラインのやや下方においてほぼ水平に延びるカットライン（上方限界線）を有し、該カットラインより下方を照明するようにされたものである。なお、前照灯による照射範囲内の車幅方向の左側においては右側のカットラインの左端から左上がりに延びるカットラインを有する（ロービームにおけるこのようなカットラインの形状は車輌左側通行の場合に適用されるものであり、車輌右側通行の場合には左右が逆になる）。従って、ロービームを使用しているかぎりは、通常時にあっては、先行車のルームミラーやフェンダーミラーを照明して先行車のドライバーにグレアを与えたり、対向車のドライバーを直接照明してグレアを与えたり、歩行者にグレアを与えたりしてしまうことが回避される。
【０００４】
そして、上記したハイビームとロービームの切換はドライバーが手動によって行っていた。
【０００５】
ところが、手動による切換では適時の切換がなされない惧があり、周囲の者にグレアを与えてしまったり（適時にロービームに切り換えられなかった場合）又は自車輌前方の照明が不十分になって走行の安全性に問題が生じたり（適時にハイビームに切り換えられなかった場合）する惧がある。
【０００６】
そこで、画像取得手段によって獲得した画像情報及びレーザレーダやミリ波レーダ等のセンサを利用して獲得した距離情報に基づいて先行車や対向車の存否及び自車輌からの距離を検知し、自車輌から所定の距離範囲内に先行車や対向車が存在するときにはロービームに切り換え、自車輌から所定の距離範囲内に先行車や対向車が存在しないときにはハイビームに切り換えるようにする前照灯の配光自動切り換え装置が提案されている。このようにすることによって、先行車や対向車が存在しているにもかかわらずハイビームで走行したり、先行車や対向車が存在しておらず且つ高速で走行しているにもかかわらず、ロービームによって自車輌の僅か前方を照射しているのみという事態が避けられ、交通の安全性が確保される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した前照灯の配光自動切り換え装置では、平坦路の走行においては問題がないが、特殊な走行状況においては、自動切り換えされることによってかえって交通の安全が脅かされるという問題がある。
【０００８】
例えば、図１４に示すように、平坦路を走行中、自車輌ａに設けたセンサｂの検知エリア外に他車輌ｃがある場合、ハイビームＨｉが照射されることになり、かかる他車輌ｃのドライバーや検知が難しい歩行者ｄにグレアを与えることになってしまう。これは、センサｂの能力の問題で対向車や先行車を検出できる距離には限界があり、かかる限界を超えた位置に他車輌ｃがある場合でも、ハイビームＨｉは当該他車輌に向けて照射されているわけであり、当該他車輌のドライバーにグレアを与える危険性がある。ちなみに、ロービームＬｏの照射であれば、カットラインＬｏＣｕｔの位置から他車輌ｃや歩行者ｄにグレアを与えることがない。
【０００９】
また、上り坂を走行しているときに、図１５に示すように、頂上付近では、自車輌ａに対して頂上の反対側に位置している他車輌ｅはセンサｂによって検知することができず、ハイビームＨｉを照射していることになる。かかる状況で他車輌ｅが頂上に突如として姿を現したときには、該他車輌ｅのドライバーにグレアを与えてしまうことになる。
【００１０】
さらに、自車輌の走行の安全性の観点からは、図１４及び図１５何れの場合においても、ロービームＬｏの照射では、走行路の遠方まで照射することができず、高速走行に支障がある。例えば、図１４の場合には、カットラインＩＬｃｕｔがセンサｂの検知限界位置にあるビームＩＬを照射しても、他車輌ｃや歩行者ｄにグレアを与えることはない。また、図１５の場合には、カットラインＩＬｃｕｔが頂上に位置するビームＩＬを照射することによって、自車輌のドライバーが視認できる範囲である頂上まで照明することが可能であり、且つ、他車輌ｅが突如頂上に現れても、該他車輌ｅのドライバーにグレアを与えることはない。
【００１１】
そこで、本発明は、先行車や対向車が検出されない場合に、自車輌のドライバーが視認できる範囲で最遠方まで照明するようにして、周囲の者にグレアを与えずに自車輌の走行の安全を図ることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明車輌用前照灯装置は、上記した課題を解決するために、車輌前方を照明する前照灯と、車輌前方の画像を取得する画像取得手段と、上記画像取得手段が取得した画像から車輌前方の道路終端を判断する道路終端判断手段と、上記道路終端判断手段が道路終端と判断した箇所を照明するように上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段とを備えたものである。
【００１３】
従って、本発明車輌用前照灯装置にあっては、道路終端が判断されたときに、該道路終端と判断した箇所を照明するので、画像取得手段によって取得した画像から道路終端と判断できない遠方までは前照灯が照明することはなく、従って、画像取得手段の検知エリア外に存在する車輌や上り坂の頂上において反対側から突然現れる車輌などにグレアを与えることがない。しかも、自車輌の前方は、先行車や対向車が存在しない限り、画像取得手段の検知エリアの最遠方まで照明することができ、自車輌の交通の安全が最大限に確保される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の基本的な概念について説明する。
【００１５】
先行車や対向車が存在する場合には、ロービームに切り換えて先行車や対向車のドライバーにグレアを与えないことが必要である。
【００１６】
一方、先行車や対向車が存在していないときには周囲にグレアを与える可能性が少ないため、できる限り縦方向（自車輌前方）に前照灯の配光を伸ばし、遠方まで明るく照らすことが望まれる。
【００１７】
そして、先行車や対向車が存在していない場合、ロービームを自動的にハイビームに切り換えたりすることが考えられる。
【００１８】
しかしながら、そのような場合、上記したように、画像取得手段では検知し得ない可能性がある歩行者や自転車、さらに検知エリア外にある車輌等にグレアを与えることが考えられる。また、上り坂の頂上付近で対向車が現れた場合、対向車に強いグレアを与えてしまう。
【００１９】
走行路の照明の到達距離は遠ければ遠いほど良いというものではない。すなわち、ドライバーが視認できないほど遠いところを照明しても無駄であるからである。これは画像取得手段に関してもいえることであり、画像取得手段の能力から所定以上の照度で照明されていても画像取得手段が認識できなかったり、ドライバーの視力から視認できないほど遠いところを照明しても無意味である。逆に、ドライバーや画像取得手段が像を認識することができない程度の低い照度でしか照明できない範囲までカットラインを伸ばしても無意味である。
【００２０】
そこで、画像取得手段の認識能力をドライバー（仮想的）の視力（例えば、１．２）とほぼ同じに設定しておき、画像取得手段が認識しうる最遠方までを照明すれば十分であるということができる。
【００２１】
すなわち、先行車や対向車の存在を検出したときにはグレアを与えないようにロービームに切り換えると共に、先行車や対向車の存在を検出できなかったときには、画像取得手段が認識しうる最遠方にカットラインが位置するように制御すれば、走行路の前方を視認しうる限り遠方まで照明することができ、且つ、カットラインを有しているので、たとえ、画像取得手段の検知エリア外に対向車が存在していたとしても、これらにグレアを与えることはない。
【００２２】
そこで、本発明おいては、具体的な手法として、自車輌１の前方に先行車や対向車が存在しているときはロービームＬｏ（ＬｏＣｕｔはロービームのカットライン）に切り換え、先行車や対向車が検出されないときには、カットラインをロービームＬｏのカットラインＬｏＣｕｔの位置（図１（ａ）参照）から徐々に上げていき、画像取得手段２で白線やガードレールなどの周囲構造物から道路境界を捉えられる限界の角度、あるいは、視認性を向上させるために、そこからやや上げた角度までカットラインＩＬｃｕｔを上げたビームＩＬを照射するようにする（図１（ｂ）、図４参照）。
【００２３】
つまり、先行車や対向車がおらず、且つ、自車輌の前照灯３の照明範囲で白線の最遠方あるいは道路の最遠方における像が捉えられていない場合に、カットラインを制御するアクチュエータでカットラインを段階的あるいは連続的に上げることで車輌前方の路面及び空間の視野を広げる。そして、画像取得手段で捉えられていることを確認しながらカットラインを白線あるいは道路境界が捉えられる限界の角度まで制御する。言い換えると、カットラインを上げていき、白線や道路と周囲構造物からなる道路境界が画像取得手段で見えなくなる角度まで、カットラインを上げて照射範囲を広げるように制御する。
【００２４】
例えば、白線のある平坦路４では、カットラインを上げていき、画像取得手段で白線が捉えられる限界の角度まで制御することになる。また、白線のない道路では、道路とガードレール、歩道、建物などの周囲構造物から構成される道路境界を捉えながらカットラインを上げていき、画像取得手段がそれを捉えられる限界の角度、あるいは視認性を向上させるため、そこからやや上げた角度までカットラインＩＬｃｕｔを制御する。
【００２５】
また、上り坂５では、頂上６から先の部分まで画像取得手段２の能力的には検知エリア内であったとしても、頂上６から先の部分の白線やその他の道路境界を示す周囲構造物は視野外になるため画像取得手段２は頂上付近までしかその像を捉えることができない。従って、ビームＩＬのカットラインＩＬｃｕｔは頂上付近に位置することになり（図２（ａ）参照）、頂上６が近づくにつれ、前方の道路端、白線の最遠方、道路境界の最遠方が手前に移動してくるので、カットラインＩＬｃｕｔも徐々に下がり（図２（ｂ）参照）、坂道の頂上付近で対向車７が現れても対向車にグレアを与えることはない。
【００２６】
また、ビームＩＬのカットラインＩＬｃｕｔは路面を指向しているので、前照灯３の光軸（前照灯３の中心を通って前後方向に路面と平行に延びる軸）ｘ−ｘに対して前下がりの角度を有しているので、画像取得手段２の検知エリア外に存在する先行車や対向車あるいは検知し難い歩行者などにグレアを与えることがなく、さらに、交差点などで近傍に急に先行車や対向車が現れてもカットラインをロービームのカットラインの位置まで戻すときの戻し量は小さく、ドライバに危険や不快感を与えることはない。
【００２７】
このような制御を走行中に行うことで、先行車や対向車がいないときにも最適な視環境を得ることができる。
【００２８】
ここで、自車輌の前照灯の照明範囲内において、白線の最遠方あるいは道路の最遠方、道路境界の最遠方が捉えられていない場合とは、前照灯に照射されて画像取得手段に捉えられている白線の遠方側の一端、又は遠方の道路状況や道路境界が比較的シャープにある程度のコントラスト比をもって消えている場合である。この場合は、白線の遠方側の一端又は遠方の道路状況や道路境界はさらに遠方まで続いているがカットラインによる照度不足により像が捉えられていないと考えられる。逆に自車輌の前照灯の照明範囲で白線の最遠方あるいは道路の最遠方における像が捉えられている場合とは、前照灯によって照明されていて画像取得手段で捉えられている白線の遠方側の一端、又は遠方の道路状況や道路境界が低コントラスト比で徐々に消えている場合である。
【００２９】
ただし、坂道の頂上付近では白線がシャープなまま消えているが、カットラインを上げても白線の続きが見つからないのでカットラインをそれ以上に上げることはない。
【００３０】
また、カーブ路において画像取得手段等により、先行車や対向車がいないことが確認できれば、カットラインを上げた状態で前照灯の光軸をステアリングの切り角や画像取得手段によって推定した進行路に応じてスイブル（左右に回動）させることが可能である。そうすれば、ロービーム状態でスイブルするよりも広い範囲の路面及び空間を照明することができる。
【００３１】
以上のような縦方向（自車輌前方の道路上における遠近方向）の配光制御をすることでドライバにとって視認性の高い安全な配光制御が実現できるだけでなく、遠方の白線や道路面をより早く明るく照明することが可能となる。
【００３２】
ただし、周囲環境の変化により画像取得手段の機能が低下してセンシングの精度が低下した場合には、画像取得手段による縦・横方向の制御を中止して、通常のロービームに切り換える。
【００３３】
本発明により、先行車や対向車の在不在にかかわらず、周囲の交通環境や道路状況に適した配光制御を行い、周囲にグレアを与えず視認性を向上させることが可能となる。
【００３４】
なお、上記に、先行車や対向車の存在が認識されたときにはロービームに切り換えるものとしたが、これは、ロービームでなくても、先行車や対向車の位置に応じてこれらにグレアを与える惧れのない位置にカットラインを制御しても良い。これによって先行車や対向車にグレアを与えず、且つ、自車輌前方をより広範囲に照明することが可能になる。
【００３５】
以下に、本発明車輌用前照灯装置の実施の形態について説明する。
【００３６】
図３に本発明車輌用前照灯装置の全体構成を示す。
【００３７】
車輌用前照灯装置１０は前照灯１１を備える。前照灯１１はカットラインを有するビームを照射することができるものである。ここでカットラインとは、上記したように、配光の上限を限定する明瞭な明暗境界線、すなわち、カットラインから下方は明るく、カットラインの上方は暗いという境界線を意味する。カットラインは、通常、車幅方向の右側で光軸を横切る水平線より下側で水平に延び、左側が左上がりに傾斜している。もちろん、カットラインの形状がこのようなものに限るものではなく、カットラインから上方へは先行車や対向車にグレアを与えるような照明が為されないものであれば良く、例えば、ゼットビームと称されるビームのカットラインは、車幅方向の右側で光軸を横切る水平線より下側で水平に延びる右側部分と、車幅方向の左側で上記右側部分よりやや上方の位置を水平に延びる左側部分とが、左上がりに傾斜した中央部分によって連結された形状を有する。
【００３８】
上記したカットラインを有するビームを形成する方式には種々のものを採用することができる。例えば、電球と該電球の光を反射してやや下向きに照射するリフレクタとを組み合わせ、電球の発光部（例えば、フィラメント）のほぼ下半分をリフレクタに対して遮光するシェードを設け、該シェードの形状によってカットラインを形作るものや、光源と該光源の光を反射し且つ集光域に集光させるリフレクタと該集光域に配置され集光された光の一部を遮光するシェードを備え、該シェードの縁によってカットラインを形作るものなど、種々の方式を採用することが可能である（特開２００１−３２５８１６号公報、特開２００１−１１８４０７号公報参照）。
【００３９】
上記前照灯１１には上記カットラインを上下方向に制御する配光制御手段１２が関係される。該配光制御手段１２は照射制御手段１３と駆動手段（アクチュエータ）１４を備え、照射制御手段１３は駆動手段１４を制御し、また、前照灯１１の点灯及び消灯並びに調光を制御する。駆動手段１４は前照灯１１の上記カットラインを上下方向に移動制御するものであり、そのカットラインの制御の仕方は前照灯１１のカットラインの形成の方式によって異なる。例えば、電球と該電球の光を反射してやや下向きに照射するリフレクタとを組み合わせ、電球の発光部のほぼ下半分をリフレクタに対して遮光するシェードを設け、該シェードの形状によってカットラインを形作るものの場合には、リフレクタと電球とシェードを一体的に上下方向に傾動させることによってカットラインを上下方向に移動させることができるし、また、光源と該光源の光を反射し且つ集光域に集光させるリフレクタと該集光域に配置され集光された光の一部を遮光するシェードを備え、該シェードの縁によってカットラインを形作るものの場合には、シェードを上下方向に移動させることによってカットラインを上下方向に移動させることができる。そして、駆動手段１４の駆動源としてはソレノイド、モータなど種々のものが使用可能である。
【００４０】
上記配光制御手段１２を駆動して配光を制御させるために、自車輌前方の画像を取得する画像取得手段１５と画像処理装置１６を備える。
【００４１】
画像取得手段１５は自車輌前方の画像を取得することができるものであれば良く、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）　等の個体撮像素子を使用したいわゆるＣＣＤカメラ等を使用することができる。該画像取得手段１５によって取得する画像はカラーでもモノクロでもかまわない。また、使用するカメラは１台であっても良いし、あるいは２台のカメラを用いたステレオ方式であってもかまわない。そして、画像取得手段１５は車室内の適当な箇所、例えば、ルームミラーの近辺などに前方を向いて配置される。また、画像取得手段１５の中心軸は前照灯１１の光軸と平行になるように配置されるのが好ましい。特に、画像取得手段１５の中心軸が前照灯１１の光軸と同じ高さに配置されると、対象、例えば、先行車のテールランプや対向車の前照灯などと自車輌の前照灯１１の光軸とが為す角度を検出するのに、画像取得手段１５の中心軸と対象との為す角度から換算する必要がなく、画像取得手段１５の中心軸と対象との為す角度をそのまま自車輌の前照灯１１の光軸と対象との為す角度として置き換えることができる。また、上記換算のために必要な対象との間の距離情報が不要になるので、対象との間の距離を測定する手段、例えば、レーザレーダやミリ波レーダ等が不要になり、システム構成が簡素になる。
【００４２】
画像処理装置１６には画像取得手段によって取得した画像を道路終端の認識及び先行車や対向車の存否の認識のための必要な情報を取り出して加工する画像処理手段１７、該画像処理手段１７から得られた情報に基づいて白線の認識を行う白線認識手段１８、該白線認識手段１８の認識結果に基づいて白線の終端を認識する白線終端認識手段１９、画像処理手段１７から得られた情報に基づいて先行車や対向車の存否を認識する先行車・対向車認識手段２０を備える。
【００４３】
そして、上記画像処理装置１６の白線終端認識手段１９及び先行車・対向車認識手段２０の認識結果が上記照射制御手段１３に送出され、それに基づいて上記したような駆動手段１４及び前照灯１１の制御が行われる。
【００４４】
画像取得手段１５によって先行車や対向車が認識されているときは、ロービームに切り換えるか、あるいは先行車や対向車との距離に応じたカットラインの制御を行う。
【００４５】
先行車や対向車の存否の画像による認識の方法を図４によって説明する。なお、図４には画像２１の下方に走行路を上方から見た図を示し、画像２１の右側に走行路を左側方から見た図を示す。
【００４６】
先行車や対向車の認識は、例えば、先行車のテールランプ等のリヤランプや対向車の前照灯によって行う。図４には先行車２２とそのリヤランプ２３、２３を示す。また、２４、２４、・・・は道路境界を示す白線である。そして、画像２１中におけるリヤランプ及び白線はそれぞれ２３ｉｍ、２３ｉｍ及び２４ｉｍ、２４ｉｍ、２４ｉｍ、・・・として示す。
【００４７】
画像取得手段１５の中心軸１５ａｘは画像２１の中心に一致させてあり、従って、画像２１の中心を左右に延びる線から下端までの間に位置する対象の遠近の関係を認識することができる。すなわち、仮に２台の先行車が存在したとして、画像２１の下方側に捉えられている先行車の方が自車輌により近い位置に存在していることになる。なお、自車輌から対象までの距離情報を必要とする場合には、左右のリヤランプ間の間隔や左右の前照灯間の間隔は大体において決まっているので、例えば、画像２１中の２つのリヤランプ２３ｉｍと２３ｉｍとの間のピクセルをカウントすることによって、自車輌からの大凡の距離を知ることができる。
【００４８】
そして、画像２１中にリヤランプや前照灯の特徴、例えば、左右に間隔をおいて、且つ、該間隔を保ったまま移動する一対の輝点とか、それら輝点の色等によって、先行車や対向車の存在を認識したときは、（１）ロービームに切り換えるか、あるいは（２）カットラインを先行車や対向車との距離に応じた高さ（カットラインの延びる方向の光軸に対する角度）に制御する。
【００４９】
図５は上記（１）の制御を行った場合の、画像２１ａを示すものであり、画像２１ａ中に先行車２２ｉｍと対向車２５ｉｍが認識されており、ロービームＬｏ（梨地を付してある）によって、自車輌に近い位置にある先行車２２ｉｍのリアランプ２３ｉｍ、２３ｉｍより下方の位置を照明している、すなわち、カットラインＬｏＣｕｔが先行車２２ｉｍのリアランプ２３ｉｍ、２３ｉｍより下方に位置している。これによって、先行車や対向車にグレアを与えることがない。
【００５０】
次に上記（２）の制御について説明する。画像において先行車や対向車が認識されている場合は、それらのうち最も自車輌に近いもの、すなわち、画像のより下方側に位置しているもののリヤランプあるいは前照灯（図４では先行車のリヤランプ２３ｉｍ）の画像取得手段１５の中心軸１５ａｘに対する仰俯角β［ｄｅｇ］（図４参照）を求める。なお、ここで上記中心軸１５ａｘは前照灯１１の光軸ｘ−ｘと同じ高さに位置しているものとする。そこで、カットラインＩＬｃｕｔが延びる方向の光軸ｘ−ｘに対する角度がβ［ｄｅｇ］以上になるようビームＩＬ（図６乃至図８において梨地を付して示す）のカットラインＩＬｃｕｔの位置を制御する。そのような制御を行った結果を図６乃至図８に示す。なお、先行車及び対向車を認識していないときは、図４に梨地を付して示すビームＩＬを照射する。
【００５１】
図６は自車輌の前方に先行車２２ｉｍと対向車２５ｉｍが認識されているときの画像２１ｂを示し、先行車２２ｉｍのリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍが対向車２５ｉｍの前照灯２６ｉｍ、２６ｉｍより画像２１ｂの下方寄に位置しているので、該先行車２２ｉｍを自車輌に最も近い対象と判断して、ビームＩＬのカットラインＩＬｃｕｔが該先行車２２ｉｍのリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍより下方に位置するように制御する。
【００５２】
図７も自車輌の前方に先行車２２ｉｍと対向車２５ｉｍとが認識されているときの画像２１ｃを示し、この場合は、対向車２５ｉｍの前照灯２６ｉｍ、２６ｉｍが先行車２２ｉｍのリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍより画像２１ｃの下方寄に位置しているので、該対向車２５ｉｍを自車輌に最も近い対象であると判断して、ビームＩＬのカットラインＩＬｃｕｔが該対向車２５ｉｍの前照灯２６ｉｍ、２６ｉｍより下方に位置するように制御する。
【００５３】
図８は自車輌の前方に２台の先行車２２ｉｍ（Ｌ）、２２ｉｍ（Ｒ）が認識されているときの画像２１ｄを示し、この場合は、左側の先行車２２ｉｍ（Ｌ）のリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍが右側の先行車２２ｉｍ（Ｒ）のリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍより画像２１ｄの下方寄に位置しているので、該左側の先行車２２ｉｍ（Ｌ）を自車輌に最も近い対象であると判断して、、ビームＩＬのカットラインＩＬｃｕｔが該左側の先行車２２ｉｍ（Ｌ）のリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍより下方に位置するように制御する。
【００５４】
なお、カットラインの制御を走行車線側と対向車線側とで個別に制御することも可能である。例えば、カットラインを規定するシェードを走行車線側に関するものと対向車線側に関するものとに分割して、別個に移動制御をすることによって可能である。図９はそのようなカットラインの個別制御の制御例に関する画像２１ｅを示すものであり、該画像２１ｅにおいて、先行車２２ｉｍと対向車２５ｉｍとが認識されており、中央分離帯２７ｉｍの左側では、先行車２２ｉｍのリヤランプ２３ｉｍ、２３ｉｍ、を基準としたカットラインＩＬｃｕｔ（Ｌ）の制御を行い、中央分離帯２７ｉｍの右側では、対向車２５ｉｍの前照灯２６ｉｍ、２６ｉｍを基準としたカットラインＩＬｃｕｔ（Ｒ）の制御を行う。
【００５５】
次に、自車輌の前方に先行車も対向車も検出されない場合の制御について図１０を参照して説明する。なお、図１０に示した制御例はカットラインをロービームのカットラインの位置より下方まで制御するようにした制御例である。
【００５６】
まずステップ１でシステムスイッチがＯＮになっているか否かが判断される。システムスイッチは図１０で示したフローによりカットラインの制御をするプログラムを稼働させるためのスイッチであり、例えば、手動により前照灯装置の点灯スイッチがＯＮにされたり、あるいは、センサにより周囲が前照灯を必要とする暗さになったことを検知して前照灯の点灯スイッチがＯＮになる等によりシステムスイッチがＯＮになる。
【００５７】
そして、ステップ１でシステムスイッチＯＮと判断されるとステップ２に進み、システムスイッチＯＦＦと判断されるとプログラムを終了する。
【００５８】
ステップ２では画像取得手段１５によって取得した画像によって道路の白線が認識されているか否かが判断される。なお、この白線の認識と該白線の認識に基づく道路終端の認識については図１１及び図１２によって後で説明する。
【００５９】
ステップ２で白線が認識されていると判断されたときはステップ３に進み、白線が認識されていないと判断されたときはステップ１６に進む。
【００６０】
ステップ３では検出可能な白線の最遠方点、すなわち、画像上で最も上方に位置している部分のＹ座標Ｙｎ（画像の上下方向における位置で、例えば、画像の最下端から当該点までのピクセル数で求める）を求めてステップ４に進む。
【００６１】
ステップ４ではカットラインをΔθ上方に移動させてステップ５に進む。ここでΔθはステップ９で出てくる「Ｙｎ＋１」における「１」に相当する量だけ画像上でカットラインを移動させるための角度である。なお、上記「１」は画像上のＹ方向において「Ｙｎ」にプラスする単位で１ピクセル、数ピクセルあるいは数十ピクセルというように予め定められている。この「１」に相当するピクセル数はカットラインの移動制御をどのくらいのきめ細かさ（粗さ）で行うかによって定まり、きめ細かく制御する場合には「１」のピクセル数を小さくし、決めを粗く制御する場合は「１」のピクセル数を大きくする。
【００６２】
ステップ５では再び画像上で白線が認識されているか否かが判断され、白線が認識されていればステップ６に進み、白線が認識されていなければステップ１５に進む。
【００６３】
ステップ６では検出可能な白線の最遠方点の画像上でのＹ座標Ｙｎ＋１を求めてステップ７に進む。
【００６４】
ステップ７では「Ｙｎ＋１＞Ｙｎ」であるか否かの判断がされ、真であればステップ８へ進み、偽であればステップ１２に進む。
【００６５】
ステップ６で得られたＹｎ＋１がステップ３で得られたＹｎより大きければ、ステップ４で上方へ移動したカットラインによってＹｎより上方に白線が認識されていることになるので、ステップ８ではカットラインをさらにΔθ上方へ移動させてステップ９へ進む。
【００６６】
ステップ９ではステップ３で取得したＹｎに所定のピクセル数を単位とした単位を一つプラスした数値、すなわち、「Ｙｎ＋１」を新たな「Ｙｎ」として置き換えてステップ１０へ進む。
【００６７】
ステップ１０ではシステムスイッチがＯＮであるか否かが判断され、ＯＮであればステップ５に戻り、ＯＦＦであればステップ１１へ進む。システムスイッチがＯＮであれば、さらに画像のより上方、すなわち、遠方の白線が認識されているか否かの判断が行われ、遠方に白線が認識されている限りは、カットラインを徐々に上方へ移動させる制御が行われる。
【００６８】
ステップ１１ではカットラインをロービームの位置に戻してプログラムを終了する。すなわち、カットラインの制御を中止する。これは、前照灯が点灯していても、カットラインを上方へ移動させる制御が好ましくない場合がある。例えば、荒天などによってまともな画像を得ることができなかったり、悪路で車体の姿勢が激しく変化して安定した画像を得られなかったりした場合、不鮮明だったり対象の位置が頻繁に、しかも、大きく変化する画像によってカットラインを制御することは好ましくないので、そのような状況が起きたときにはシステムスイッチをＯＦＦにして、本装置による制御を行わず、カットラインをロービームの位置にした方が良いからである。
【００６９】
ステップ１２においては、すなわち、ステップ７における判断で、「Ｙｎ＋１＞Ｙｎ」でないと判断された場合は、「Ｙｎ＋１＝Ｙｎ」であるか否かの判断がなされ、真である場合はステップ１３に進み、偽である場合はステップ１４に進む。
【００７０】
ステップ１３ではカットラインをそのままの位置に維持し、ステップ９へ進む。すなわち、「Ｙｎ＋１＝Ｙｎ」であるということは、ステップ４でカットラインを上げてもそれまで以上に遠方の白線は見えていないわけであり、カットラインを上げる必要がないからである。
【００７１】
ステップ１４ではカットラインをΔθだけ下方へ移動させる。すなわち、「Ｙｎ＋１＞Ｙｎ」でなく、且つ、「Ｙｎ＋１＝Ｙｎ」でもないということは、従来より低い位置でしか白線が見えていないということになり、白線が見えている箇所よりさらに遠方まで照明していることになるので、白線が見える距離まで照明範囲を下げる必要があるからである。そして、ステップ９へと進む。
【００７２】
ステップ１５においては、すなわち、ステップ５で白線が認識されていないと判断されたときは、カットラインがロービームのカットラインの位置より上であるか否かが判断され、ロービームのカットラインより上の位置にカットラインがあると判断されたときはステップ１４に進み、ステップ１４でカットラインがΔθ下方へ移動される。また、カットラインがロービームのカットラインの位置より上方にはないと判断されたときは、ステップ１６に進む。
【００７３】
ステップ１６においては、すなわち、ステップ２で白線が認識されていないと判断されたとき、又は、ステップ１５でカットラインがロービームのカットラインより上方にはないと判断されたときは、カットラインをロービームのカットラインの位置にしてステップ９に進む。
【００７４】
次に、図１０に示したフローのステップ２及びステップ５において白線が認識されているか否かの判断が行われるが、該白線の認識の具体例の一を図１１及び図１２によって説明する。
【００７５】
まず、図１２によって白線を認識するための原理を説明する。
【００７６】
例えば、画像取得手段１５によって図１２の左側に示すような画像２１ｆが得られたとする。この画像２１ｆは横軸をＸ座標、縦軸をＹ座標とするＸ−Ｙ座標系を構成しており、画像２１ｆ中の各点はＸ−Ｙ座標によってその位置が表示される。画像２１ｆにおいて２８ｉｍが走行路面、２４ｉｍ、２４ｉｍが白線（レーンマーク）の像であり、横の破線２９はラインカーソルを示している。
【００７７】
また、右側の波形図でＶＳは左側の画像２１ｆのラインカーソル２９が位置している部分の１ライン分の映像信号である。
【００７８】
周知のように被写体の輝度と撮像素子の出力電圧との間には相関関係があり、画像２１ｆ上の白線２４ｉｍ、２４ｉｍの輝度をＬＬとし、走行路面２８ｉｍの輝度をＬＲとしたとき、映像信号ＶＳにおいて輝度ＬＬに対応する電圧レベルがＶＬとされ、輝度ＬＲに対応する電圧レベルがＶＲ（＜ＶＬ）とされる。
【００７９】
白線２４ｉｍ、２４ｉｍの認識に当たっては、そのエッジ部の形状を求めるために、差情報ＶＬ−ＶＲを算出して、これがある閾値より高い場合に当該部分を白線のエッジ部と判断する。このような処理を画像２１ｆ全体に亘って行うことによって画像２１ｆ中の構成物の輪郭を抽出することができ、当該輪郭が白線の特徴にほぼ合致していればこれを白線であると認識することができる。なお、このような方法は白線に限らず道路脇の建物、ガードレールなど道路境界を示す構造物の認識に関しても適用することができる。従って、白線がない道路においては、道路脇の建物、ガードレールなど道路境界を示す構造物を認識することによって道路終端を認識するようにしても良い。
【００８０】
図１１のフローチャートにおいて、まず、ステップ２１で図１２の左側に示すような画像２１ｆのデータを取り込み、ステップ２２へ進む。
【００８１】
ステップ２２ではステップ２１で得たデータに基づいて、白線を強調するためのエッジ処理を行い、ステップ２３へ進む。
【００８２】
ステップ２３では、エッジ処理によるデータから白線候補点を抽出してステップ２４に進む。
【００８３】
ステップ２４では白線候補点を連続させた線によって白線近似線を引けるか否かを判断し、白線近似線が引ける場合にはステップ２５に進み、白線近似線を引けない場合にはステップ２６に進む。なお、ここで白線近似線とは、白線の特徴を抽出して構成される線として予め記憶されている線であり、直線路では上方に行くに従って中央によっていく斜め直線となるが、カーブ路では所定のカーブを描く線となる。そして、上記白線候補点を連続させて描ける線が白線近似線に近い線であるとき、白線が認識されたと判断される。
【００８４】
ステップ２５では、白線近似線を構成する点の中で画像２１ｆ中で最大のＹ座標を有する点のＹ座標を求めて、処理を終了する。
【００８５】
ステップ２６では白線を認識できないとして、処理を終了する。
【００８６】
次に、自車輌の前方に先行車も対向車も検出されない場合の制御であって、カットラインをロービームのカットラインの位置より下方へは移動させない制御例について図１３を参照して説明する。
【００８７】
まずステップ３１でシステムスイッチがＯＮになっているか否かが判断される。そして、システムスイッチＯＮと判断されるとステップ３２に進み、システムスイッチＯＦＦと判断されるとプログラムを終了する。
【００８８】
ステップ３２では画像取得手段１５によって取得した画像によって道路の白線が認識されているか否かが判断される。白線が認識されていると判断されたときはステップ３３に進み、白線が認識されていないと判断されたときはステップ４６に進む。
【００８９】
ステップ３３では検出可能な白線の最遠方点Ｙ座標Ｙｎを求めてステップ３４に進む。
【００９０】
ステップ３４ではカットラインをΔθ上方に移動させてステップ３５に進む。
【００９１】
ステップ３５では再び画像上で白線が認識されているか否かが判断され、白線が認識されていればステップ３６に進み、白線が認識されていなければステップ４４に進む。
【００９２】
ステップ３６では検出可能な白線の最遠方点の画像上でのＹ座標Ｙｎ＋１を求めてステップ３７に進む。
【００９３】
ステップ３７では「Ｙｎ＋１＞Ｙｎ」であるか否かの判断がされ、真であればステップ３８へ進み、偽であればステップ４２に進む。
【００９４】
ステップ３８ではカットラインをさらにΔθ上方へ移動させてステップ３９へ進む。
【００９５】
ステップ３９ではステップ３３で取得したＹｎに所定のピクセル数を単位とした単位を一つプラスした数値、すなわち、「Ｙｎ＋１」を新たな「Ｙｎ」として置き換えてステップ４０へ進む。
【００９６】
ステップ４０ではシステムスイッチがＯＮであるか否かが判断され、ＯＮであればステップ３５に戻り、ＯＦＦであればステップ４１へ進む。
【００９７】
ステップ４１ではカットラインをロービームの位置に戻してプログラムを終了する。すなわち、カットラインの制御を中止する。これは、前照灯が点灯していても、カットラインを上方へ移動させる制御が好ましくない場合がある。例えば、荒天などによってまともな画像を得ることができなかったり、悪路で車体の姿勢が激しく変化して安定した画像を得られなかったりした場合、不鮮明だったり対象の位置が頻繁に、しかも、大きく変化する画像によってカットラインを制御することは好ましくないので、そのような状況が起きたときにはシステムスイッチをＯＦＦにして、本装置による制御を行わず、カットラインをロービームの位置にした方が良いからである。
【００９８】
ステップ４２においては、すなわち、ステップ３７における判断で、「Ｙｎ＋１＞Ｙｎ」でないと判断された場合は、「Ｙｎ＋１＝Ｙｎ」であるか否かの判断がなされ、真である場合はステップ４３に進み、偽である場合はステップ４４に進む。
【００９９】
ステップ４３ではカットラインをそのままの位置に維持し、ステップ３９へ進む。
【０１００】
ステップ４４ではカットラインがロービームのカットラインより上方に位置しているか否かが判断され、カットラインがロービームのカットラインより上であると判断されたときはステップ４５に進み、カットラインがロービームのカットラインより上には位置していないと判断されたときはステップ４６に進む。
【０１０１】
ステップ４５ではカットラインをΔθだけ下方へ移動させて、ステップ３９へ進む。
【０１０２】
ステップ４６においては、すなわち、ステップ３２で白線が認識されていないと判断されたとき、又は、ステップ４４でカットラインがロービームのカットラインより上方にはないと判断されたときは、カットラインをロービームのカットラインの位置にしてステップ３９に進む。
【０１０３】
上記したように、本発明車輌用前照灯装置１０によれば、先行車や対向車の在不在にかかわらず、周囲の交通環境や道路状況に適した配光制御を行い、周囲にグレアを与えず視認性を向上させることが可能となる。特に、先行車や対向車がない場合において周囲にグレアを与える危険性無しに、自車輌の走行の安全性を可能な限り確保することができる。
【０１０４】
なお、上記した実施の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されるようなことがあってはならないものである。
【０１０５】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明車輌用前照灯装置は、車輌前方を照明する前照灯と、車輌前方の画像を取得する画像取得手段と、上記画像取得手段が取得した画像から車輌前方の道路終端を判断する道路終端判断手段と、上記道路終端判断手段が道路終端と判断した箇所を照明するように上記前照灯の配光を変化させる配光制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０１０６】
従って、本発明車輌用前照灯装置にあっては、道路終端が判断されたときに、該道路終端と判断した箇所を照明するので、画像取得手段によって取得した画像から道路終端と判断できない遠方までは前照灯が照明することはなく、従って、画像取得手段の検知エリア外に存在する車輌や上り坂の頂上において反対側から突然現れる車輌などにグレアを与えることがない。しかも、自車輌の前方は、先行車や対向車が存在しない限り、画像取得手段の検知エリアの最遠方まで照明することができ、自車輌の交通の安全が最大限に確保される。
【０１０７】
請求項２に記載した発明にあっては、上記画像取得手段が取得した画像から先行車又は対向車を認識する先行車・対向車認識手段を備え、上記先行車・対向車認識手段が先行車又は対向車を認識した場合に、上記配光制御手段により配光を下方に変化させるので、対向車や先行車にグレアを与えることがない。
【０１０８】
請求項３に記載した発明にあっては、上記配光の変化は徐々に行われるので、先行車や対向車、歩行者及び自車輌のドライバーに配光の瞬時における大きな変化による違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２と共に本発明車輌用前照灯装置における配光制御の概念を示す図であり、本図は平坦路を走行している際の配光制御を説明するものである。
【図２】上り坂の頂上に向かって走行している際の配光制御を説明するものである。
【図３】図４乃至図１３と共に本発明車輌用前照灯装置の実施の形態を示すものであり、本図は全体構成を示すブロック図である。
【図４】先行車や対向車の存否の画像による認識の方法を示す図であり、画像の下方に走行路を上方から見た図を示し、画像の右側に走行路を左側方から見た図を示す。
【図５】図６乃至図９と共に先行車及び／又は対向車が認識された場合のカットラインの制御画像を示すもであり、本図はロービームのカットラインに制御した図である。
【図６】先行車及び対向車が存在し、自車輌により近い先行車を基準にカットラインを制御した図である。
【図７】先行車及び対向車が存在し、自車輌により近い対向車を基準にカットラインを制御した図である。
【図８】先行車が２台存在し、自車輌により近い左側の先行車を基準にカットラインを制御した図である。
【図９】先行車と対向車が存在し、先行車及び対向車それぞれを基準としてカットラインを制御した図である。
【図１０】先行車及び対向車が検出されない場合のカットラインの制御例を示すフローチャート図である。
【図１１】白線の認識及び道路終端の認識を行う手順を示すフローチャート図である。
【図１２】画像情報に基づく白線の認識原理を示すものであり、左側に画像を右側に左側の画像中の１ライン分の波形図を示す。
【図１３】先行車及び対向車が検出されない場合のカットラインの別の制御例を示すフローチャート図である。
【図１４】従来の車輌用前照灯装置の平坦路走行における問題点を説明する図である。
【図１５】従来の車輌用前照灯装置の上り坂走行における問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１…自車輌（車輌）、２…画像取得手段、３…前照灯、７…対向車、１０…車輌用前照灯装置、１１…前照灯、１２…配光制御手段、１５…画像取得手段、１９…白線終端認識手段（道路終端判断手段）、２０…先行車・対向車認識手段、２１…画像、２１ａ…画像、２１ｂ…画像、２１ｃ…画像、２１ｄ…画像、２１ｅ…画像、２１ｆ…画像、２２ｉｍ…画像中の先行車、２５ｉｍ…画像中の対向車、Ｌｏ…ロービーム
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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