(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両前方の走行車線のカーブ状況に応じてヘッドライトの光軸角を光軸アクチュエータを介して調整する自動車用ヘッドライトの配光制御装置であって、
該走行車線の道路曲率を算出する道路曲率算出手段と、
該道路曲率算出手段で算出された該道路曲率に基づいて光軸角目標値を算出する光軸角目標値算出手段と、
該ヘッドライトの光軸角が該光軸角目標値算出手段で算出された該光軸角目標値と等しくなるように該光軸アクチュエータを制御する制御手段と、
該走行車線の路面のカント角に関する情報であるカント情報を検出するカント情報検出手段とをそなえ、
該光軸角目標値算出手段に、該道路曲率に基づいた該光軸角目標値を該カント情報検出手段で検出された該カント角が所定角以上であるとき、該カント角に基づいて補正する光軸角目標値補正手段がそなえられた
ことを特徴とする、自動車用ヘッドライトの配光制御装置。
【請求項２】
該カント情報検出手段は、道路側に設けられた情報発信手段から発せられる路面の該カント情報を受信する情報受信手段である
ことを特徴とする、請求項１記載の自動車用ヘッドライトの配光制御装置。
【請求項３】
該カント情報検出手段は、車両側に設けられたカメラによりとらえた画像情報の処理過程で、該画像情報から該カント情報を抽出する
ことを特徴とする、請求項１記載の自動車用ヘッドライトの配光制御装置。
【請求項４】
該カント情報検出手段は、道路側に設けられた磁気ネイルから該カント情報を抽出する
ことを特徴とする、請求項１記載の自動車用ヘッドライトの配光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ヘッドライトの配光制御装置に関し、特に道路のカーブ状況や先行車両の位置に応じて光軸を変化させる、自動車用ヘッドライトの配光制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用ヘッドライトはハイビームとロービームとの切替が可能に構成されており、このハイビーム／ロービームの切替によりドライバは道路状況に応じてヘッドライトの光軸角を選択できるようになっている。
ところが、このハイビーム／ロービームの切替は、縦方向の光軸角の切替のみを行なうものであり、横方向の光軸角については変化させることはなく、ヘッドライトの光軸は常に車両中心線方向に固定されている。このため、カーブ路等のように、車両が目指す前方道路方向と車両中心線とがずれる場合は、車両の進行しようとする前方の道路面を有効に照らすことができない。また、縦方向の光軸角についても、ハイビーム／ロービームの２段階の調整しか行なうことができず、状況に応じてより細かな光軸角の調整が望まれる。一方、光軸角の調整が細かくできるようになる程、手動による操作は煩わしく、また有効に利用することが難しい。
【０００３】
そこで、このような要望や課題に対応するため、従来より、自動車用ヘッドライトの配光制御に関する様々な提案がなされている。特に、横方向の配光制御を行なう技術としては、特開平６−２０６４９１号公報において、カーブに対応してヘッドライトの横方向の光軸角を制御する技術が開示されている。この技術では、角速度センサと車速センサとを用いて車両の旋回時の回転角速度と車速とを検出し、これらの検出値に基づいて算出されるカーブ半径に応じてヘッドライトの横方向の光軸角を変化させるものである。
【０００４】
また、特開平７−２３２５８９号公報に開示されている技術は、同様にカーブに対応してヘッドライトの横方向の光軸角を制御するものであるが、この技術では、加速度センサと車速センサとを用いて車両の横方向の加速度と車速とを検出し、これらの検出値に基づいて算出されるカーブ半径に応じて横方向の光軸角を変化させるようになっている。
【０００５】
また、縦方向の配光制御を行なうものとしては、特開平１−２７８８４８号公報に開示された装置がある。この装置では、先行車までの距離に応じて光軸の縦方向角度を制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カーブに対応してヘッドライトの横方向の光軸角を制御する配光制御装置として、上述のようにカーブを走行しているときの自車両の角速度や横加速度からカーブ半径（又は曲率）を推定する手法では、その時点で走行しているカーブ情報は得られるが、これから走行しようとする自車両前方の道路（即ち、ヘッドライトを照射したい道路部分）のカーブ状況についての情報は得られない。そこで、カメラ等による画像情報入力手段を通じて車両前方の道路画像を取込み、この画像情報に基づいて走行車線を推定し、推定した走行車線情報からカーブ半径を算出することが考えられる。
【０００７】
この場合、車両が走行している走行車線が水平である場合は、算出されたカーブ半径に応じてヘッドライトの横方向の光軸角を設定することにより走行車線を照らすことができるが、実際は、走行車線は常に水平とは限らず、一般にカーブ路では、路面をカーブ内側に下降するように横傾斜させたカントが設けられている。このようなカントが設けられていると、ヘッドライトの光軸角をカーブ半径に応じて算出された目標光軸角に設定しても、的確に走行車線を照らすことができない。
【０００８】
そこで、走行車線のカントの有無に関わらず、常に走行車線上を的確に照射できるようヘッドライトの光軸角を制御したい。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、路面のカント状況にかかわらず的確に車両の進行方向前方の走行車線を照射できるようにした、自動車用ヘッドライトの配光制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の自動車用ヘッドライトの配光制御装置（請求項１）では、道路曲率算出手段により自車両が走行している走行車線の道路曲率を算出し、光軸角目標値算出手段により算出された道路曲率に基づいて光軸角目標値を算出するが、このとき、カント情報検出手段は路面のカント角に関する情報であるカント情報を検出し、検出されたカント角が所定角以上であるとき、そのカント角に基づき算出した光軸角目標値を補正する。
【００１０】
このとき、光軸角目標値算出手段の光軸角目標値補正手段では、道路曲率に基づいて算出した光軸角目標値をさらにカント情報検出手段で検出された路面のカント角に基づいて補正して、道路曲率及びカント角に基づいた光軸角目標値を設定する。
そして、制御手段は光軸アクチュエータを介してヘッドライトの光軸角が光軸角目標値算出手段で算出された光軸角目標値に等しくなるよう調整する。
【００１１】
これにより、路面のカント状況に関わらず、走行車線に沿ってヘッドライトの光軸が調整される。
また、カント情報検出手段は、道路側に設けられた情報発信手段から発せられる路面の該カント情報を受信する情報受信手段であることが好ましく（請求項２）、あるいは、車両側に設けられたカメラによりとらえた画像情報の処理過程で、この画像情報からカント情報を抽出することが好ましく（請求項３）、あるいは、道路側に設けられた磁気ネイルからカント情報を抽出することが好ましい（請求項４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図１〜図７は本発明の一実施形態としての自動車用ヘッドライトの配光制御装置を示すものである。
本装置は、図１に示すように、縦方向光軸角目標値θ1 及び横方向光軸角目標値θ2 を算出する光軸角目標値算出手段５と、ヘッドライト９の光軸を動かす光軸アクチュエータ８と、ヘッドライト９の光軸角がこの光軸角目標値算出手段５で算出された光軸角目標値θ1 ，θ2 に等しくなるように光軸アクチュエータ８を制御する制御手段（コントローラ）７とをそなえている。
【００１３】
このうち、光軸角目標値算出手段５では、カーブ状況を示すパラメータである道路曲率と、自車両と先行車両との位置関係に基づいて、光軸角目標値θ1 ，θ2 を算出するようになっている。そこで、本装置は、図１に示すように、走行レーン（走行車線）に対する自車両の位置を認識するために、車両の前方の道路状態を撮像する撮像手段としてのカメラ２と、カメラ２からの画像情報から画像情報を適宜処理して前方道路上の左右の白線位置を認識する画像情報処理手段３と、この画像情報処理手段３による白線位置画像情報から車両の走行レーンの道路曲率ρを算出する道路曲率算出手段４Ａとをそなえている。なお、道路曲率算出手段４Ａは、自車両に対する走行レーン（走行車線）の相対位置を推定する走行レーン推定手段４内の機能要素としてそなえられている。
【００１４】
また、本装置は、道路曲率を算出する手段として、白線位置画像情報に基づいて算出する道路曲率算出手段４Ａの他に、車両の横加速度Ｇと車速Ｖとに基づいて道路曲率（推定道路曲率ρ′）を算出する代用道路曲率算出手段２５をそなえている。
さらに、本装置は、自車両に対する先行車両の相対位置を認識するために、自車両の前方の先行車両の存在を検出するレーダ（先行車両検出手段）２６と、レーダ２６からのレーダ情報を適宜処理して自車両に対する先行車両の相対位置、即ち、自車両と先行車両との距離ＬF と自車両中心線に対する先行車両の偏角θF とを算出する先行車両位置算出手段２７とをそなえている。
【００１５】
そして、光軸角目標値算出手段５では、光軸角目標値θ1 ，θ2 を道路曲率算出手段４Ａにより算出された道路曲率ρ又は代用道路曲率算出手段２５により算出された推定道路曲率ρ′と、先行車両位置算出手段２７により算出された自車両と先行車両との距離ＬF ，偏角θF とに基づいて算出するようになっている。特に、本装置では、光軸角目標値算出手段５に、カント角対応補正手段（補正手段）５Ｂ及び対レーン位置対応補正手段５Ａがそなえられており、路面のカント状況や自車両と走行レーンとの角度に応じて光軸角目標値θ1 ，θ2 の補正を行なうようになっている。
【００１６】
なお、画像情報処理手段３，走行レーン推定手段４，代用道路曲率算出手段２５，先行車両位置算出手段２７，光軸角目標値算出手段５，コントローラ７は、ＣＰＵ，入出力インタフェース，ＲＯＭ，ＲＡＭ等をそなえてなる電子制御ユニットとして構成される。
ここで、走行レーンの道路曲率ρの算出について説明する。
【００１７】
画像情報処理手段３では、まず、図２に示すように、カメラ２からの原画像３Ａを取り込み、この原画像３Ａから道路白線を抽出して、抽出した道路白線の画像を、鉛直上方から見たような平面視画像３Ｂに変換する。ここで、白線１２Ｌ，１２Ｒの認識について図３を参照しながら説明する。なお、ここでは、走行レーン左端の路側線としての白線１２Ｌの認識について説明するが、走行レーン右端の白線１２Ｒを基準とする場合についても同様であるため、左端の白線１２Ｌについては単に白線１２と称することにする。
【００１８】
画像情報認識手段３では、図３（ａ）に示すように、車両にそなえられたカメラ２により車両前方の白黒画像情報を取り込み、この画像情報から画面上で縦方向の画像を一部省略する。そして、この画面上で等間隔になるような複数の水平線１１を設定する。
この白黒画像情報の取り込みは、微小な制御周期毎に更新されるようになっており、図３（ｂ）に示すように、それぞれの水平線１１上において前回の画面での白線位置（破線参照）の左右の所要の範囲（ここでは、左右５０画素〔ｄｏｔ〕）を白線探査エリア（処理対象領域）１０として設定する。
【００１９】
そして、図３（ｃ）に示すように、各水平線の明度をそれぞれ左から横方向に微分する。図中の符号１４はガードレールである。
ところで、通常の路面は輝度が低く輝度変化も小さい。これに対して、白線１２は通常の路面に比較して輝度が非常に高いので、このように道路の明度を微分すると、通常の路面から白線１２への境界点で輝度変化がプラス、白線１２から通常の路面への境界点で輝度変化がマイナスとなるような微分データが得られる。このような微分データの一例を図３（ｄ）に示す。
【００２０】
そして、各水平線１１のデータそれぞれについて、微分値のピークが左からプラス，マイナスの順に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線１２として妥当と思われる程度（プラスのピークからマイナスのピークまでの間隔が例えば３０ｄｏｔ以内）に納まっている組み合わせを白線候補として抽出し、通常は、図３（ｅ）に示すように、その中点Ｍを白線候補点１５として保存する。
【００２１】
そして、これらの白線候補点１５のうち、画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
これは、例えば車両が左側通行の場合、探索エリア１０の中の右側が通常輝度変化の少ない道路面であり、この通常の道路面に最も近い白線候補点１５が白線１２と判断できる。したがって白線１２よりもさらに左側に、ノイズの原因となる物体（例えばガードレール１４等）が存在する場合であっても、カメラ２により撮像された画像情報から白線１２を確実に認識することができる。
【００２２】
そして、図３（ｆ）に示すように、最後に各水平線データにおける白線候補点１５の上下方向の連続性を画面の下方から順次検証していく。
まず、事前に前画面での白線１２の上下端間の傾きを計算しておく。そして、最下点１５Ａを白線１２とすると、一本だけ上の水平線１１上の候補点１５Ｂが、前回の白線１２の傾き分±５０ｄｏｔの範囲内（誤差範囲内）に入っているかを検証する。
【００２３】
候補点１５Ｂがこの範囲内に入っていればこれを白線とし、入っていないときは候補点１５Ｂは却下されて、上述の傾きから補間計算した座標が白線位置としてみなされる。そして、この検出を各水平線について同様の作業を行なうことにより、連続した白線１２を認識することができるのである。
このような白線認識の作業は、所要の周期で継続して行なわれ、その都度白線１２の認識が更新されるようになっている。
【００２４】
走行レーン右端の路側線としての白線１２Ｒの認識についても、これと同様に行なわれる。
ところで、上述のように誤差範囲内に収まらない候補点１５が存在する場合でも、前画面での白線１２の上下端間の傾きから補間計算することにより白線１２を認識できるようになってはいるが、画面上の候補点１５の多数が誤差範囲内に収まらずに却下されるような場合は、有効に路面上の白線を認識できているとは言えず、このような白線１２に基づいては正確な制御は期待できない。そこで、画像情報処理手段３では、一定数以上の候補点１５が却下された場合は、白線認識が不調であるとして認識ロスト信号を光軸角目標値算出手段５に出力するようになっている。ただし、左右の白線１２Ｌ，１２Ｒの何れか一方が有効に認識できている場合は、その有効に認識されている白線１２に基づいて制御が行なえるため、認識ロスト信号は出力しない。
【００２５】
なお、このように白線１２を認識できない場合としては、路面が濡れている場合や、多数の水溜まりが存在する場合がある。このような場合は、光が反射され易いため路面の輝度が高くなり、白線１２との間の輝度差が小さくなってしまうため、白線１２と通常の路面との識別が難しくなるのである。また、白線１２が途中で破綻していたり不鮮明であったり、白線１２の近傍に白色に近い表示や物体が存在する場合にも、当然ながら白線認識は行なえないことがある。
【００２６】
走行レーン推定手段４では、このように各認識周期で認識された原画像３Ａ上の白線１２Ｒ，１２Ｌを平面視画像３Ｂに変換して、走行レーン左端の白線１２Ｌから推定しうる道路中心線ＬＣL と走行レーン右端の白線１２Ｒから推定しうる道路中心線ＬＣR とに基づいて、道路中心線ＬＣの推定を行なうようになっている。そして、この道路中心線ＬＣに基づいて、道路曲率算出手段４Ａにより車両前方の走行レーンの道路曲率ρを算出するようになっている。
【００２７】
道路曲率算出手段４Ａでは、図４（ａ）に示すように、曲率の異なる複数の照合用円弧パターン３０が記憶されており、これらの照合用円弧パターン３０を平面視画像３Ｂ上の道路中心線ＬＣに重ね合わせて一致するか否か照合するようになっている。
照合方法としては、例えば、曲率が０の円弧パターン（即ち、直線）から順に平面視画像３Ｂ上の道路中心線ＬＣに重ね合わせていく。そして、図４（ｂ）に示すように、例えば、最小二乗法を用いて、画面の下方から順に水平線１１上における照合用円弧パターン３０と道路中心線ＬＣとの間の距離（２点間のドット数）を二乗して積算していき、最上方の水平線１１まで積算された所でその積算値を前回照合を行なった照合用円弧パターン３０における積算値と比較する。
【００２８】
このとき、今回の照合用円弧パターン３０における積算値の方が小さい場合は、再び次の照合用円弧パターン３０との照合を行なうようになっている。一方、今回の照合用円弧パターン３０における積算値の方が大きい場合は、前回の照合用円弧パターン３０が道路中心線ＬＣと一致する円弧パターンと見なして、この円弧パターンの曲率を道路曲率ρとするようになっている。
【００２９】
また、横ずれ量算出手段４Ｂ，ヨー角算出手段４Ｃでは、道路中心線ＬＣの画像情報とこの道路中心線ＬＣに対する自車両の位置情報とに基づいて、それぞれ横ずれ量ΔＹ，ヨー角βを算出するようになっている。
つまり、横ずれ量算出手段４Ｂは、図５に示すように、車両１に最も近い道路中心線ＬＣ上の地点である第１検出点（ＬＣ１）と自車両中心線との横方向距離（道路幅方向、即ちカメラ画像の横方向の距離）を横ずれ量ΔＹとして算出し、また、ヨー角算出手段４Ｃは、道路中心線ＬＣの第１検出点（ＬＣ１）における接線と自車両中心線とがなす角をヨー角βとして算出するようになっている。
【００３０】
一方、代用道路曲率算出手段２５では、次のようにして推定道路曲率ρ′を算出するようになっている。
つまり、車両に作用する遠心力に基づく横加速度をＧとし、その時の車両の速高速度の大きさをＶとすると、現在、走行中の道路部分の推定道路曲率ρ′は次式で算出される。
【００３１】
ρ′＝Ｇ／Ｖ2               ・・・・・・・・・・・・・（１）
そこで、代用道路曲率算出手段２５では、横加速度Ｇを横加速度センサ（横加速度検出手段）２１により検出し、車速センサ（走行速度検出手段）２０により車速（走行速度）Ｖを検出して、これらの検出値をもとに（１）式より推定道路曲率ρ′を算出するようになっている。
【００３２】
次に、先行車両位置算出手段２７における先行車両位置の算出について説明すると、先行車両位置算出手段２７は、レーダ２６により、自車両前方の先行車両位置を検出するようになっている。
このレーダ２６は車両の前面に複数個そなえられており、各レーダ２６から指向性の高いエネルギ（例えば、レーザ，マイクロ波，超音波等）が車両前方に向かって常に発信されるようになっている。先行車両位置算出手段２７は、レーダ２６におけるエネルギの発信から先行車両からの反射エネルギの受信までの時間を測定して自車両と先行車両との距離ＬF を測定するとともに、各レーダ２６間の発受信時間の差から自車両中心線に対する先行車両の偏角θF を測定するようになっている。
【００３３】
光軸角目標値算出手段５では、まず、上述のようにして算出される走行レーンの道路曲率ρ又は推定道路曲率ρ′及び先行車両の距離ＬF ，偏角θF に基づいて光軸角目標値θ1 ，θ2 を算出する。
即ち、光軸角目標値算出手段５は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、自車両（原点）からの距離Ｌと自車両中心線（縦軸）に対する偏角θとで表される極座標系からなるマップを有しており、このマップにより光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定するようになっている。つまり、このマップ上に任意の点を取ったとき、その点の縦軸に対する偏角θが横方向の光軸角目標値θ2 となり、また、その点と原点との距離Ｌがヘッドライト９の照射距離ＬH となる。そして、照射距離ＬH はヘッドライト９の地上高と縦方向の光軸角θ1 とで決まるため、このマップ上に制御点Ｐ（Ｌ，θ）を取ることにより光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定できるようになっている。例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に示す同心円弧に沿って制御点を取ると、縦方向の光軸角θ1 を一定にしたまま横方向の光軸角目標値θ2 を変化させることができる。
【００３４】
なお、図６（ａ）〜（ｃ）におけるθL ，θR はそれぞれ左右方向の横方向の光軸角目標値θ2 の限界角度であり、円弧Ｌmax ，Ｌmin はそれぞれ照射距離ＬH の最長距離と最短距離とを示している。したがって、光軸角目標値θ1 ，θ2 はこれらの限界角度θL ，θR ，円弧Ｌmax ，Ｌmin で囲まれた扇形の範囲内（ヘッドライト９が照射可能な範囲に該当し、以下、照射可能範囲Ｓとする）で設定されることになる。なお、最長照射距離Ｌmax は、常に固定でもよく、また、車速Ｖに応じて変化させてもよい。
【００３５】
光軸角目標値算出手段５は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、道路曲率算出手段４Ａからの道路中心線ＬＣの道路曲率ρの入力に応じて、マップ上に原点で縦軸に接する曲率ρの円弧を描くようになっている。そして、先行車両位置算出手段から先行車両の距離ＬF ，偏角θF が入力されると、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、マップ上にＬF ，θF に応じた点ＣF をとる。そして、この点ＣF の周りの所定範囲ＡF 、例えば、点ＣF を中心とする直径ｄF の範囲ＡF を先行車両にグレアが発生する範囲として設定するようになっている。
【００３６】
まず、光軸角目標値算出手段５は、図６（ａ）に示すように、道路中心線ＬＣと円弧Ｌmin との交点に制御点Ｐの候補ｐをとり、原点０から候補点Ｐまでの間にグレア発生範囲ＡF が存在しないか検証する。この候補点Ｐにおいてグレア発生範囲ＡF と干渉していなければ、次は、円弧Ｌmin よりも僅かに大きい円弧と道路中心線ＬＣとの交点を候補点ｐとして、この候補点ｐにおけるグレア発生範囲ＡF との干渉を検証するようになっている。そして、このようにして道路中心線ＬＣに沿ってグレア発生範囲ＡF との干渉を検証していき、道路中心線ＬＣと円弧Ｌmax との交点まで検証するようになっている。
【００３７】
こうして道路中心線ＬＣと円弧Ｌmin との交点から道路中心線ＬＣと円弧Ｌmax との交点まで検証してグレア発生範囲ＡF との干渉がなければ、道路中心線ＬＣと円弧Ｌmax との交点を制御点Ｐとして決定し、この制御点Ｐに対応して光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定するようになっている。このような場合としては、例えば、先行車両が存在しない場合や、先行車両が存在しても照射可能範囲Ｓよりも前方を走行していたり、自車両の走行車線よりも外側の走行車線を走行している場合が該当する。
【００３８】
一方、図（ｂ），（ｃ）に示すように、道路中心線ＬＣと円弧Ｌmin との交点から道路中心線ＬＣに沿って候補点ｐを移動させ、グレア発生範囲ＡF との干渉を検証していったときに、ある円弧Ｌ1 と道路中心線ＬＣとの交点に候補点ｐをとったとき、その候補点ｐにおいて、原点０から候補点ｐまでの間にグレア発生範囲ＡF と干渉する部分がある場合は、その円弧Ｌ1 の一つ前の円弧Ｌ2 と道路中心線ＬＣとの交点を制御点Ｐとし、この制御点Ｐに対応して光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定するようになっている。このような場合としては、例えば、自車両の走行車線前方に先行車両が存在する場合〔図６（ｂ）〕や、自車両の走行車線よりも内側の走行車線を走行している場合〔図６（ｃ）〕が該当する。
【００３９】
なお、図６（ａ）において、道路曲率ρが大きく、道路中心線ＬＣに沿って候補点ｐを移動させていったとき、左右の限界角度θL ，θR に達したときは、その点を制御点Ｐとし、この制御点Ｐに対応して光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定するようになっている。つまり、この場合は横方向の光軸角目標値θ2 は限界角度θL 又はθR となる。
【００４０】
このようにして光軸角目標値θ1 ，θ2 の設定が行なわれるが、実際の走行においては、車両は必ずしも道路中心線ＬＣ上を走行しているとは限らず、図５に示すように、道路中心線ＬＣから横ずれしていたり、道路中心線ＬＣに対して傾いて走行していたりする。そこで、光軸角目標値算出手段５は、上述のようにして算出された光軸角目標値θ1 ，θ2 の内、特に、横方向光軸角目標値θ2 を対レーン位置対応補正手段５Ａにより補正するようになっている。
【００４１】
対レーン位置対応補正手段５Ａは、横ずれ量算出手段４Ｂで算出された車両の横ずれ量ΔＹと、ヨー角算出手段４Ｃで算出された車両が道路中心線ＬＣに対してなすヨー角βとに基づき、横方向光軸角目標値θ2 の補正角ｄθ2 を決定する。つまり、補正角ｄθは次式のように表される。
ｄθ2 ＝β−ΔＹ／Ｌ        ・・・・・・・・・・・・・（２）
そして、対レーン位置対応補正手段５Ａは、この補正角ｄθ2 を横方向光軸角目標値θ2 から除算することにより、車両の道路中心線ＬＣに対する横ずれ及び傾きに応じた補正を行なうになっている。
【００４２】
さらに、光軸角目標値算出手段５は、走行車線の路面の横傾斜、即ち、カント角（カント情報）に基づいて、道路曲率ρから算出した光軸角目標値θ1 ，θ2 をカント角対応補正手段（光軸角目標値補正手段）５Ｂにより補正するようになっている。このカント角対応補正手段５Ｂにカント情報を入力するためにカント角検出手段（カント情報検出手段）２８が設けられている。
【００４３】
本実施形態のカント角検出手段２８では、横加速度センサ２１，車速センサ２０，操舵角センサ２２からの検出情報〔即ち、実横加速度Ｇ，車速Ｖ，操舵角α〕に基づいて、カント角φを算出し、このカント角φを光軸角目標値算出手段５へ出力するようになっている。なお、実横加速度Ｇは横加速度センサ２１の検出情報を用いることができ、カント角φ及び計算横加速度Ｇ′は、次式で算出される。
【００４４】
φ＝ｓｉｎ-1〔（Ｇ′−Ｇ）／ｇ〕                  ・・・・・・（３）
Ｇ′＝〔α／（ｎ・ｇ）〕×〔（Ｖ2 ／ｗｂ）／（１＋ａ×Ｖ2 ）〕・・・・・・（４）
なお、ｇ：重力加速度，ｎ：ステアリングギヤ比，ｗｂ：車両のホイールベース，ａ：スタビリティファクタである。
【００４５】
また、ここでは、計算横加速度Ｇ′，実横加速度Ｇについては、いずれも車両右方向への加速度を正、車両左方向の加速度を負としており、カント角φについては走行車線の右側が高い場合を正としている（正負の設定はこれと逆でもよい）。例えば、左旋回のカーブを走行したときには、車両には右方向の実横加速度Ｇがはたらき、また、通常左旋回のカーブの場合は走行車線右側が高くなっているので、計算横加速度Ｇ′の絶対値の大きさは実横加速度Ｇの絶対値の大きさよりも大きくなり、カント角φは正となる。
【００４６】
カント角対応補正手段５Ｂでは、このように算出されたカント角φに対して、予め設定した所定角度φ0 （例えば３°）との大小関係に基づき、カント角φに応じて、以下のように縦方向制御角θ1 の補正角ｄθ1 を設定するようになっている。
｜φ｜＜φ0 のとき、
左右のヘッドライト９はともに、
ｄθ1 ＝０                                        ・・・・・・（５）
φ≧φ0 のとき、
左側のヘッドライト９は、
ｄθ1 ＝ｔａｎ-1［〔ｍ×ｃｏｓ（φ−φ0 ）〕／Ｌ］・・・・・・（６）
右側のヘッドライト９は、
ｄθ1 ＝０                                        ・・・・・・（７）
φ≦−φ0 のとき、
左側のヘッドライト９は、
ｄθ1 ＝０                                        ・・・・・・（８）
右側のヘッドライト９は、
ｄθ1 ＝ｔａｎ-1［〔ｍ×ｃｏｓ（φ−φ0 ）〕／Ｌ］・・・・・・（９）
なお、上式においてｍは左右のヘッドライト９間の距離であり、Ｌは縦方向光軸角目標値θ1 で照射したときのヘッドライト９の照射距離である。
【００４７】
つまり、カントのあるカーブを走行しているときは、カーブ内側のヘッドライト９の照射距離はカーブ内側のヘッドライト９の照射距離よりも短くなってしまい、照らしたい位置よりも手前を照らしてしまうことになるので、カーブ内側のヘッドライト９のみ縦方向光軸角目標値θ1 を補正角ｄθ1 だけ小さく、即ち、ヘッドライト９を補正角ｄθ1 だけ上向きにしてカントの影響をキャンセルしようとするものである。なお、カント角φの絶対値の大きさが所定角度φ0 （例えば３°）以上の場合のみ角度補正を行なうのは、ドライバのハンドル操作や道路状態等により、カーブ以外でも横加速度Ｇ，Ｇ′が検出される場合があるので、このようなカント以外の影響を排除するため所定角度φ0 以下は不感帯にしているのである。また、所定角度φ0 以下であれば、ヘッドライト９の光軸に及ぶ影響は小さいからである。
【００４８】
光軸角目標値算出手段５は、このようにして設定された横方向光軸角目標値θ2 と、縦方向光軸角目標値θ1 とをコントローラ７へ入力するようになっている。
ところで、画像情報処理手段３による白線認識が不調のときは、画像情報処理手段３から光軸角目標値算出手段５へ認識ロスト信号が入力されるが、この認識ロスト信号が入力されている間は、道路曲線ρは精度の低い道路中心線ＬＣの情報に基づいて算出されるため正確に道路中心線の曲率を表しているとは言いがたい。したがって、この道路曲線ρに基づいて横方向光軸角目標値θ2 を算出してコントローラ７へ出力しても、有効に道路中心線ＬＣに沿った光軸制御を行なえない可能性が大きい。
【００４９】
そこで、光軸角目標値算出手段５は、画像情報処理手段３から認識ロスト信号が入力されると、光軸角目標値算出手段５の機能要素である切替手段５Ｃによって、道路曲率算出手段４Ａで算出された道路曲率ρに基づいた横方向光軸角目標値θ2 の算出から、代用道路曲率算出手段２５で算出された推定道路曲率ρ′に基づいた横方向光軸角目標値θ2 の算出へと切り替えるようになっている。
【００５０】
また、対レーン位置対応補正手段５Ａにおける補正角ｄθも、画像情報に基づいて算出されているため認識ロスト信号が入力されている間はその精度に欠け、適切な補正が行なえるとは言いがたい。このため、光軸角目標値算出手段５は、認識ロスト信号が入力されている間は、対レーン位置対応補正手段５Ａによる横方向光軸角目標値θ2 の補正を中止するようになっている。
【００５１】
なお、道路曲率ρと推定道路曲率ρ′との誤差により、道路曲率算出手段４Ａから代用道路曲率算出手段２５への切り替え時には横方向光軸角目標値θ2 は急激に変化する可能性がある。このような場合、ドライバは違和感を感じる虞があるが、これに対しては図１に示すように、光軸角目標値算出手段５とコントローラ７との間に介装されたローパスフィルタ６により平滑化処理することで対処している。また、対レーン位置対応補正手段５Ａによる補正を中止する際も、突然補正角ｄθを０にするのではなく、徐々に補正角ｄθの大きさを０に近づけていくことにより、横方向光軸角目標値θ2 の急激な変化を防止するようになっている。
【００５２】
本発明の一実施形態としての自動車用ヘッドライトの配光制御装置は、上述のように構成されているので、配光制御の処理は、例えば図７に示すように行なわれる。
まず、先行車両位置算出手段２７により、レーダ２６を介して先行車両を検出し、レーダ２６からの情報を基に先行車両の位置、即ち、先行車両と自車両との距離ＬF と自車両中心線に対する偏角θF とを算出する（ステップＳ１０）。
【００５３】
先行車両との距離ＬF ，偏角θF が算出されると、次は、画像情報処理手段３により、カメラ２から入力される車両前方の画像情報を適宜処理して前方道路上の左右の白線位置の認識を行なう（ステップＳ２０）。
このとき、白線位置を有効に認識できた場合はステップＳ３０〜Ｓ５０の処理を行ない、有効に白線位置を認識できなかった場合（即ち、白線認識ロスト状態）では、ステップＳ８０〜Ｓ９０の処理を行なう。
【００５４】
まず、白線位置を有効に認識できた場合は、この白線位置画像情報を基に、道路曲率算出手段４Ａにより道路曲率ρを算出（ステップＳ３０）する。
つまり、図２に示すように、走行レーン推定手段４は、画像情報処理手段３で認識された原画像３Ａ上の白線１２Ｒ，１２Ｌを鉛直上方から見たような平面視画像３Ｂに変換して、走行レーン左端の白線１２Ｌから推定しうる道路中心線ＬＣL と走行レーン右端の白線１２Ｒから推定しうる道路中心線ＬＣR とに基づいて、道路中心線ＬＣの推定を行なう。
【００５５】
そして、道路中心線ＬＣが推定されると、道路曲率算出手段４Ａは、図４に示すように、照合用円弧パターン３０をこの推定された道路中心線ＬＣに順次重ね合わせていき、例えば、最小二乗法を用いて道路中心線ＬＣに最も近い円弧パターンを選択し、この曲率を道路曲率ρとする。
こうして、先行車両との距離ＬF ，偏角θF に加え道路曲率ρが算出されると、光軸角目標値算出手段５は、これらの情報を基に光軸角目標値θ1 ，θ2 を算出する（ステップＳ４０）。
【００５６】
即ち、光軸角目標値算出手段５は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、道路曲率算出手段４Ａからの道路中心線ＬＣの道路曲率ρの入力に応じて、マップ上に原点で縦軸に接する曲率ρの円弧（道路中心線ＬＣ）を描く。そして、先行車両位置算出手段５から先行車両の距離ＬF ，偏角θF が入力されると、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、マップ上にＬF ，θF に応じた点ＣF をとり、この点ＣF の周りにグレア発生範囲ＡF を設定する。
【００５７】
そして、図６（ａ）に示すように、道路中心線ＬＣと円弧Ｌk との交点のうち最小径の円弧Ｌmin との交点から順に制御点Ｐの候補点ｐとして、原点０からこの候補点ｐまでの間にグレア発生範囲ＡF が存在しないか検証していき、ある円弧Ｌn と道路中心線ＬＣとの交点に候補点ｐをとったとき、その候補点ｐにおいて、原点０から候補点ｐまでの間にグレア発生範囲ＡF と干渉する部分がある場合は、その円弧Ｌn の一つ前の円弧Ｌn-1 と道路中心線ＬＣとの交点を制御点Ｐとし、この制御点Ｐに対応して光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定する。また、道路中心線ＬＣと最大径の円弧Ｌmax との交点まで検証してグレア発生範囲ＡF との干渉がなければ、道路中心線ＬＣと円弧Ｌmax との交点を制御点Ｐとし、この制御点Ｐに対応して光軸角目標値θ1 ，θ2 を設定する。
【００５８】
こうして光軸角目標値θ1 ，θ2 が設定されると、光軸角目標値算出手段５は、まず、その機能要素である対レーン位置対応補正手段５Ａにより、横ずれ量算出手段４Ｂ，ヨー角算出手段４Ｃによりそれぞれ算出された道路中心線ＬＣに対する横ずれ量ΔＹ，ヨー角βに基づいて前記の（２）式から補正角ｄθ2 を算出し横方向光軸角目標値θ2 を補正する（ステップＳ５０）。
【００５９】
さらに、光軸角目標値算出手段５は、その機能要素であるカント角対応補正手段５Ｂにより、カント角検出手段２８により検出されたカント角φに基づいて、前記の（５）〜（９）式から補正角ｄθ1 を算出し、縦方向光軸角目標値θ1 に補正を施す。つまり、カントのあるカーブを走行しているときは、カーブ内側のヘッドライト９の照射距離はカーブ内側のヘッドライト９の照射距離よりも短くなってしまい、照らしたい位置よりも手前を照らしてしまうことになるので、カーブ内側のヘッドライト９のみｄθ1 だけ縦方向光軸角目標値θ1 を上向きに補正するのである（ステップＳ６０）。
【００６０】
コントローラ７は、こうして得られた縦方向光軸角目標値θ1 ，横方向光軸角目標値θ2 に基づいて光軸アクチュエータ８を作動させる（ステップＳ７０）。一方、ステップＳ２０において有効に白線位置を認識できなかった場合、つまり、画像情報処理手段３における白線認識処理において、白線１２の候補点１５の一定数以上がその誤差範囲内に収まらない状態となり却下された場合は、画像情報処理手段３から光軸角目標値算出手段５へロスト信号が入力される。光軸角目標値算出手段５の機能要素である切替手段５Ｂは、このロスト信号の入力に応じて道路曲率算出手段４Ａから代用道路曲率算出手段２５へと道路曲率の算出手段を切り替える。
【００６１】
すなわち、代用道路曲率算出手段２５により、実際に車両１に作用する横加速度Ｇ，車速Ｖをそれぞれ横加速度センサ２１，車速センサ２０で検出し、検出された横加速度Ｇ，車速Ｖに基づいて前記の（１）式より推定道路曲率ρ′を推定（算出）する（ステップＳ８０）。
光軸角目標値算出手段５は、この推定道路曲率ρ′と先行車両位置算出手段２７で算出された先行車両との距離ＬF と偏角θF とに基づいて光軸角目標値θ1 ，θ2 を算出する（ステップＳ９０）。そして、対レーン位置対応補正手段５Ａによる縦方向光軸角目標値θ1 の補正は行なわず、カント角対応補正手段５Ｂによる走行車線のカント角φに応じた横方向光軸角目標値θ2 の補正のみを行なう（ステップＳ６０）。
【００６２】
こうして、光軸角目標値θ1 ，θ2 が算出されると、コントローラ７は、ヘッドライト９の光軸角が、算出された光軸角目標値θ1 ，θ2 に一致するように、光軸アクチュエータ８を作動させる（ステップＳ７０）。
このように、本配光制御装置によれば、カメラ２からの道路画像情報を基に画像情報処理手段３で認識された道路上の白線から道路中心線ＬＣを推定し、この推定された道路中心線ＬＣに基づき算出された道路曲率ρに応じて光軸角目標値θ1 ，θ2 を算出しているので、車両前方の走行車線のカーブ状況に関わらず的確に走行車線上を照射することができるという利点がある。
【００６３】
さらに、走行車線にカントが設けられている場合でも、カント角検出手段２８がカント角φを検出し、光軸角目標値算出手段５は検出したカント角φに応じて横方向制御角θ2 を補正するので、走行車線のカントの影響によるヘッドライト９の照射位置のずれを補正することができ、カントのある道路でも道路中央を有効に照射することができる。また、このカント補正には、一定の不感帯（カント角φの絶対値の大きさが所定角度φ0 以下）が設けられているので、ドライバのハンドル操作や道路状態等のカント以外の影響による誤差動によりドライバに違和感を与えるような事態も防止できるという利点もある。
【００６４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では、車両に生じる横加速度に着目してカント角φを算出しているが、車両の左右に車高センサをそなえて車両の対地傾斜を検出し、さらに、車両に傾斜計をそなえて車両の水平方向の傾斜を検出し、これらの傾斜からカント角φを算出するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、カント角φを車両に作用する外部影響要素から推定するのではなく、例えば道路側に路面のカント情報（カント角φ）を発する情報発信手段をそなえ、車両側にこのカント情報を受信する情報受信手段をそなえるようにして、路車間通信によりカント情報を得て、カント補正を行なうようにしてもよい。
この場合の情報の伝達は、電波によるものでもよいが、道路側の白線にカント情報を含ませておき、車両１側のカメラ２でとらえた画像情報の処理過程で画像情報からこのカント情報を抽出しこうして得たカント情報に基づいてカント補正を行なうようにしてもよい。
【００６６】
さらに、道路側に磁気ネイルを備える場合には、この磁気ネイルにカント情報を含ませておき、車両側の磁気センサでとらえた磁気情報の処理過程で磁気情報からこのカント情報を抽出してカント補正を行なうようにしてもよい。
また、予め車両に道路の間と情報を含んだ道路位置情報を記憶手段に記憶しておき、ＧＰＳや自律航法により車両の位置情報を検出するようにして、検出した車両の位置情報と記憶された道路位置情報とから走行車線の間と情報を得るようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の自動車用ヘッドライトの配光制御装置（請求項１）によれば、道路曲率算出手段で算出される走行車線の道路曲率に応じてヘッドライトの光軸角を調整することができるとともに、路面にカントが設けられている場合でも、カント情報検出手段がカント情報を検出し、光軸角目標値算出手段は検出したカント情報に基づいて光軸角目標値を補正するので、走行車線のカントの影響によるヘッドライトの照射位置のずれを補正することができ、カントのある道路でも走行車線中央を有効に照射することができる。
また、このカントの補正には、一定の不感帯（カント角φの絶対値の大きさが所定角度φ０以下）が設けられているので、ドライバのハンドル操作や道路状態等のカント以外の影響による誤作動によりドライバに違和感を与えるような事態も防止できる。
また、本発明の自動車用ヘッドライトの配光制御装置（請求項２〜４）によれば、例えば、車両の横加速度や車速といった、車両に作用する外部影響要素から推定することなく、走行車線のカント情報を得て、カント補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての自動車用ヘッドライトの配光制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる走行レーン認識のための画像処理を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる走行レーン認識を（ａ）〜（ｆ）の順で説明する模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる走行レーンの道路曲率の算出について説明するための説明図であり、（ａ）は道路曲率算出のための照合用円弧パターンを示す図、（ｂ）は照合例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる横ずれ量とヨー角の算出について説明するための説明図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる先行車両位置と道路曲率とに基づいた光軸角目標値の算出について説明するための説明図であり、（ａ）は先行車両が存在しない場合、（ｂ）は自車両が走行する走行車線上に先行車両が存在する場合、（ｃ）は内側の隣車線上に先行車両が存在する場合を示している。
【図７】本発明の一実施形態としての自動車用ヘッドライトの配光制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２  カメラ
３  画像情報処理手段
４  走行レーン推定手段
４Ａ  道路曲率算出手段
５  光軸角目標値算出手段
５Ａ  カント角対応補正手段（光軸角目標値補正手段）
７  コントローラ（制御手段）
８  光軸アクチュエータ
９  ヘッドライト
２０  横加速度センサ
２１  車速センサ
２２  操舵角センサ
２８  カント角検出手段（カント情報検出手段）
ＬＣ  道路中心線
【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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