特開 2022-136305 車両用灯具およびその制御装置、制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022136305

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】車両用灯具およびその制御装置、制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60Q 1/04 20060101AFI20220908BHJP

   B60Q 1/14 20060101ALI20220908BHJP

   B60Q 1/24 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

B60Q1/04 E

B60Q1/14 H

B60Q1/24 Z

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022122095

(22)【出願日】2022-07-29

(62)【分割の表示】P 2019523899の分割

【原出願日】2018-06-05

(31)【優先権主張番号】P 2017114221

(32)【優先日】2017-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2017114321

(32)【優先日】2017-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】柴田 佳典

(57)【要約】

【課題】ノイズの影響を低減した配光を形成可能な車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具２００の制御装置であるコントロールユニット２２０は、画像処理部２２１を含む。画像処理部２２１は、カメラユニット２１０が撮像した初期画像データＩＭＧ１を受け、初期画像データＩＭＧ１に応じた中間画像データＩＭＧ２を生成し、中間画像データＩＭＧ２にもとづいて車両用灯具２００の照度分布を規定する照度制御データを生成する。初期画像データＩＭＧ１の画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、中間画像データＩＭＧ２における実効的な階調数は、初期画像データＩＭＧ１における階調数よりも小さい。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カメラで撮像した初期画像データを受け、前記初期画像データに応じた中間画像データを生成し、前記中間画像データにもとづいて車両用灯具の照度分布を規定する照度制御データを生成する画像処理部を備え、
前記初期画像データの画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、前記中間画像データにおける実効的な階調数は、前記初期画像データにおける階調数よりも小さいことを特徴とする車両用灯具の制御装置。

【請求項2】

前記画像処理部は、前記画素値を照度に変換する処理を行い、
前記照度分布においてノイズが目立つ照度範囲に含まれるノイズが低減されるように、前記所定範囲が規定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項3】

前記画像処理部は、前記画素値を照度に変換する処理を行い、前記所定範囲は、前記画素値に対する前記照度の傾きが最大値をとる階調範囲であることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項4】

前記照度制御データを生成する処理は、前記中間画像データまたはそれから得られる画像データの画素値を閾値と比較する処理を含み、
前記所定範囲は、前記閾値に対応して規定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項5】

前記照度制御データを生成する処理は、前記中間画像データまたはそれから得られる画像データのコントラストを変化させる処理を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項6】

前記照度制御データを生成する処理は、前記中間画像データまたはそれから得られる画像データの画素値を階調反転する処理を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項7】

前記中間画像データを生成する処理は、前記初期画像データの画素値の下位Ｎビット（Ｎ≧１の整数）を丸める処理を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項8】

前記中間画像データを生成する処理は、前記初期画像データの画素値に１より小さい係数を乗算する処理を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項9】

前記画像処理部は、前記階調数を減ずる程度を、前記初期画像データに含まれるノイズの振幅に応じて変化させることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。

【請求項10】

請求項１から９のいずれかに記載の制御装置を備えることを特徴とする車両用灯具。

【請求項11】

車両用灯具の制御方法であって、
カメラで撮像した初期画像データに応じた中間画像データを生成するステップと、
前記中間画像データにもとづいて車両用灯具の照度分布を規定する照度制御データを生成するステップと、
を備え、
前記初期画像データの画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、前記中間画像データにおける実効的な階調数は、前記初期画像データにおける階調数よりも小さいことを特徴とする車両用灯具の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

夜間やトンネル内での安全な走行に車両用灯具が重要な役割を果たす。運転者による視認性を優先させて、車両前方を広範囲に明るく照射すると、自車前方に存在する先行車や対向車（以下、前方車という）の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。

【0003】

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、前方車や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光あるいは消灯するなどして、前方車の運転者や歩行者に与えるグレアを低減するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－０６４９６４号公報

【特許文献2】特開２０１２－２２７１０２号公報

【特許文献3】特開２００８－０９４１２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、視認性に優れた配光パターンを形成可能な車両用灯具の提供にある。また別の目的のひとつは、車載カメラにとって物標を認識しやすい配光パターンを形成可能な車両用灯具の提供にある。

【0006】

また、本発明者らは、車両前方をカメラで撮像し、撮像した画像データにもとづいて配光を制御する灯具について検討したところ、以下の課題を認識するに至った。通常、車両用灯具が使用されるのは主に夜間であるため、カメラが撮像すべき対象は暗い。

【0007】

暗い視野を、物体が認識可能な明るさで撮像するためには、カメラの感度を高める必要があるが、感度を高めるとＳ／Ｎ比が低下する。Ｓ／Ｎ比が低い画像データにもとづいて配光を制御すると、投影される配光パターンにノイズ成分の影響が現れ、視認性が低下するおそれがある。なおこの問題を当業者の一般的な認識と捉えてはならない。

【0008】

本発明はこうした状況においてされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ノイズの影響を低減した配光を形成可能な車両用灯具の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、カメラで撮像した画像にもとづいて配光パターンを生成可能であり、配光パターンの空間的な解像度と、配光パターンの更新速度の組み合わせの異なる複数の制御モードが切り替え可能である。

【0010】

本発明のある態様は、車両用灯具の制御装置、あるいは車両用灯具に関する。制御装置は、カメラで撮像した初期画像データを受け、初期画像データに応じた中間画像データを生成し、中間画像データにもとづいて車両用灯具の照度分布を規定する照度制御データを生成する画像処理部を備える。初期画像データの画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、中間画像データにおける実効的な階調数は、初期画像データにおける階調数よりも小さい。

【0011】

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。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様によれば、視認性に優れた配光パターンを形成でき、あるいは車載カメラにとって物標を認識しやすい配光パターンを形成できる。また本発明の別の態様によれば、ノイズの影響が低減された配光を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の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2】図２（ａ）～（ｃ）は、配光パターンの解像度を説明する図である。

【図3】図３（ａ）、（ｂ）は、異なる制御モードにおける配光パターンの生成を説明する図である。

【図4】図４（ａ）、（ｂ）は、異なる制御モードにおける車両用灯具の配光制御のタイムチャートである。

【図5】一実施例における複数の制御モードを説明する図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、複数のサブ領域に分割されたカメラ画像を示す図である。

【図7】図７（ａ）は、ローコントラスト制御を説明する図であり、図７（ｂ）は、ハイコントラスト制御を説明する図である。

【図8】光源ユニットの構成例を示す図である。

【図9】光源ユニットの別の構成例を示す図である。

【図10】第２の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11】図１１（ａ）～（ｃ）は、配光パターンの解像度を説明する図である。

【図12】図１０の車両用灯具における信号処理を説明する図である。

【図13】第１実施例に係る画像処理を説明する図である。

【図14】図１４（ａ）は、ローコントラスト制御を説明する図であり、図１４（ｂ）は、ハイコントラスト制御を説明する図である。

【図15】第２実施例に係る画像処理を説明する図である。

【図16】図１６（ａ）、（ｂ）は、第３実施例に係るコントラスト制御を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

はじめに、いくつかの代表的な実施の形態に係る車両用灯具の概要を説明する。
１． 本発明の一実施の形態は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、カメラで撮像した画像にもとづいて配光パターンを生成可能であり、配光パターンの空間的な解像度と、配光パターンの更新速度の組み合わせの異なる複数の制御モードが切り替え可能である。

【0015】

走行環境やユーザの好みに応じて適切な信号処理を行うことにより、適切な配光パターンを生成できる。

【0016】

一実施の形態において、車両用灯具は、カメラで撮像した画像にもとづいて配光パターンを生成する配光パターン発生器と、配光パターンに応じて車両前方を照射する光源ユニットと、配光パターンの空間的な解像度と、配光パターンの更新速度の組み合わせを適応的に制御するモードコントローラと、を備えてもよい。

【0017】

複数の制御モードは、相対的に高解像かつ低速で配光パターンを生成する第１モードと、相対的に低解像かつ高速で配光パターンを生成する第２モードと、を含んでもよい。
これにより、高価な高速処理可能なハードウェアが不要となる。あるいは、人間の眼は、高速に動く物は低解像度でしか認識できず、低速で動く物は高解像度で認識するという特性を有しており、人間の眼の特性にマッチした配光パターンを生成できる。

【0018】

制御モードは、走行環境に応じて適応的に選択されてもよい。あるいは制御モードは、運転者がマニュアルで選択してもよい。

【0019】

制御モードは、環境照度に応じて適応的に選択されてもよい。人間の眼は、明るい環境と暗い環境で、特性が変化する。そこで環境照度を考慮することで、視認性の高い配光パターンを提供できる。あるいはカメラは、感度一定の条件下では、明るい環境下と暗い環境下とでは、１フレームの露光時間が変化しうる。したがって環境照度を考慮することで、カメラの動作に応じた動作を提供できる。

【0020】

環境照度を、カメラで撮像した画像にもとづいて検出してもよい。カメラを、照度センサとしても利用することでハードウェアを減らすことができる。

【0021】

制御モードは、走行速度に応じて適応的に選択されてもよい。走行速度は、被照射物（照射対象）の移動速度の指標として利用してもよい。

【0022】

制御モードは、被照射物（照射対象）の速度に応じて適応的に選択されてもよい。

【0023】

制御モードは、カメラで撮像した画像の空間周波数にもとづいて適応的に選択されてもよい。制御モードは、カメラで撮像した画像に含まれる物体の移動速度にもとづいて適応的に選択されてもよい。

【0024】

制御モードは、自車の走行する道路の種類にもとづいて選択されてもよい。

【0025】

カメラで撮像した画像が複数のサブ領域に分割され、サブ領域毎に制御モードが設定されてもよい。相対的に明るいサブ領域と相対的に暗いサブ領域に分割してもよい。あるいは、物標の変位速度が相対的に速いサブ領域と、相対的に遅いサブ領域に分割してもよい。

【0026】

２． 本発明の一実施の形態は、車両用灯具の制御装置に関する。制御装置は、カメラで撮像した初期画像データを受け、初期画像データに応じた中間画像データを生成し、中間画像データにもとづいて車両用灯具の照度分布（配光パターン）を規定する照度制御データを生成する画像処理部を備える。初期画像データの画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、中間画像データにおける実効的な階調数は、初期画像データにおける階調数よりも小さい。

【0027】

配光パターンは、複数の個別領域（メッシュ）の集合として扱われ、各メッシュの照度は、初期画像データに含まれる対応する位置の画素の画素値にもとづいて決定される。ここで画素値にはノイズが重畳されるところ、ある特定の画素値の範囲にノイズが含まれると、配光パターンでノイズの影響が目立ってしまう場合がある。そこで初期画像データに含まれる画素のうち、最終的な照度分布においてノイズの影響が顕著となる画素に関しては、実効的な階調数を減ずることにより、カメラ由来のノイズの影響が低減された配光を形成できる。所定範囲に限って階調数を減ずることにより、ノイズが目立ちにくい画素については、元の高い階調数を維持できる。

【0028】

所定範囲は、ゼロから所定の上限値までであってもよい。あるいは所定範囲は、所定の下限値から最高階調値までであってもよい。所定範囲は複数でもよい。

【0029】

照度制御データを生成する処理は、中間画像データまたはそれから得られる画像データの画素値を閾値と比較する処理を含んでもよい。この場合、所定範囲を、閾値と対応付けて規定することにより、ノイズの影響を低減できる。

【0030】

照度制御データを生成する処理は、中間画像データまたはそれから得られる画像データのコントラストを変化させる処理を含んでもよい。コントラストを低下（あるいは高める）させることにより、暗部のノイズが増幅される場合がある。そこで暗部に対応付けた所定範囲において階調数を減ずることでノイズの影響を低減できる。

【0031】

照度制御データを生成する処理は、中間画像データまたはそれから得られる画像データの画素値を階調反転する処理を含んでもよい。この場合、中間画像データのうち、暗部ほど照度が高くなるため、暗部に含まれるノイズが照度分布の明るい領域において強調されることとなる。そこで所定範囲を暗部に対応付けて階調数を減ずることでノイズの影響を低減できる。

【0032】

画像処理部は、中間画像データの画素値を閾値と比較し、比較結果にもとづいて照度制御データを生成してもよい。隣接する複数の画素に着目したときに、ノイズを含む画素値が閾値を超えたり超えなかったりすると、照度制御データに与えるノイズの影響が顕著となる。この場合に、中間画像データの階調数を落とすことで、ノイズの影響を抑制できる。

【0033】

中間画像データを生成する処理は、初期画像データの画素値に１より小さい係数を乗算する処理を含んでもよい。

【0034】

中間画像データを生成する処理は、初期画像データの画素値の下位Ｎビット（Ｎ≧１の整数）を丸める処理を含んでもよい。

【0035】

画像処理部は、階調数を減ずる程度を、初期画像データに含まれるノイズの振幅に応じて変化させてもよい。温度など環境に依存してノイズの量が変化する場合があるため、状況に応じて適切にノイズの影響を減ずることができる。

【0036】

以上が車両用灯具の概要である。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、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。

【0037】

図１は、第１の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。車両用灯具システム１００は、車両用灯具２００、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０２、バッテリ１０４を備える。バッテリ１０４が発生するバッテリ電圧ＶＢＡＴは、車両用灯具２００に電源電圧として供給される。車両ＥＣＵ１０２と車両用灯具２００は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）などのプロトコルに準拠しており、通信可能となっている。車両ＥＣＵ１０２は、車両用灯具２００の点消灯を制御し、また、車速、ステアリングなどの車両の情報を車両用灯具２００に送信する。車両用灯具２００から車両ＥＣＵ１０２へは、フェイル信号などが送信可能となっている。

【0038】

車両用灯具２００は、カメラユニット２１０が撮像した画像（以下、カメラ画像ＩＭＧという）にもとづいて配光パターンＰＴＮを動的、適応的に制御可能に構成される。なお、このカメラ画像ＩＭＧは、動画を構成する１枚のフレームデータに相当する。カメラユニット２１０は、ひとつのカメラのみを含んでもよいし、解像度および／またはフレームレートの異なる複数のカメラを含んでもよい。カメラユニット２１０が複数のカメラを含む場合、カメラ画像ＩＭＧは、複数のカメラの出力データの総称として把握される。

【0039】

配光パターンＰＴＮは、車両用灯具２００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。車両用灯具２００は、配光パターンＰＴＮの生成に関して、複数の制御モードを適応的に切り替え可能である。複数の制御モードは、配光パターンＰＴＮの空間的な解像度と、配光パターンの更新速度（切替速度）の組み合わせが異なっている。

【0040】

配光パターンＰＴＮは、複数のメッシュ（領域）に分割され、同一メッシュの照度は一定となっている。配光パターンＰＴＮの空間的な解像度は、メッシュの細かさ（荒さ）に対応付けられる。

【0041】

図２（ａ）～（ｃ）は、配光パターンＰＴＮの解像度を説明する図である。図２（ａ）は、カメラ画像ＩＭＧの一例を示し、図２（ｂ）、（ｃ）は、図２（ａ）のカメラ画像ＩＭＧに対応する配光パターンＰＴＮの一例を示す図である。ここで説明の容易化のために、カメラ画像ＩＭＧから特定物標を抽出し、特定物標が存在する箇所のメッシュを遮光（すなわち照度ゼロ）とする例を説明する。特定物標は、眩惑すべきでない対象物であり、先行車９０４、対向車９０６、歩行者９０８が例示される。図２（ｂ）、（ｃ）において、遮光される領域にはハッチングが付されている。図２（ｂ）の配光パターンＰＴＮは図２（ｃ）の配光パターンより高解像度である。解像度が高い方が、より正確に特定物標の形状に即した遮光を実現できる。

【0042】

配光パターンＰＴＮの解像度をさらに高めれば、先行車９０４のリアウィンドウの部分のみ、あるいは対向車９０６のフロントウィンドウの部分のみ遮光し、ボディは積極的に照度を高めることも可能である。同様に歩行者９０８の顔の部分のみを遮光し、体の部分は積極的に照度を高めることも可能である。これによりグレアを防止しつつ、自車運転者の視認性を一層高めることができる。

【0043】

図１に戻り、車両用灯具２００の具体的な構成を説明する。車両用灯具２００は、カメラユニット２１０に加えて、コントロールユニット２２０および光源ユニット２３０を備える。なお図１ではカメラユニット２１０は、車両用灯具２００に内蔵されているが、車両側に設けられてもよい。

【0044】

コントロールユニット２２０は、配光パターン発生器２２２とモードコントローラ２２４を含む。コントロールユニット２２０は灯具ＥＣＵとも称される。配光パターン発生器２２２は、カメラ画像ＩＭＧにもとづいて配光パターンＰＴＮを生成する。コントロールユニット２２０はデジタルプロセッサで構成することができ、たとえばＣＰＵや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。

【0045】

光源ユニット２３０は、配光パターン発生器２２２から配光パターンＰＴＮを指示するデータを受け、車両前方に配光パターンＰＴＮに応じた照度分布を形成可能に構成される。光源ユニット２３０の構成は特に限定されず、たとえば、ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体光源と、半導体光源を駆動して点灯させる点灯回路と、を含みうる。光源ユニット２３０は、配光パターンＰＴＮに応じた照度分布の形成のために、たとえばＤＭＤ（Digital Mirror Device）や液晶デバイスなどの、マトリクス型のパターン形成デバイスを含んでもよい。

【0046】

モードコントローラ２２４は、配光パターンＰＴＮの空間的な解像度と、配光パターンＰＴＮの更新速度（フレームレート）の組み合わせ、すなわち配光パターン発生器２２２の制御モードを適応的に制御する。

【0047】

以上が車両用灯具２００の基本構成である。続いてその動作を説明する。

【0048】

図３（ａ）、（ｂ）は、異なる制御モードにおける配光パターンＰＴＮの生成を説明する図である。図３（ａ）に示す制御モードにおける配光パターンＰＴＮの更新周期Ｔｓ１は、図３（ｂ）に示す制御モードの更新周期Ｔｓ２よりも短い。図３（ａ）に示す制御モードにおける配光パターンＰＴＮの解像度は、図３（ｂ）に示す制御モードの解像度よりも低い。

【0049】

図４（ａ）、（ｂ）は、異なる制御モードにおける車両用灯具２００の配光制御のタイムチャートである。図４（ａ）は、解像度を優先した制御モードを示す。カメラ画像ＩＭＧは、所定のフレーム周期ＴＦごとに生成される。コントロールユニット２２０は、複数フレームに１回、カメラ画像ＩＭＧを受信し、受信したカメラ画像ＩＭＧにもとづいた画像処理によって配光パターンＰＴＮを生成する。ひとつのカメラ画像ＩＭＧから、ひとつの高解像度の配光パターンＰＴＮを生成するのに要する処理時間ＴＰは、フレーム周期ＴＦよりも長い。配光パターンＰＴＮの更新周期ＴＳは、処理時間ＴＰによる制約を受けることになる。

【0050】

図４（ｂ）は、更新速度を優先した制御モードを示す。コントロールユニット２２０は、フレームごとにカメラ画像ＩＭＧを受信し、受信したカメラ画像ＩＭＧにもとづいた画像処理によって配光パターンＰＴＮを生成する。ひとつのカメラ画像ＩＭＧから、ひとつの低解像度の配光パターンＰＴＮを生成するのに要する処理時間ＴＰは、フレーム周期ＴＦよりも短い。

【0051】

図５は、一実施例における複数の制御モードを説明する図である。横軸は配光パターンＰＴＮの更新速度（更新周期の逆数）を、縦軸は解像度を表す。配光パターン発生器２２２は、少なくとも第１モードＭＯＤＥ１と第２モードＭＯＤＥ２が切り替え可能となっている。第１モードＭＯＤＥ１では、相対的に高解像かつ低速で配光パターンＰＴＮが生成され、第２モードＭＯＤＥ２では、相対的に低解像かつ高速で配光パターンＰＴＮが生成される。

【0052】

上述のようにコントロールユニット２２０は、マイコンやＣＰＵなどのプロセッサで実装することができる。配光パターン発生器２２２の演算量は、配光パターンＰＴＮの解像度が高いほど増加し、また配光パターンＰＴＮの更新速度が高いほど増加する。

【0053】

図５では、最高解像度と最高更新速度に対応する領域９１０で配光パターンＰＴＮを生成するためには、プロセッサに要求される演算パワーは非常に高くなるが、一般に高速なプロセッサは高価であり、コストの観点から車両用灯具に搭載することが難しい場合も多い。逆に言えば、プロセッサの演算パワーがそれほど高くない場合、解像度と更新速度はトレードオフの関係にあると言える。このようなハードウェアの制約が存在する場合には、配光パターン発生器２２２の動作領域を、図５の領域９１２に制限すればよい。これによりプロセッサに要求される演算パワーを低くできるため、高価なＣＰＵ等が不要となり、安価なプロセッサの採用が可能となる。

【0054】

領域９１２の内側において、第１モードＭＯＤＥ１、第２モードＭＯＤＥ２に加えて、それらの中間的な第３モードＭＯＤＥ３をサポートしてもよい。さらには、低解像度、低更新速度の組み合わせである第４モードＭＯＤＥ４をサポートしてもよい。

【0055】

第１モードＭＯＤＥ１と第２モードＭＯＤＥ２をサポートすることにより、以下の効果も享受できる。人間の眼は、高速に動く物は低解像度でしか認識できず、低速で動く物は高解像度で認識するという特性を有している。したがって、第１モードＭＯＤＥ１と第２モードＭＯＤＥ２を切替え可能とすることで、人間の眼の生物学的な特性にマッチした配光パターンを生成できる。

【0056】

続いて、制御モードの切り替えについて説明する。制御モードは、走行環境に応じて適応的に選択することが望ましい。具体的には、以下の３つのパラメータのうち、少なくともひとつにもとづいて選択することができ、あるいは複数のパラメータを複合的に考慮することにより、選択することができる。

【0057】

１． 周囲の明るさ（環境照度）
第１のパラメータは周囲の明るさである。ヘッドライトを点灯すべき環境下であっても、周囲の明るさは大きく異なる。たとえば夕方や早朝は、夜間よりも明るい。また同じ夜間であっても、街灯が多い市街地は、街灯の少ない郊外よりも明るい。またトンネル内でも、照明の個数や輝度によって明るさは大きく異なる。

【0058】

人間の眼は、分解能が低いが感度が高い桿体細胞と、分解能が高いが感度が低い錐体細胞を有しており、明るい環境下では錐体細胞が活性化し、暗い環境下では桿体細胞が活性化することが知られている。つまり人間の眼は、暗い環境下では分解能が低下するため、配光パターンＰＴＮを高解像度で制御しても、それを認識できないと言える。

【0059】

そこでモードコントローラ２２４は、周囲の明るさに応じて、明るいほど高解像度の制御モードを選択し、暗くなるに従い、より低解像度の制御モードを選択してもよい。図５の第１モードＭＯＤＥ１～第３モードＭＯＤＥ３が選択可能である場合、周囲が明るい状況では第１モードＭＯＤＥ１を選択し、暗くなるにしたがい、第３モードＭＯＤＥ３、第２モードＭＯＤＥ２を選択してもよい。

【0060】

周囲の明るさを測定するために、図１に示すように車両用灯具２００に、環境照度を測定する照度センサ２４０を設けてもよい。モードコントローラ２２４は、環境照度に応じて、適切な解像度を有する制御モードを選択してもよい。

【0061】

照度センサ２４０に代えて、カメラユニット２１０を照度センサとして利用してもよい。カメラ画像ＩＭＧは環境照度の情報を含んでいる。そこでモードコントローラ２２４は、カメラ画像ＩＭＧに演算処理を施すことにより、環境照度を推定してもよい。たとえばカメラ画像ＩＭＧの複数の画素の値（画素値）の平均をとることにより、環境照度を推定してもよい。あるいは、カメラ画像ＩＭＧのうち車両用灯具２００の出射光が照射されない領域の画素値を抽出して、その画素値から環境照度を推定してもよい。カメラ画像ＩＭＧから環境照度を推定することにより、照度センサを省略できる。

【0062】

２． 被照射物と自車の相対速度
第２のパラメータは、被照射物（物標）と自車の相対速度である。ここでの被照射物は、車両、道路標識、歩行者、路面、デリニエータ、街灯などを含む。言い換えれば、自車前方の視野の時間周波数に応じて制御モードを選択してもよい。すなわち、被照射物の自車に対する相対速度が高速である場合には、更新速度の高い制御モードを選択し、相対速度が低速になるにしたがい更新速度の低い制御モードを選択してもよい。図５の第１モードＭＯＤＥ１～第３モードＭＯＤＥ３が選択可能である場合、相対速度が高い状況では第２モードＭＯＤＥ２を選択し、遅くなるにしたがい、第３モードＭＯＤＥ３、第１モードＭＯＤＥ１を選択してもよい。

【0063】

たとえばモードコントローラ２２４は、カメラ画像ＩＭＧに含まれる被照射物の変位速度にもとづいて、制御モードを切り替えてもよい。これにより被照射物と自車の相対速度を反映した制御が可能となる。

【0064】

あるいは自車の走行速度が速いとき相対速度は速くなり、自車の走行速度が遅いとき相対速度は遅くなる傾向がある。そこで配光パターン発生器２２２は、自車の走行速度にもとづいて制御モードを切り替えてもよい。

【0065】

３． 被照射物の形状、配置
第３のパラメータは、被照射物（あるいは物標）の形状や配置の細かさであり、言い換えれば自車前方の視野の空間周波数である。視野の空間周波数が高い場合には、解像度の高い制御モードを選択し、空間周波数が低くなるにしたがって、解像度の低い制御モードを選択してもよい。図５の第１モードＭＯＤＥ１～第３モードＭＯＤＥ３が選択可能である場合、空間周波数が高い状況では第１モードＭＯＤＥ１を選択し、低くなるにしたがい、第３モードＭＯＤＥ３、第２モードＭＯＤＥ２を選択してもよい。

【0066】

自車前方の視野の空間周波数は、カメラ画像ＩＭＧから計算してもよい。モードコントローラ２２４は、画像データをフーリエ解析し、空間周波数を計算してもよい。

【0067】

モードコントローラ２２４は、第１～第３のパラメータそれぞれを直接あるいは間接的に取得して、制御モードを選択してもよいが、第１～第３のパラメータは、走行環境から推定することも可能である。そこでモードコントローラ２２４は走行環境にもとづいて、制御モードを選択してもよい。

【0068】

一実施例において、制御モードを、自車が走行する道路の種別に応じて選択してもよい。道路の種別は、市街地、郊外、高速道路、トンネルなどで区分してもよい。道路の種別の判定は、カーナビゲーションシステムからの情報にもとづいて行ってもよいし、車速、ステアリングなどの自車情報にもとづいて行ってもよいし、カメラユニット２１０が撮像した画像にもとづいて行ってもよい。

【0069】

第１のパラメータに着目すると、市街地は相対的に明るく、高解像度で物体を認識できため、第１モードＭＯＤＥ１あるいは第３モードＭＯＤＥ３を選択してもよい。反対に郊外は相対的に暗く、人間の眼は低解像度でしか物体を認識できないため、第２モードＭＯＤＥ２あるいは第３モードＭＯＤＥ３を選択してもよい。

【0070】

第２のパラメータに着目すると、市街地では走行速度が遅くなり、被照射物と自車の相対速度は遅くなる傾向があるため、第１モードＭＯＤＥ１あるいは第３モードＭＯＤＥ３を選択してもよい。反対に高速道路や郊外では走行速度が速くなり、被照射物と自車の相対速度は速くなる傾向があるため、第２モードＭＯＤＥ２あるいは第３モードＭＯＤＥ３を選択してもよい。

【0071】

第３のパラメータに着目すると、市街地では歩行者や道路標識などの相対的に小さい物標が多数存在しうることから、空間周波数が高い傾向があるため、第１モードＭＯＤＥ１あるいは第３モードＭＯＤＥ３を選択してもよい。一方、高速道路や郊外では歩行者や道路標識が相対的に少なくなることから空間周波数が低い傾向があるため、第２モードＭＯＤＥ２あるいは第３モードＭＯＤＥ３を選択してもよい。

【0072】

これまではひとつの配光パターンを、同一の制御モードで生成する場合を説明したが、その限りでなく、ひとつのカメラ画像ＩＭＧを複数のサブ領域に分割し、サブ領域ごとに最適な制御モードを選択してもよい。

【0073】

図６（ａ）、（ｂ）は、複数のサブ領域に分割されたカメラ画像ＩＭＧを示す図である。図６（ａ）では、カメラ画像ＩＭＧは上下に２分割される。図６（ｂ）では、カメラ画像ＩＭＧは中央と、上下、左右で５分割される。

【0074】

サブ領域ごとに、自車前方の視野の明るさ（第１パラメータ）、時間周波数（第２パラメータ）、空間周波数（第３パラメータ）の傾向は大きくことなる。したがって、複数のサブ領域に分割することにより、より適切な制御が可能となる。

【0075】

図６（ａ）の分割パターンにおいては、上側のサブ領域ＳＲ１は下側のサブ領域ＳＲ１よりも遠方の被照射物を含みうるため、変位速度が遅い、すなわち時間周波数が低い傾向にある。また遠方の物体は、近い物体よりも小さく見えるため、空間周波数が高い傾向にある。したがって上側のサブ領域ＳＲ１では解像度を優先したモードを使用し、下側のサブ領域ＳＲ２では更新速度を優先したモードを使用してもよい。

【0076】

図６（ｂ）の分割パターンにおいては、中央のサブ領域ＳＲ１は消失点を含んでおり、他のサブ領域ＳＲ２～ＳＲ５よりも遠方の被照射物を含みうるため、変位速度が遅い、すなわち時間周波数が低い傾向があり、空間周波数が高い傾向にある。そこでサブ領域ＳＲ１は解像度を優先したモードを使用してもよい。

【0077】

一方、左右のサブ領域ＳＲ２，ＳＲ３は、対向車あるいは自車を追い越す車両が現れる可能性が高く、これらの物標は高速に変位する傾向にある。そこでサブ領域ＳＲ２，ＳＲ３では更新速度を優先したモードを使用してもよい。

【0078】

なお分割パターンを、走行道路の種類や、自車の車速などに応じて適応的に切替えてもよい。

【0079】

続いて、配光パターン発生器２２２における画像処理について説明する。
最も簡易には、配光パターン発生器２２２はカメラ画像ＩＭＧにもとづいて特定の物標を検出し、検出された物標の部分を遮光する制御を行ってもよい。

【0080】

より高度には、配光パターン発生器２２２は、配光パターンＰＴＮの各メッシュの照度を、そのメッシュに対応するカメラ画像ＩＭＧの画素の値（画素値）にもとづいて変化させてもよい。これをコントラスト制御と称する。図６（ａ）、（ｂ）は、コントラスト制御を説明する図である。横軸はカメラ画像の画素値を、縦軸は対応するメッシュの照度を表す。

【0081】

図７（ａ）は、ローコントラスト制御を説明する図である。ローコントラスト制御では、被照射物の明るさ、言い換えれば画素値に応じて、明るい物体ほど照度を低く、暗い物体ほど照度を高く設定する。これにより、暗い部分と明るい部分の明暗差が小さくなり、特に暗い部分の視認性を高めることができる。なお、右肩下がりの直線が実線の他、破線で示すように右肩下がりの階段状の離散的な制御を行ってもよいし、一点鎖線で示すようなカーブに沿った制御を行ってもよい。あるいは各メッシュの画素値が所定の目標値に近づくように、フィードバック制御によってメッシュの照度を調節してもよい。

【0082】

図７（ｂ）は、ハイコントラスト制御を説明する図である。ハイコントラスト制御では、被照射物の明るさに応じて、明るい物体ほど照度を高く、暗い物体ほど照度を低く設定する。これにより、暗い部分と明るい部分の明暗差が大きくなる。明暗差の大きい視野は、人間の眼が、瞬間的に物体の位置や形状をしやすいという利点がある。右肩上がりの直線にもとづく制御のほか、破線で示すように右肩上がりの階段状の制御を行ってもよいし、一点鎖線で示すようなカーブに沿った制御を行ってもよい。

【0083】

続いて光源ユニット２３０の構成例について説明する。図８は、光源ユニット２３０の構成例を示す図である。図８の光源ユニット２３０Ａは、光源２３２、点灯回路２３４、パターニングデバイス２３６を含む。そのほか、光源ユニット２３０Ａは、図示しない反射光学系や透過光学系を含んでもよい。

【0084】

光源２３２は、ＬＥＤやＬＤなどの高輝度な半導体光源が好適である。点灯回路２３４は、光源２３２に、安定化された駆動電流（ランプ電流）を供給し、光源２３２を所定の輝度で発光させる。光源２３２の出射光は、パターニングデバイス２３６に入射する。

【0085】

パターニングデバイス２３６は、ＤＭＤあるいは液晶パネルが利用可能である。ＤＭＤは反射角が個別に制御可能なマイクロミラーのアレイであり、マイクロミラーごとに実効的な反射率が多階調で制御可能となっている。液晶パネルは透過率が個別に制御可能な画素のアレイであり、画素ごとに透過率が多階調で制御可能となっている。

【0086】

図９は、光源ユニット２３０の別の構成例を示す図である。図９の光源ユニット２３０Ｂは、スキャン式の灯具であり、光源２３２、点灯回路２３４および走査光学系２３８を含む。走査光学系２３８は、光源２３２の出射ビームを走査可能に構成される。たとえば走査光学系２３８は、モータ２３９ａと、モータ２３９ａの回転軸に取り付けられたリフレクタ（ブレード）２３９ｂと、を含んでもよい。モータ２３９ａが回転すると、リフレクタ２３９ｂの反射面と出射ビームがなす角度が変化し、それにともなって走査ビームＢＭＳＣＡＮが走査される。走査ビームＢＭＳＣＡＮの光路上には、透過系あるいは反射系の投影光学系２３５が設けられてもよい。

【0087】

以上、本発明の一側面について、第１の実施の形態をもとに説明した。続いて第１の実施の形態に関連する変形例を説明する。

【0088】

（変形例１）
実施の形態では、モードコントローラ２２４によって制御モードを適応的に切替えたが、制御モードを運転者が手動で選択可能としてもよい。人間の眼の細胞の特性は個人差が存在し、また、好ましいと感じる配光パターンにも個体差が存在する。そこで運転者に、制御モードを選択する自由を提供することにより、個々の運転者にとって適切な配光パターンを実現できる。

【0089】

（変形例２）
制御モードを自動制御する際に参照するパラメータを、運転者が入力できるようにしてもよい。これにより、運転者ごとに適切な制御モードの切替えを提供できる。

【0090】

（変形例３）
実施の形態では、コントロールユニット２２０のハードウェアの処理速度の制約を考慮したが、その限りではなく、コントロールユニット２２０は、図５において最高解像度、最高更新速度に対応する領域９１０において動作可能であってもよい。この場合であっても、本発明の利益を享受できる。

【0091】

（変形例４）
実施の形態では、主として運転者の視認性に主眼を置いた処理を説明したが、その限りでない。自動運転や半自動運転では、車載カメラによる物標認識が重要であるから、車載カメラにとって、物標認識がしやすいように、制御モードを適応的に切りかえてもよい。

【0092】

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の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。車両用灯具システム１００は、車両用灯具２００、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０２、バッテリ１０４を備える。バッテリ１０４が発生するバッテリ電圧ＶＢＡＴは、車両用灯具２００に電源電圧として供給される。車両ＥＣＵ１０２と車両用灯具２００は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）などのプロトコルに準拠しており、通信可能となっている。車両ＥＣＵ１０２は、車両用灯具２００の点消灯を制御し、また、車速、ステアリングなどの車両の情報を車両用灯具２００に送信する。車両用灯具２００から車両ＥＣＵ１０２へは、フェイル信号などが送信可能となっている。

【0093】

車両用灯具２００は、カメラユニット２１０が撮像した画像（以下、初期画像データＩＭＧ１という）にもとづいて配光パターンＰＴＮを動的、適応的に制御可能に構成される。なお、この初期画像データＩＭＧ１は、動画を構成する１枚のフレームデータに相当する。カメラユニット２１０は、ひとつのカメラのみを含んでもよいし、解像度および／またはフレームレートの異なる複数のカメラを含んでもよい。カメラユニット２１０が複数のカメラを含む場合、初期画像データＩＭＧ１は、複数のカメラの出力データの総称として把握される。

【0094】

配光パターンＰＴＮは、車両用灯具２００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。車両用灯具２００は、配光パターンＰＴＮの生成に関して、コントロールユニット（制御装置）２２０および光源ユニット２３０を備える。コントロールユニット２２０は灯具ＥＣＵとも称される。

【0095】

配光パターンＰＴＮは、複数のメッシュ（個別領域）に分割され、同一メッシュの照度は一定となっている。配光パターンＰＴＮの空間的な解像度は、メッシュの細かさ（荒さ）に対応付けられる。その限りでないが、たとえば配光パターンの解像度は、ＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００）、ＦＨＤ（１９２０×１０８０）、ＦＷＸＧＡ（１３６６×７６８あるいは１２８０×７２０）、ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）、ＷＸＧＡ（１２８０×８００）、ＷＶＧＡ（８００×４８０）、ＶＧＡ（６４０×４８０）、ＱＶＧＡ（３２０×２４０）のいずれかであってもよい。あるいはさらに粗い解像度であってもよいし、より高精細な４Ｋや８Ｋ相当の解像度を有してもよい。

【0096】

図１１（ａ）～（ｃ）は、配光パターンＰＴＮを説明する図である。図１１（ａ）は、初期画像データＩＭＧ１の一例を示し、図１１（ｂ）、（ｃ）は、図１１（ａ）の初期画像データＩＭＧ１に対応する配光パターンＰＴＮの一例を示す図である。ここで説明の容易化のために、初期画像データＩＭＧ１から特定物標を抽出し、特定物標が存在する箇所のメッシュを遮光（すなわち照度ゼロ）とする例を説明する。特定物標は、眩惑すべきでない対象物であり、先行車９０４、対向車９０６、歩行者９０８が例示される。図１１（ｂ）、（ｃ）において、遮光される領域にはハッチングが付されている。図１１（ｂ）の配光パターンＰＴＮは図１１（ｃ）の配光パターンより高解像度である。解像度が高い方が、より正確に特定物標の形状に即した遮光を実現できる。

【0097】

配光パターンＰＴＮの解像度をさらに高めれば、先行車９０４のリアウィンドウの部分のみ、あるいは対向車９０６のフロントウィンドウの部分のみ遮光し、ボディは積極的に照度を高めることも可能である。同様に歩行者９０８の顔の部分のみを遮光し、体の部分は積極的に照度を高めることも可能である。これによりグレアを防止しつつ、自車運転者の視認性を一層高めることができる。

【0098】

図１０に戻り、車両用灯具２００の具体的な構成を説明する。車両用灯具２００は、カメラユニット２１０に加えて、コントロールユニット２２０および光源ユニット２３０を備える。なお図１０ではカメラユニット２１０は、車両用灯具２００に内蔵されているが、車両側に設けられてもよい。

【0099】

コントロールユニット２２０は、車両用灯具２００を統合的に制御する。コントロールユニット２２０は、画像処理部２２１や、図示しないその他の処理部を含む。画像処理部２２１は、デジタルプロセッサで構成することができ、たとえばＣＰＵや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。

【0100】

前処理部２２６は、カメラユニット２１０が撮像した初期画像データＩＭＧ１を受け、初期画像データＩＭＧ１に応じた中間画像データＩＭＧ２を生成する。

【0101】

初期画像データＩＭＧ１の画素のうち、画素値が所定範囲ＲＮＧに含まれる画素に関して、中間画像データＩＭＧ２における実効的な階調数は、初期画像データＩＭＧ１における階調数よりも小さい。本実施の形態では簡単のためにモノクロ画像を考えるが、カラー画像であってもよい。前処理部２２６は、初期画像データＩＭＧ１から中間画像データＩＭＧ２を生成する際に、解像度を低下する処理を行ってもよい。

【0102】

配光パターン発生器２２２は、中間画像データＩＭＧ２にもとづいて車両用灯具２００の照度分布（配光パターンＰＴＮ）を規定する照度制御データを生成する。中間画像データＩＭＧ２にもとづく配光パターンＰＴＮの生成方法は特に限定されないが、配光パターンＰＴＮに含まれる個別領域（メッシュ）の照度は、中間画像データＩＭＧ２の対応する画素の値（画素値）にもとづいている。

【0103】

光源ユニット２３０は、配光パターン発生器２２２から配光パターンＰＴＮを指示する照度制御データを受け、車両前方に配光パターンＰＴＮに応じた照度分布を形成可能に構成される。光源ユニット２３０の構成は特に限定されず、たとえば、ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体光源と、半導体光源を駆動して点灯させる点灯回路と、を含みうる。光源ユニット２３０は、配光パターンＰＴＮに応じた照度分布の形成のために、たとえばＤＭＤ（Digital Mirror Device）や液晶デバイスなどの、マトリクス型のパターン形成デバイスを含んでもよい。

【0104】

以上が車両用灯具２００の構成である。続いてその動作を説明する。図１２は、図１０の車両用灯具２００における信号処理を説明する図である。図１２では、説明の簡潔化のために、画像データを一次元に簡素化して示す。階調数の低減処理の対象となる所定範囲ＲＮＧにはハッチングが付されている。この例では、画素値０～１１の１２階調分が所定範囲ＲＮＧとなっている。中間画像データＩＭＧ２を参照すると、所定範囲ＲＮＧの実効的な階調数は３階調となっている。

【0105】

もとの初期画像データＩＭＧ１には、ノイズＮがランダムに含まれている。このノイズのうち、所定範囲ＲＮＧに含まれるノイズは、階調数を減ずることにより除去することができる。

【0106】

なお階調数を減ずる処理は、下位の数ビットを丸める（切り上げあるは切り下げる処理）であってもよい。図１２の例では、下位２ビットをゼロとすることにより、丸め処理が行われている。下位何ビットを丸めるか、言い換えればどの程度階調数を減ずるかは、ノイズＮの振幅およびノイズＮが最終的な配光パターンに与える影響を考慮して規定すればよい。そこで画像処理部２２１は、階調数を減ずる程度を、初期画像データＩＭＧ１に含まれるノイズの振幅（言い換えればＳ／Ｎ比）に応じて変化させてもよい。

【0107】

以上が車両用灯具２００の動作である。この車両用灯具２００によれば、初期画像データＩＭＧ１に含まれる画素のうち、最終的な照度分布においてノイズの影響が顕著となる画素に関しては、実効的な階調数を減ずることにより、カメラ由来のノイズの影響が低減された配光を形成できる。またハッチングを付した所定範囲ＲＮＧに限って階調数を減ずることにより、ノイズが目立ちにくいそれ以外の範囲の画素については、元の高い階調数を維持できる。

【0108】

本発明は、図１０のブロック図や回路図から把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。

【0109】

配光パターン発生器２２２における画像処理と、中間画像データの生成の関係について、いくつかの実施例を参照しながら詳細に説明する。

【0110】

（第１実施例）
図１３は、第１実施例に係る画像処理を説明する図である。最も簡易には、配光パターン発生器２２２は初期画像データＩＭＧ１にもとづいて特定の物標を検出し、検出された物標の部分を遮光（もしくは減光）する制御を行ってもよい。たとえば、遮光すべき物体としては、対向車、先行車、街灯や電子掲示板などの発光体などが例示される。対向車、先行車はグレア抑制の観点から遮光が要請され、街灯や電子掲示板などの発光体は、そもそも前照灯を照射しても意味がない。

【0111】

そこで画像処理部２２１は、初期画像データＩＭＧ１のうち、画素値が所定の閾値ＴＨを超える画素に関しては、発光体が存在する蓋然性が高い範囲と判定し、遮光（あるいは減光）する制御を行ってもよい。

【0112】

このような制御を行う場合、初期画像データＩＭＧ１の画素値が閾値ＴＨの近傍にあるときに、ノイズが重畳された画素値が、閾値ＴＨとクロスすることになり、ランダムなノイズに応じて遮光領域が形成されてしまう。この様子は、図１３の上から３段目の配光パターンに示される。

【0113】

そこで所定範囲ＲＮＧおよび所定範囲ＲＮＧ内における中間画像データの階調数を、ノイズの振幅および閾値ＴＨと対応付けて規定することにより、ノイズの影響を低減できる。この様子は、図１３の上から４段目の配光パターンに示される。

【0114】

（第２実施例）
配光パターン発生器２２２は、初期画像データＩＭＧ１にもとづいて、車両前方視野のコントラストを低下させる、あるいはコントラストを高める処理を行ってもよい。ここでのコントラストとは、暗部と明部の明るさの比として把握される。

【0115】

より詳しくは、コントラストを低下させるためには、暗い部分（反射率の低い部分）の照度を高め、反対に明るい部分の照度を低下させればよく、言い換えれば被照射物の明るさに応じて、明るい物体ほど照度を低く、暗い物体ほど照度を高く設定する。すなわち、配光パターンの各個別領域について、初期画像データＩＭＧ１の対応する画素の画素値が低いほど、照度を高め、画素値が高いほど照度を低く設定すればよい。本明細書において、この処理をローコントラスト制御という。

【0116】

図１４（ａ）は、ローコントラスト制御を説明する図である。これにより、暗い部分と明るい部分の明暗差が小さくなり、特に暗い部分の視認性を高めることができる。なお、右肩下がりの直線が実線の他、破線で示すように右肩下がりの階段状の離散的な制御を行ってもよいし、一点鎖線で示すようなカーブに沿った制御を行ってもよい。あるいは各メッシュの画素値が所定の目標値に近づくように、フィードバック制御によってメッシュの照度を調節してもよい。

【0117】

反対にコントラストを高めるためには、暗い部分（反射率の低い部分）の照度を低く、反対に明るい部分の照度を高めればよく、言い換えれば被照射物の明るさに応じて、明るい物体ほど照度を高く、暗い物体ほど照度を低く設定する。すなわち、配光パターンの各個別領域について、初期画像データＩＭＧ１の対応する画素の画素値が低いほど、照度を低く、画素値が高いほど照度を高く設定すればよい。本明細書においてこの処理を高コントラスト処理という。図１４（ｂ）は、ハイコントラスト制御を説明する図である。ハイコントラスト制御では、これにより、暗い部分と明るい部分の明暗差が大きくなる。明暗差の大きい視野は、人間の眼が、瞬間的に物体の位置や形状をしやすいという利点がある。右肩上がりの直線にもとづく制御のほか、破線で示すように右肩上がりの階段状の制御を行ってもよいし、一点鎖線で示すようなカーブに沿った制御を行ってもよい。

【0118】

図１５は、第２実施例に係る画像処理を説明する図である。ここでは図１４（ａ）に示すローコントラスト制御を、階調反転によって実現する場合を説明する。たとえば最大階調をＭＡＸ、ある画素の画素値をＸとするとき、反転された階調Ｙは以下の式で与えられる。
Ｙ＝ＭＡＸ－Ｘ

【0119】

初期画像データＩＭＧ１について直接階調反転を行うと、低階調が照射分布の高階調領域に移動する。したがって、初期画像データＩＭＧ１の低階調に含まれるノイズが、照度の高い領域に含まれることになり、目立ってしまう（図１５の右上の丸めなし）。具体的には配光パターンの明るい領域内に、ノイズにより暗くなるスポットが含まれることになり、視認性が低下するおそれがある。

【0120】

そこで初期画像データＩＭＧ１をそのまま階調反転するのではなく、初期画像データＩＭＧ１において低階調の範囲（０～Ａ）において画素値を丸めて中間画像データＩＭＧ２を生成し、中間画像データＩＭＧ２を階調反転することで、照度の高い領域のノイズを低減できる（図１５の右下の丸めあり）。

【0121】

まとめると以下の技術的思想を導くことができる。すなわち画像処理部２２１は、照度分布でノイズが目立つ照度範囲に含まれるノイズが低減されるように、所定範囲ＲＮＧを規定すればよい。画素値をＸ、それに対応する照度をＹとするとき、それの関係が任意の関数で表されるとする。
Ｙ＝ｆ（Ｘ）
このとき、照度分布にノイズが含まれる場合に、そのノイズが目立つ照度範囲の上限値をＹＭＡＸ，下限値をＹＭＡＸとする。ＹＭＡＸ、ＹＭＩＮに対応する画素値ＸＭＡＸ、ＸＭＩＮは以下の式で与えられる。
ＸＭＡＸ＝ｆ－１（ＹＭＡＸ）
ＸＭＩＮ＝ｆ－１（ＹＭＩＮ）
ｆ－１は、関数ｆの逆関数である。そこで、所定範囲の上限および下限を、ＸＭＡＸとＸＭＩＮで規定すればよい。なお、ＸＭＡＸ＞ＸＭＩＮの場合もあり得るし、ＸＭＡＸ＜ＸＭＩＮの場合もあり得る。

【0122】

（第３実施例）
コントラスト制御の別の例を説明する。図１６（ａ）、（ｂ）は、第３実施例に係るコントラスト制御を説明する図である。図１６（ａ）は、物体の反射率（％）と明るさの関係を示し、被写体に依存しない一定の照度で照射した場合、（i）で示すように物体の明るさと反射率は比例する。いわゆる画像処理の分野におけるハイコントラスト画像とは、（ii）に示すような階調分布を有し、ローコントラスト画像とは、（iii）に示すような階調分布を有する場合がある。

【0123】

図１６（ｂ）は、物体の反射率と照度（正規化した相対値）の関係を示す。物体の反射率は画素値と読み替えてもよい。ハイコントラスト制御あるいはローコントラスト制御いずれの場合も、反射率が低い領域において、反射率－照度特性の傾きが大きい。このことは、画素値の低階調領域におけるノイズの振幅が増幅されることを意味する。このことから図１６（ａ）に示すようなコントラスト制御を行う場合には、低階調領域を、所定範囲ＲＮＧとして丸め処理を行い、中間画像データＩＭＧ２を生成するとよい。

【0124】

まとめると以下の技術的思想を導くことができる。すなわち画像処理部２２１は、画素値から照度に変換（写像）する際に、ノイズの振幅が増幅される階調範囲が存在する場合に、その階調範囲を、所定範囲ＲＮＧを規定すればよい。

【0125】

画素値をＸ、それに対応する照度をＹとするとき、それの関係が任意の関数で表されるとする。
Ｙ＝ｆ（Ｘ）
ノイズの増幅率が高い範囲は、関数ｆ（Ｘ）の傾きが大きい範囲であり、微分関数ｆ’（Ｘ）の絶対値が大きい範囲に相当する。そこで、傾き｜ｆ’（Ｘ）｜の最大値を与える画素値をＸＭＡＸとするとき、画素値ＸＭＡＸを含むように、所定範囲ＲＮＧを規定すればよい。

【0126】

以上、本発明の一側面について、第２の実施の形態をもとに説明した。続いて第２の実施の形態に関連する変形例を説明する。

【0127】

（変形例１）
実施の形態では、主として運転者からみたときのノイズ対策について説明したが、その限りでない。自動運転や半自動運転では、車載カメラによる物標認識が重要であるから、車載カメラにとって好ましくないノイズが低減されるように、丸め処理を行うべき所定範囲ＲＮＧを決定してもよい。

【0128】

（変形例２）
実施の形態では、配光パターンの明るい領域内に、ノイズにより暗くなるスポットが含まれると視認性が低下する場合を説明したがその限りでない。人間の眼は、明るい領域の輝度変化よりも、暗い領域における輝度変化の方に敏感である。この観点からみると、配光パターンの暗い領域内に、ノイズにより明るくなるスポットが含まれると、不快な場合もあり得る。したがってこの場合には、照度の暗い階調内に含まれるノイズが低減されるように、所定範囲ＲＮＧを規定すればよい。

【0129】

（変形例３）
実施の形態では、階調数を減ずる丸め処理として、ビットの切り捨て（切り上げ）を説明したがその限りでない。所定範囲ＲＮＧに含まれる画素値については、１より小さい係数を乗算することにより、実質的な階調数を減らしてもよい。この処理は所定範囲ＲＮＧが、低階調領域である場合に有効である。

【0130】

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0131】

１００…車両用灯具システム、１０２…車両ＥＣＵ、１０４…バッテリ、２００…車両用灯具、２１０…カメラユニット、２２０…コントロールユニット、２２１…画像処理部、２２２…配光パターン発生器、２２４…モードコントローラ、２２６…前処理部、２３０…光源ユニット、２３２…光源、２３４…点灯回路、２３６…パターニングデバイス、２３８…走査光学系、２４０…照度センサ、ＰＴＮ…配光パターン、ＩＭＧ…カメラ画像、９００…仮想鉛直スクリーン、９０２…照射パターン、９０４…先行車、９０６…対向車、９０８…歩行者。

【産業上の利用可能性】

【0132】

本発明は、車両用灯具に利用できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】