特許 7545645 車両用ヘッドライト制御装置、及び配光パターンの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】車両用ヘッドライト制御装置、及び配光パターンの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60Q 1/14 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

B60Q1/14 A

B60Q1/14 H

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021012607

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022116441

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-11-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100059959

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】湯地 恒太

(72)【発明者】

【氏名】大坪 康隆

【審査官】谷口 東虎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５６１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｑ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載され、ハイビーム及びロービームを照射可能なヘッドライトの配光パターンを制御する車両用ヘッドライト制御装置であって、
上記車両の前方に位置する前方車両を検出する前方車両検出部と、
この前方車両検出部によって検出された前方車両が、先行車両であるか、対向車両であるかを判別する車両判別部と、
上記前方車両検出部によって検出され、上記車両判別部によって判別された先行車両又は対向車両が、検出後に移動すると予測される予測位置を算出する位置予測部と、
この位置予測部によって予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、上記ヘッドライトの配光パターンを制御する配光制御部と、
を有し、
上記位置予測部は、前方車両が上記車両判別部によって先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して予測位置を算出し、
さらに、上記位置予測部は、上記車両判別部によって先行車両であると判別された前方車両の予測位置を補正する補正処理部を備え、この補正処理部は、過去の制御周期において上記補正処理部によって補正された予測位置に対して、新たに算出される予測位置が、オーバーシュートにより位置の予測精度が大きく低下することを抑制するように、予測位置を補正することを特徴とする車両用ヘッドライト制御装置。

【請求項2】

上記位置予測部は、上記車両判別部によって先行車両であると判別された前方車両に対しては、車両位置の移動軌跡に対してローパスフィルタを適用する請求項１記載の車両用ヘッドライト制御装置。

【請求項3】

上記補正処理部は、過去の制御周期において上記位置予測部によって予測された予測位置を目標値としたＰＩＤ制御により、予測位置を補正する請求項１記載の車両用ヘッドライト制御装置。

【請求項4】

車両に搭載されたハイビーム及びロービームを照射可能なヘッドライトの配光パターンの制御方法であって、
上記車両の前方に位置する前方車両を検出する前方車両検出ステップと、
この前方車両検出ステップにおいて検出された前方車両が、先行車両であるか、対向車両であるかを判別する車両判別ステップと、
上記前方車両検出ステップにおいて検出された前方車両が、検出後に移動すると予測される予測位置を算出する位置予測ステップと、
この位置予測ステップにおいて予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、上記ヘッドライトの配光パターンを制御する配光制御ステップと、
を有し、
上記位置予測ステップにおいては、前方車両が先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して予測位置が算出され、
さらに、上記位置予測ステップは、上記車両判別ステップにおいて先行車両であると判別された前方車両の予測位置を補正する補正処理を含み、この補正処理においては、過去の制御周期において上記補正処理によって補正された予測位置に対して、新たに算出される予測位置が、オーバーシュートにより位置の予測精度が大きく低下することを抑制するように、予測位置が補正されることを特徴とする配光パターンの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用ヘッドライト制御装置及び制御方法に関し、特に、車両に搭載され、ハイビーム及びロービームを照射可能なヘッドライトの配光パターンを制御する車両用ヘッドライト制御装置、及び配光パターンの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のヘッドライトから光を照射させる領域を変化させる車両用の配光制御装置が知られている。このような配光制御装置は、自車両に搭載されたカメラ等により前方車両の位置情報を取得し、前方車両が存在する領域へのハイビームの照射を抑制することにより、前方車両のドライバーを眩惑させるグレア（眩光）の発生を抑制している。

【0003】

特開２０１２－１０７８号公報（特許文献１）には、車両用灯具システムが記載されている。この車両用灯具システムにおいては、カメラ等により取得した情報を処理して実際に配光制御が実行されるまでの時間遅れを考慮して、所定時間経過後に前方車両が移動している位置を予測し、その位置におけるハイビームの照射を抑制している。また、この車両用灯具システムにおいては、前方車両が先行車両である場合には、自車両と先行車両の相対位置に急激な変化が起こりにくいことから、先行車両の位置の予測を行わず、カメラ等により取得された位置情報をそのまま使用して、ハイビームの照射を抑制している。また、特許文献１には、先行車両及び対向車両を区別することなく、位置の予測を行うことも開示されている。

【0004】

また、特許第６４５３６６９号公報（特許文献２）には、車両用前照灯制御装置が記載されている。この車両用前照灯制御装置においては、前方車両の車幅の両側に所定のマージン間隔を設定し、車幅及び左右のマージン間隔の領域へのハイビームの照射を抑制している。このように、前方車両の車幅の左右にマージン間隔を設定することにより、検出された前方車両の位置に誤差がある場合でも、前方車両のドライバーにグレアを与えないようにしている。また、特許文献２記載の車両用前照灯制御装置においては、前方車両が先行車両であるか、対向車両であるかに応じてマージン間隔を変更している。即ち、前方車両が対向車両である場合にはドライバーにグレアを与えやすいため、マージン間隔を大きく設定して、検出誤差等によりドライバーにグレアを与えてしまうリスクを低下させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１０７８号公報

【文献】特許第６４５３６６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のヘッドライト制御装置では、十分な精度で前方車両の位置を検出することができず、前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを軽減しようとすれば、ハイビームの照射を抑制する領域を広く設定する必要がある。この結果、自車両前方に存在する標識や歩行者の視認性が低下するという問題がある。例えば、特許文献１記載の発明においては、前方車両が先行車両である場合には、先行車両が移動する位置の予測を行っていないが、位置予測を行うことなくグレアを防止しようとすれば、広い範囲でハイビームを抑制する必要があり、視認性の低下は避けられない。また、特許文献２記載の発明においても、対向車両に対してマージン間隔を広くしているため、対向車線側にある物標の視認性が低下するという問題がある。

【0007】

したがって、本発明は、前方車両の位置を精度良く予測することにより、前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを低下させながら、自車両前方に存在する物標の十分な視認性を確保することができる車両用ヘッドライト制御装置、及び配光パターンの制御方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決するために、本発明は、車両に搭載され、ハイビーム及びロービームを照射可能なヘッドライトの配光パターンを制御する車両用ヘッドライト制御装置であって、車両の前方に位置する前方車両を検出する前方車両検出部と、この前方車両検出部によって検出された前方車両が、先行車両であるか、対向車両であるかを判別する車両判別部と、前方車両検出部によって検出され、車両判別部によって判別された先行車両又は対向車両が、検出後に移動すると予測される予測位置を算出する位置予測部と、この位置予測部によって予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、ヘッドライトの配光パターンを制御する配光制御部と、を有し、位置予測部は、前方車両が車両判別部によって先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して予測位置を算出し、さらに、位置予測部は、車両判別部によって先行車両であると判別された前方車両の予測位置を補正する補正処理部を備え、この補正処理部は、過去の制御周期において補正処理部によって補正された予測位置に対して、新たに算出される予測位置が、オーバーシュートにより位置の予測精度が大きく低下することを抑制するように、予測位置を補正することを特徴としている。

【0009】

このように構成された本発明においては、前方車両検出部によって前方車両が検出され、検出された前方車両が先行車両であるか、対向車両であるかが車両判別部によって判別される。位置予測部は、車両判別部によって判別された先行車両及び対向車両が、検出後に夫々移動すると予測される予測位置を算出し、配光制御部は、予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、ヘッドライトの配光パターンを制御する。位置予測部は、前方車両が車両判別部によって先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して予測位置を算出する。

【0010】

前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを低下させるには、前方車両の位置を精度良く予測することが必要になる。高精度の位置予測を行うためには、精度の高いセンサや、高速な演算装置が必要となるが、制御装置がコスト高になるという問題がある。そこで、本件発明者は、自車両からの視界に入る先行車両と対向車両の挙動の相違に着目して、これらの車両の位置の予測精度を向上させることを試みた。即ち、左側通行の道路においては、対向車両は、自車両の視界の左側又は中央付近から右側に大きく移動する。これに対し、先行車両は、自車両の視界の中央付近に留まり、大きく移動することは少ないが、左右に不規則に移動する場合がある。本件発明者は、このような対向車両と先行車両の挙動の相違に着目して、これらの車両の位置を予測することにより、安価な装置で前方車両の位置を精度良く予測することに成功した。本発明の車両用ヘッドライト制御装置によれば、車両判別部によって前方車両が先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して、位置予測部が予測位置を算出する。この結果、前方車両の位置を精度良く予測することができ、前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを低下させながら、自車両前方に存在する物標の十分な視認性を確保することができる。
また、Ｓ字カーブ等を走行する場合、先行車両の位置は、自車両からの視界内において比較的緩やかに左右に移動する。ここで、視界内における先行車両の移動方向が変化したとき、予測の遅れにより、予測位置の移動方向が変化するまでに遅れが生じ、位置の予測精度が低下する場合がある。上記のように構成された本発明によれば、過去の制御周期において算出された予測位置に対して、新たに算出される予測位置が変化するのを抑制するように、予測位置が補正される。これにより、視界内における先行車両の移動方向が変化した場合において、位置の予測精度が大きく低下するのを防止することができる。

【0011】

本発明において、好ましくは、位置予測部は、車両判別部によって先行車両であると判別された前方車両に対しては、車両位置の移動軌跡に対してローパスフィルタを適用する。

【0012】

一般に、先行車両は、自車両の視界内の一定の位置に留まることが多い。上記のように構成された本発明によれば、位置予測部は、先行車両であると判別された前方車両に対しては、車両位置の移動軌跡に対してローパスフィルタを適用する。このため、自車両の振動等に基づいて先行車両の予測位置が細かく振れるのを抑制することができ、先行車両の位置を精度良く予測することができる。

【0015】

本発明において、好ましくは、補正処理部は、過去の制御周期において位置予測部によって予測された予測位置を目標値としたＰＩＤ制御により、予測位置を補正する。

【0016】

このように構成された本発明によれば、過去の制御周期において位置予測部によって予測された予測位置を目標値としたＰＩＤ制御により、予測位置が補正されるので、簡易な制御アルゴリズムにより、位置の予測精度を向上させることができる。

【0017】

また、本発明は、車両に搭載されたハイビーム及びロービームを照射可能なヘッドライトの配光パターンの制御方法であって、車両の前方に位置する前方車両を検出する前方車両検出ステップと、この前方車両検出ステップにおいて検出された前方車両が、先行車両であるか、対向車両であるかを判別する車両判別ステップと、前方車両検出ステップにおいて検出された前方車両が、検出後に移動すると予測される予測位置を算出する位置予測ステップと、この位置予測ステップにおいて予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、ヘッドライトの配光パターンを制御する配光制御ステップと、を有し、位置予測ステップにおいては、前方車両が先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して予測位置が算出され、さらに、位置予測ステップは、車両判別ステップにおいて先行車両であると判別された前方車両の予測位置を補正する補正処理を含み、この補正処理においては、過去の制御周期において補正処理によって補正された予測位置に対して、新たに算出される予測位置が、オーバーシュートにより位置の予測精度が大きく低下することを抑制するように、予測位置が補正されることを特徴としている。

【発明の効果】

【0018】

本発明の車両用ヘッドライト制御装置、及び配光パターンの制御方法によれば、前方車両の位置を精度良く予測することにより、前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを低下させながら、自車両前方に存在する物標の十分な視認性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を搭載した車両を上方から見た図である。

【図2】本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を搭載した車両に備えられているヘッドライトの正面図である。

【図3】ヘッドライトに備えられているハイビームユニットを構成するＬＥＤアレイを模式的に示す図である。

【図4】左ヘッドライトのＬＥＤアレイの各ＬＥＤ素子が点灯された場合に射出される光の角度領域を示す図である。

【図5】右ヘッドライトのＬＥＤアレイの各ＬＥＤ素子が点灯された場合に射出される光の角度領域を示す図である。

【図6】本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を含むブロック図である。

【図7】本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置における処理、及びヘッドライトの配光パターンの制御方法を示すフローチャートである。

【図8】予測位置の計算を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置、及びヘッドライトの配光パターンの制御方法を説明する。
図１は、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を搭載した車両を上方から見た図である。図２は、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を搭載した車両に備えられているヘッドライトの正面図である。図３は、ヘッドライトに備えられているハイビームユニットを構成するＬＥＤアレイを模式的に示す図である。図４は、左ヘッドライトのＬＥＤアレイの各ＬＥＤ素子が点灯された場合に射出される光の角度領域を示す図である。図５は、右ヘッドライトのＬＥＤアレイの各ＬＥＤ素子が点灯された場合に射出される光の角度領域を示す図である。図６は、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を含むブロック図である。

【0021】

図１に示すように、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置を搭載した車両１は、前端部に左ヘッドライト２Ｌ、右ヘッドライト２Ｒ、及び前方車両センサであるカメラ４を備えている。カメラ４は、車両１のフロントガラスの内側、上部中央に取り付けられ、車両１の前方を撮像し、撮像した画像を画像解析するように構成されている。なお、図１において、カメラ４から延びる破線４Ａは、カメラ４によって撮像される像の角度範囲を模式的に示している。

【0022】

次に、図２に示すように、左ヘッドライト２Ｌは、ロービームユニット６と、ハイビームユニット８を備えている。左ヘッドライト２Ｌ、及び右ヘッドライト２Ｒは、車両１の前方に向けて光を照射するように構成されている。また、各ヘッドライトのロービームユニット６は、車両１前方の斜め下方に向けてロービームの光を照射するように構成されている。ここで、ロービームユニット６は、ヘッドライトが点灯されている間、常に点灯されているが、斜め下方に向けて光を照射するため、前方車両のドライバーにグレアを与えることはない。

【0023】

一方、ハイビームユニット８は、車両１前方の水平ないし斜め上方に向けてハイビームの光を照射するように構成されている。ハイビームユニット８については、前方車両のドライバーにグレアを与えることのないよう、本実施形態の車両用ヘッドライト制御装置により、配光が制御される。なお、ここでは左ヘッドライト２Ｌの構成を説明したが、右ヘッドライト２Ｒも左右が反転した形状に構成されている点を除き同様の構成を有するので、右ヘッドライト２Ｒについては説明を省略する。

【0024】

さらに、図１に示すように、右ヘッドライト２Ｒのハイビームユニット８は、車両１前方の領域Ａ_Rで示す領域に光を照射するように構成されている。また、左ヘッドライト２Ｌのハイビームユニット８は、車両１前方の領域Ａ_Lで示す領域に光を照射するように構成されている。各ハイビームユニット８は、車両用ヘッドライト制御装置による配光制御により、領域Ａ_R、Ａ_L内の所定の角度領域に光を照射するように構成されている。ここで、本明細書においては、車両１の前後方向に延びる軸線Ｚに平行な方向を角度０ｄｅｇとし、この方向に対して左方向の回転角をプラスの角度、右方向の回転角をマイナスの角度としている。

【0025】

次に、図２に示すように、ハイビームユニット８は、ＬＥＤアレイ８ａを有する。さらに、図３に示すように、このＬＥＤアレイ８ａは、直線状に配列された複数のＬＥＤ（light emitting diode）素子８ｂから構成されており、これらのＬＥＤ素子８ｂを選択的に点灯させることにより、所定の角度領域に光を照射することができるように構成されている。本実施形態においては、一直線上に配列された１番から１１番までの１列１１個のＬＥＤ素子８ｂにより、ＬＥＤアレイ８ａが構成されている。しかしながら、配列するＬＥＤ素子の数は任意に設定することができると共に、ＬＥＤ素子を複数列に配置することもできる。

【0026】

次に、図４及び図５を参照して、ＬＥＤアレイ８ａの各ＬＥＤ素子８ｂが点灯された場合に照射される光の角度領域を説明する。図４は、左ヘッドライト２ＬのＬＥＤアレイ８ａの各ＬＥＤ素子８ｂが点灯された場合に射出される光の角度領域を示し、図５は、右ヘッドライト２ＲのＬＥＤアレイ８ａの各ＬＥＤ素子８ｂが点灯された場合に射出される光の角度領域を示す。

【0027】

図４に示すように、左ヘッドライト２ＬのＬＥＤアレイ８ａの１番のＬＥＤ素子を点灯させた場合には、－１０～０ｄｅｇの角度領域にハイビームの光が照射される。即ち、１番のＬＥＤ素子を点灯させることにより、右外縁が－１０ｄｅｇの方向、左外縁が０ｄｅｇの方向の扇形の領域にハイビームの光が照射される。この１番のＬＥＤ素子は、車両１の車幅方向の最も中央寄りに配置されており、以下、番号順に車幅方向左側に向けて配列され、１１番のＬＥＤ素子が最も左側（外側）に配置されている。同様に、２番のＬＥＤ素子は０～１０ｄｅｇ、３番は１０～２０ｄｅｇ、４番は２０～３０ｄｅｇ、５番は３０～４０ｄｅｇ、６番は４０～５０ｄｅｇ、７番は５０～６０ｄｅｇ、８番は６０～７０ｄｅｇ、９番は７０～８０ｄｅｇ、１０番は８０～９０ｄｅｇ、１１番は９０～１００ｄｅｇの角度領域にハイビームの光を照射するように構成されている。

【0028】

さらに、図５に示すように、右ヘッドライト２ＲのＬＥＤアレイ８ａの１番のＬＥＤ素子を点灯させた場合には、１０～０ｄｅｇの角度領域にハイビームの光が照射される。右ヘッドライト２Ｒの１番のＬＥＤ素子は、車両１の車幅方向の最も中央寄りに配置されており、以下、番号順に車幅方向右側に向けて配列され、１１番のＬＥＤ素子が最も右側（外側）に配置されている。同様に、２番のＬＥＤ素子は０～－１０ｄｅｇ、３番は－１０～－２０ｄｅｇ、４番は－２０～－３０ｄｅｇ、５番は－３０～－４０ｄｅｇ、６番は－４０～－５０ｄｅｇ、７番は－５０～－６０ｄｅｇ、８番は－６０～－７０ｄｅｇ、９番は－７０～－８０ｄｅｇ、１０番は－８０～－９０ｄｅｇ、１１番は－９０～－１００ｄｅｇの角度領域にハイビームの光を照射するように構成されている。

【0029】

このように各ＬＥＤアレイ８ａを構成することによりハイビームの光の配光が可能となる。例えば、車両１の前方２８～３５ｄｅｇの角度範囲に前方車両が存在する場合には、左ヘッドライト２Ｌの４番及び５番のＬＥＤ素子８ｂを消灯させる。これにより、２０～４０ｄｅｇの角度範囲にはハイビームの光が照射されず、ロービームの光のみが照射されるので、前方車両のドライバーにグレアを与えるのを防止することができる。

【0030】

次に、図６を参照して、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置の構成を説明する。
本実施形態において、車両用ヘッドライト制御装置は、車両１に搭載されたカメラ４及び電気制御ユニットＥＣＵ１０の機能の一部として実現されている。ＥＣＵ１０には、カメラ４からの検出信号が入力され、これに基づいて、左ヘッドライト２Ｌ及び右ヘッドライト２Ｒに、各ＬＥＤ素子８ｂの点灯、消灯の指示信号が出力され、ハイビームの光の配光パターンが制御される。具体的には、カメラ４及びＥＣＵ１０は、夫々、マイクロプロセッサ、メモリ、インターフェイス回路、及びこれらを作動させるためのソフトウェア等（以上、図示せず）を備えている。

【0031】

図６に示すように、カメラ４は、車両用ヘッドライト制御装置の機能部として、前方車両検出部１２と、車両判別部１４と、を内蔵している。カメラ４は、車両１の前方を撮像すると共に、撮像した画像を前方車両検出部１２、及び車両判別部１４によって画像解析するように構成されている。なお、本実施形態において、前方車両検出部１２及び車両判別部１４は、カメラ４に内蔵されているが、これらはＥＣＵ１０の側に内蔵されていても良い。

【0032】

前方車両検出部１２は、撮像された画像に基づいて、自車両である車両１の前方に位置する前方車両を検出するように構成されている。
車両判別部１４は、前方車両検出部１２によって検出された前方車両が、車両１と同一の方向に走行している先行車両であるか、車両１とは反対方向に走行している対向車両であるかを判別するように構成されている。

【0033】

また、図６に示すように、ＥＣＵ１０には、車両用ヘッドライト制御装置の機能部として、位置予測部１６と、補正処理部１８と、領域設定部２０と、配光制御部２２と、が備えられている。

【0034】

位置予測部１６は、カメラ４に内蔵された前方車両検出部１２によって検出され、車両判別部１４によって判別された先行車両及び対向車両が、検出後に夫々移動すると予測される予測位置を算出するように構成されている。即ち、カメラ４によって前方車両を含む画像が撮像された後、取得された画像に基づいて前方車両が存在する角度範囲を特定し、その角度範囲に対応するＬＥＤ素子８ｂを実際に消灯させるまでには、ある程度の時間遅れが発生する。そのため、前方車両検出部１２によって検出された前方車両が、所定時間後にどの位置まで移動しているかが位置予測部１６によって予測される。位置予測部１６による処理の詳細については後述する。

【0035】

補正処理部１８は、検出された前方車両が先行車両である場合に、位置予測部１６によって算出された予測位置を補正するように構成されている。また、補正処理部１８による処理の詳細については後述する。
領域設定部２０は、前方車両検出部１２によって検出され、位置予測部１６によって所定時間後の位置が予測された前方車両が、自車両から見て、どの角度範囲に存在するかを特定する。さらに、領域設定部２０は、特定された角度範囲に基づいて、ハイビームを消灯させるべき領域を設定するように構成されている。

【0036】

配光制御部２２は、位置予測部１６によって予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、右ヘッドライト２Ｒ、及び左ヘッドライト２Ｌの配光パターンを制御するように構成されている。即ち、配光制御部２２は、領域設定部２０によって設定された角度領域に対応するＬＥＤ素子８ｂが消灯されるように、右ヘッドライト２Ｒ及び左ヘッドライト２ＬのＬＥＤアレイ８ａに点灯、消灯の指示信号を出力する。これにより、位置予測部１６によって予測された前方車両の予測位置へのハイビームの照射が回避される。なお、ロービームユニット６に対しては、ヘッドライトが点灯されている場合には、常に点灯を指示する信号が出力される。

【0037】

次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置の作用、及びヘッドライトの配光パターンの制御方法を説明する。
図７は、本発明の実施形態による車両用ヘッドライト制御装置における処理、及びヘッドライトの配光パターンの制御方法を示すフローチャートである。図８は、予測位置の計算を説明するための図である。なお、図７に示すフローチャートは、本実施形態の車両用ヘッドライト制御装置の作動中において、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

【0038】

まず、図７のステップＳ１においては、前方車両検出ステップとして、カメラ４によって撮影された画像に基づいて、カメラ４に内蔵されている前方車両検出部１２が、自車両である車両１の前方に存在する前方車両を検出する。具体的には、取得された画像内に撮影されている前方車両のヘッドライト、及びテールライトを認識することにより、前方車両を認識することができる。さらに、画像内のヘッドライトやテールライトの位置に基づいて、前方車両が自車両に対して何度の角度位置に存在するかを検出することができる。また、画像内のヘッドライトやテールライトの間隔に基づいて、自車両から前方車両までの距離を算出することができる。

【0039】

さらに、車両判別部１４は、車両判別ステップとして、検出された前方車両が、先行車両であるか、対向車両であるかを判別する。即ち、車両判別部１４は、画像内にテールライトが撮影されている場合には、その前方車両は先行車両であると判別し、画像内にヘッドライトが撮影されている場合には、その前方車両は対向車両であると判別する。即ち、車両判別部１４は、撮影されている光が赤色である場合には、テールライトであると判別し、白色又は電球色である場合には、ヘッドライトであると判別する。

【0040】

次に、ステップＳ２においては、ステップＳ１において検出された前方車両が先行車両であるか否かが判断される。即ち、カメラ４に内蔵された車両判別部１４によって、前方車両が先行車両であると判断されている場合には、ＥＣＵ１０において、図７のフローチャートにおけるステップＳ３以下の処理が実行され、先行車両でない（対向車両である）と判断されている場合には、ステップＳ８以下の処理が実行される。

【0041】

ステップＳ８においては、位置予測ステップとして、検出された対向車両の所定時間経過後の位置が、位置予測部１６により予測される。即ち、位置予測部１６は、カメラ４から入力された対向車両の過去の複数の角度位置の情報に基づいて、対向車両が移動する角速度（自車両から見た対向車両の角度位置の単位時間当たりの変化量）を算出する。さらに、この角速度で対向車両の角度位置が移動した場合における所定時間後の角度位置を計算することにより、所定時間経過後の予測位置（予測角度位置）が算出される。

【0042】

図８は、この予測位置の計算を説明するための図である。
ＥＣＵ１０には、前方車両（対向車両）の角度位置の時系列データが、カメラ４から入力される。ＥＣＵ１０に内蔵された位置予測部１６は、この時系列データを所定のサンプリング周期Δｔ［ｍｓｅｃ］間隔で離散化する。この離散化により、図８の時刻０における最新の角度位置のデータ、１サンプリング周期前の時刻－Δｔにおける角度位置のデータ、２サンプリング周期前の時刻－２Δｔにおける角度位置のデータが生成される。同様に、時刻－３Δｔ、－４Δｔにおける角度位置のデータも生成される。そして、ｎサンプリング周期前の対向車両の角度位置をθ（－ｎΔｔ）とすれば、ｎから（ｎ－１）サンプリング周期前までの平均の角速度（単位時間当たりの角度位置の変化量）Ω（－ｎΔｔ）は次のように計算することができる。

【0043】

なお、本実施形態においては、対向車両の角度位置θは、画像内の対向車両のヘッドライトの位置に基づいて計算されている。従って、１台の対向車両について２つの角度位置θが求められ、夫々について計算が行われるが、同様の計算であるため、以下では一方のみについて説明する。

【0044】

本実施形態においては、数式（１）を使用して、過去の４サンプリング周期分の平均の角速度Ω(－４Δｔ)、Ω(－３Δｔ)、Ω(－２Δｔ)、Ω(－Δｔ)を計算し、これらの角速度に重みを付けて平均することにより、現在（時刻０）の角速度Ωを推定している。即ち、重み計数をｗ_nとすれば、

により、現在の角速度Ωの推定値を計算することができる。なお、本実施形態においては、重み計数ｗ₁～ｗ₄は、２、２、２、１に夫々設定されている。

【0045】

さらに、本実施形態においては、推定された角速度Ωを使用して、所定時間ΔＴ経過後の角度位置の推定値θ_Pを次式により計算している。

本実施形態においては、位置予測部１６により５０［ｍｓｅｃ］ごとの角度位置が算出され（Δｔ＝５０［ｍｓｅｃ］）、これらから推定された角速度Ωに基づいて、所定時間ΔＴ経過後の角度位置θ_Pが推定される。本実施形態においては、カメラ４、ＥＣＵ１０、及びヘッドライト（右ヘッドライト２Ｒ及び左ヘッドライト２Ｌ）の夫々が個別の制御周期で作動している。このため、各部における演算時間や制御周期のずれに基づいて、カメラ４によって最新の画像が撮影された後、実際にヘッドライトの配光が変更されるまでの間に３００［ｍｓｅｃ］程度の制御遅れが見込まれる（ΔＴ＝３００［ｍｓｅｃ］）。このように、３００［ｍｓｅｃ］後の対向車両の角度位置θ_Pを推定することにより、制御遅延の影響を軽減している。

【0046】

次いで、図７に示すフローチャートのステップＳ６において、領域設定部２０により、車両１前方の、対向車両が存在する角度領域が設定される。即ち、１台の対向車両について２つのヘッドライトの角度位置θ_Pが推定されており、これらの角度位置の間の領域に対向車両が存在するものとして、対向車両の存在領域が設定される。

【0047】

さらに、ステップＳ７において、配光制御部２２は、配光制御ステップとして、ステップＳ８において予測された予測位置を含む領域へのハイビームの照射が抑制されるように、ヘッドライト（左ヘッドライト２Ｌ及び右ヘッドライト２Ｒ）の配光パターンを制御する。即ち、配光制御部２２は、左ヘッドライト２Ｌ及び右ヘッドライト２Ｒに、ＬＥＤアレイ８ａの各ＬＥＤ素子８ｂを点灯又は消灯させる指示信号を出力し、図７のフローチャートの１回の処理を終了する。

【0048】

例えば、対向車両の存在領域が－３～－１７ｄｅｇである場合、即ち、対向車両の右側のヘッドライトが－３ｄｅｇの角度位置にあり、左側のヘッドライトが－１７ｄｅｇの角度位置にあると推定されている場合には、右ヘッドライト２Ｒの２番と３番のＬＥＤ素子８ｂを消灯させる制御信号が出力される。これにより、０～－２０ｄｅｇの角度領域のヘッドライトがロービームにされる（図５参照）。また、この対向車両以外に前方車両が検出されていなければ、左ヘッドライト２Ｌ及び右ヘッドライト２Ｒの他のＬＥＤ素子８ｂは全て点灯される。これにより、対向車両が存在する領域に照射されるヘッドライトがロービームにされ、他の領域にはハイビームが照射されるので、対向車のドライバーにグレアを与えるのを防止しながら、周辺物標の視認性を良好にすることができる。

【0049】

一方、ステップＳ２において、検出された前方車両が先行車両であると判別された場合には、ステップＳ３以下の処理により、前方車両の位置が予測される。このように、本実施形態の車両用ヘッドライト制御装置においては、前方車両が車両判別部１４によって先行車両と判別された場合には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズムを使用して、位置予測部１６によって予測位置が算出される。このため、前方車両の位置を精度良く予測することができ、前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを低下させながら、自車両前方に存在する物標の十分な視認性を確保することができる。

【0050】

ステップＳ３においては、カメラ４によって取得された画像に基づいて求められた角度位置θ（ｔ）に対して、ローパスフィルタが適用される。本実施形態においては、角度位置θ（ｔ）に対して、ローパスフィルタ処理された角度位置θ’（ｔ）が、数式（４）により計算される。

数式（４）において、Δｔはサンプリング周期（５０［ｍｓｅｃ］）であり、τはローパスフィルタの時定数である。また、数式（４）において、θ_-1（ｔ）は１制御周期前（図７のフローチャートの前回実行時）において検出された角度位置であり、θ’_-1（ｔ）は１制御周期前におけるローパスフィルタ処理後の角度位置である。

【0051】

このように、角度位置θ（ｔ）の時間的変化に対してローパスフィルタを施すことにより、周期の短い角度位置の変動が抑制され、滑らかな波形となる。即ち、車両１（自車両）からの視界の中で先行車両が移動していく移動軌跡に対してローパスフィルタが適用され、軌跡の微少変動が抑制される。このため、自車両の振動等に基づいて先行車両の予測位置が細かく振れるのを抑制することができ、先行車両の位置を精度良く予測することができる。また、先行車両の予測位置が細かく振れると、配光制御により特定のＬＥＤ素子８ｂが小刻みに点滅することがあり、ドライバーが煩わしく感じる場合があるが、ローパスフィルタ処理により、これを抑制することができる。なお、本実施形態においては、ローパスフィルタの時定数として２００［ｍｓｅｃ］が設定されているので、カットオフ周波数は約０．８［Ｈｚ］となる。従って、ローパスフィルタにより、約０．８［Ｈｚ］以上の周波数の高い角度位置の変動が抑制される。

【0052】

次に、ステップＳ４においては、位置予測ステップとして、位置予測部１６により、所定時間経過後の先行車両の角度位置が予測される。上述したステップＳ８における角度位置の予測は、カメラ４から入力された対向車両の角度位置θ（ｔ）に基づいて行われていた。これに対し、ステップＳ４においては、カメラ４から入力された先行車両の角度位置θ（ｔ）に対してステップＳ３においてローパスフィルタ処理が施された角度位置θ’（ｔ）に基づいて、所定時間（本実施形態においては３００［ｍｓｅｃ］）経過後の先行車両の角度位置θ_Pが予測される。ステップＳ４における処理は、処理対象が先行車両である点、及び処理される角度位置がローパスフィルタ処理後のものである点を除き、ステップＳ８における処理と同様であるため、説明を省略する。

【0053】

さらに、ステップＳ５においては、ステップＳ４において計算された予測角度位置θ_Pに対してＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御による処理が施される。即ち、ステップＳ５においては、所定制御周期前に出力された予測角度位置を目標値として、補正処理部１８によりＰＩＤ制御演算が行われ、予測角度位置が補正される。なお、以下の説明では、最新の予測角度位置をθ_{P_0}と表記し、ｋ制御周期前（図７のフローチャートがｋ回前に実行された時）の予測角度位置をθ_{P_-k}と表記する。

【0054】

まず、ステップＳ５においては、最新の予測角度位置とｋ制御周期前の予測角度位置の偏差ｅ₀を数式（５）により計算する。

次に、この偏差ｅ₀を入力として、数式（６）により、補正後の予測角度位置である制御出力θ_{C_0}を算出する。

なお、数式（６）において、ｅ_-1は１制御周期前の偏差を表し、

により計算される。また、数式（６）において、Ｋ_Pは比例制御に関するゲイン、Ｔ_Iは積分制御に関するゲイン、Ｔ_Dは微分制御に関するゲインであり、何れも定数である。

【0055】

このように、所定制御周期前に算出された予測角度位置θ_{P_-k}を目標値としたＰＩＤ制御演算によって予測角度位置を補正することにより、新たに算出される予測角度位置が、過去の制御周期において算出された予測角度位置から大きく変化するのを抑制することができる。これにより、視界内における先行車両の移動方向が変化した場合において、オーバーシュートにより位置の予測精度が大きく低下するのを防止することができる。例えば、Ｓ字カーブ等を走行する場合、先行車両の位置は、自車両からの視界内において比較的緩やかに左右に大きく移動する。ここで、視界内における先行車両の移動方向が変化したとき、予測の遅れによりオーバーシュートが発生して、予測位置の移動方向が変化するまでに遅れが生じ、位置の予測精度が大きく低下する場合がある。本実施形態においては、補正処理部１８により、ＰＩＤ制御演算によって予測位置が補正されるので、簡易な制御アルゴリズムにより、位置の予測精度を向上させることができる。

【0056】

なお、本実施形態において、ＥＣＵ１０の制御周期（図７のフローチャートが実行される時間間隔）は約５０［ｍｓｅｃ］であり、６制御周期前（ｋ＝６）の予測角度位置（θ_{P_-6}）を目標値としてＰＩＤ制御演算が実行される。このため、本実施形態においては、約３００［ｍｓｅｃ］前の予測角度位置を目標として、ＰＩＤ制御演算が実行される。このように、ＰＩＤ制御演算は、制御遅れ時間ΔＴと同程度過去の予測角度位置を目標値として設定することが好ましい。

【0057】

次に、図７のステップＳ６においては、ステップＳ５において補正された先行車両の角度位置θ_{C_0}に基づいて、先行車両の存在領域が設定される。即ち、上述したように、実際には、１台の先行車両について２つの角度位置の補正値θ_{C_0}（先行車両の左右のテールライトに対応する位置）が算出され、それらの間の角度領域が先行車両の存在領域として設定される。

【0058】

さらに、ステップＳ７においては、ステップＳ６において設定された先行車両の存在領域にハイビームが照射されないように、配光制御部２２が、左ヘッドライト２Ｌ及び右ヘッドライト２Ｒの各ＬＥＤ素子８ｂに指示信号を出力し、図７に示すフローチャートの１回の処理を終了する。例えば、先行車両の存在領域が２３～３５ｄｅｇである場合、即ち、先行車両の右側のヘッドライトが２３ｄｅｇの角度位置にあり、左側のヘッドライトが３５ｄｅｇの角度位置にあると推定されている場合には、左ヘッドライト２Ｌの４番と５番のＬＥＤ素子８ｂを消灯させる制御信号が出力される。これにより、２０～４０ｄｅｇの角度領域のヘッドライトがロービームにされ（図４参照）、先行車両のドライバーにグレアを与えるのを抑制することができる。

【0059】

本発明の実施形態の車両用ヘッドライト制御装置によれば、車両判別部１４によって前方車両が先行車両と判別された場合（図７のステップＳ２→Ｓ３）には、対向車両と判別された場合とは異なるアルゴリズム（図７のステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５）を使用して、位置予測部１６が予測位置を算出する。この結果、前方車両の位置を精度良く予測することができ、前方車両のドライバーにグレアを与えるリスクを低下させながら、自車両前方に存在する物標の十分な視認性を確保することができる。

【0060】

また、本実施形態の車両用ヘッドライト制御装置によれば、位置予測部１６は、先行車両であると判別された前方車両に対しては、車両位置の移動軌跡に対してローパスフィルタを適用する。このため、自車両の振動等に基づいて先行車両の予測位置が細かく振れるのを抑制することができ、先行車両の位置を精度良く予測することができる。

【0061】

さらに、本実施形態の車両用ヘッドライト制御装置によれば、過去の制御周期において算出された予測位置に対して、新たに算出される予測位置が変化するのを抑制するように、予測位置が補正される（図７のステップＳ５）。これにより、視界内における先行車両の移動方向が変化した場合において、位置の予測精度が大きく低下するのを防止することができる。

【0062】

また、本実施形態の車両用ヘッドライト制御装置によれば、過去の制御周期において位置予測部によって予測された予測位置を目標値としたＰＩＤ制御により、予測位置が補正されるので、簡易な制御アルゴリズムにより、位置の予測精度を向上させることができる。

【0063】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、カメラにより前方車両を検出していたが、レーダー等、種々のセンサを前方車両センサとして使用することができる。また、上述した実施形態においては、配光制御として、ハイビームユニットの一部のＬＥＤ素子を消灯させていたが、グレアを生じない程度にＬＥＤ素子の輝度を低下させても良い。また、ハイビームとして射出された光の一部を遮光又は減光することにより、配光制御を行うこともできる。

【符号の説明】

【0064】

１ 車両
２Ｌ 左ヘッドライト
２Ｒ 右ヘッドライト
４ カメラ
６ ロービームユニット
８ ハイビームユニット
８ａ ＬＥＤアレイ
８ｂ ＬＥＤ素子
１０ ＥＣＵ
１２ 前方車両検出部
１４ 車両判別部
１６ 位置予測部
１８ 補正処理部
２０ 領域設定部
２２ 配光制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】