JP2013203130A

JP2013203130A - 車両のヘッドランプ調整装置

Info

Publication number: JP2013203130A
Application number: JP2012071760A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sekiguchi; 弘幸関口
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: CN103358981B; CN103358981A; JP5555735B2; US20130257274A1; DE102013102144B4; US8952616B2; DE102013102144A1

Abstract

【課題】車両走行中に常にヘッドランプの適正な照射エリアを確保する。
【解決手段】調整実施条件判定部５１で少なくとも先行車両の有無及び自車両との距離に基づいてヘッドランプ２の調整を実施する条件が成立するか否かを判定し、調整実施条件が成立すると判定された場合、照射範囲調整部５４にて、基準パターン保持部５２に保持されている基準パターンと照射パターン認識部５３で認識したヘッドランプ２の照射パターンとを比較し、両者が一致するようにアクチュエータ４を介してヘッドランプ２の照射範囲を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に配設したヘッドランプの照射範囲を自動的に調整する車両のヘッドランプ調整装置に関する。

従来から、自動車等の車両においては、前方を照射するヘッドランプの照射方向や照射範囲を制御する技術として、画像情報を用いた技術が各種提案されている。例えば、特許文献１には、画像解析によって車両の進行方向を予測してヘッドランプの回動制御を行うことにより、常にヘッドランプを最適な照明方向となるように制御する技術が開示されている。

また、特許文献２には、車両前方を撮像した画像情報および車両前方に存在する前方車を検出する際に障害となる可能性のある道路情報に基づいて生成される前方車情報に応じて、車両前方への光の照射範囲を制御することで、前方車の検出精度を高めて前方車にグレアを与え難くする技術が開示されている。

特開２０００−２３３６８３号公報特開２０１１−２４６０２３号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されている技術では、ヘッドランプ自体の光軸が規定の調整値からずれてしまった場合を想定しておらず、必ずしも車両走行中にヘッドランプの適正な照射エリアを確保できるとは限らない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両走行中に常にヘッドランプの適正な照射エリアを確保することのできる車両のヘッドランプ調整装置を提供することを目的としている。

本発明による車両のヘッドランプ調整装置は、車両に配設したヘッドランプの照射範囲を自動的に調整する車両のヘッドランプ調整装置であって、前記車両の出荷時に調整した前記ヘッドランプの照射パターンを、基準パターンとして記憶して保持する基準パターン保持部と、前記車両の走行時に、前記ヘッドランプの調整を実施する条件が成立するか否かを判定する調整実施条件判定部と、前記車両の前方を撮像したカメラの画像を処理して前記ヘッドランプの照射パターンを認識する照射パターン認識部と、前記基準パターン保持部に保持されている基準パターンと前記照射パターン認識部で認識した照射パターンとを比較し、両者が一致するように前記ヘッドランプの照射範囲を調整する照射範囲調整部とを備えるものである。

本発明によれば、車両走行中に常にヘッドランプの適正な照射エリアを確保することができる。

ヘッドランプ調整装置の構成図ヘッドランプ調整機能に係るブロック図第１の基準パターンの説明図第２の基準パターンの説明図照射範囲調整処理のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は自動車等の車両であり、この車両１に、車両前方に光を照射する左右のヘッドランプ２の照射範囲を、車両前方を撮像するカメラ３の画像を用いて自動的に調整するヘッドランプ調整装置（以下、単に「調整装置」と記載）５０が搭載されている。調整装置５０は、カメラ３からの撮像信号を画像処理する画像処理エンジン１０、画像処理エンジン１０からの情報に基づいて車両１の外界に存在する先行車両等の立体物や道路形状等の交通環境を認識する認識コントローラ２０、認識コントローラ２０からの情報、及び車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等の各種センサ類５によって検出した車両１の車両情報に基づいて、左右のヘッドランプ２の照射範囲を調整する左右のアクチュエータ４を駆動制御する制御コントローラ３０を備えて構成されている。

本実施の形態においては、車両前方を撮像するカメラ３は、対象物を異なる視点から撮像するステレオカメラであり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する２台のカメラを互いの光軸が略平行となるように所定の基線長（光軸間隔）で機械的に固定したカメラユニットとして構成され、例えば車室内上部のフロントウィンドウ内側に設置されている。尚、本実施の形態では、２台のカメラを用いてステレオ撮像した画像を処理する例について説明するが、単数のカメラであっても良い。

このようなカメラ３の撮像画像を処理する画像処理エンジン１０は、カメラ３で撮像した自車両外部の周辺環境の画像をステレオ画像処理によって処理し、３次元の距離情報を取得する。すなわち、画像処理エンジン１０は、カメラ３で撮像した一対の画像から対応する位置のズレ量をブロックマッチング等によって算出し、このズレ量に基づく３次元の距離情報を距離画像として生成する。画像処理エンジン１０で生成された距離画像は、認識コントローラ２０に読み込まれ、認識コントローラ２０において、カメラ３で撮像した元画像と３次元の距離情報とを用いて、道路の白線や先行車両、路上の障害物等を認識する処理が行われる。

また、認識コントローラ２０は、ヘッドランプ２の点灯時、その照射パターンを認識する処理を行い、認識した照射パターンを制御コントローラ３０に送る。制御コントローラ３０には、車両１の工場出荷時に適正に調整されたヘッドランプ２の照射パターンが基準パターンとして記憶されて保持されており、この基準パターンと認識コントローラ２０で認識した走行中のヘッドランプ２の照射パターンとを比較することにより、アクチュエータ４を介してヘッドランプ２の照射範囲が適正となるように調整する。

このような認識コントローラ２０及び制御コントローラ３０によるヘッドランプ２の調整機能は、図２に示すように、調整実施条件判定部５１、基準パターン保持部５２、照射パターン認識部５３、照射範囲調整部５４によって代表することができる。これらの機能部は、図示しないライトスイッチによりヘッドランプ２が点灯されている状態で動作し、概略的には、調整実施条件判定部５１で少なくとも先行車両の有無及び自車両との距離に基づいてヘッドランプ２の調整を実施する条件が成立するか否かを判定し、調整実施条件が成立すると判定された場合、照射範囲調整部５４にて、基準パターン保持部５２に保持されている基準パターンと照射パターン認識部５３で認識したヘッドランプ２の照射パターンとを比較し、両者が一致するようにアクチュエータ４を介してヘッドランプ２の照射範囲を調整する。

詳細には、調整実施条件判定部５１は、前提条件として自車両１の走行路における走行状態を調べ、自車両１前方の先行車両の有無、先行車両までの距離に基づいて、ヘッドランプ２の調整を実施するか否かを判定する。先行車両や走行路の認識は、例えば、画像処理エンジン１０からの距離情報に対して周知のグルーピング処理等を行い、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）と比較する。そして、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の路側物のデータを抽出すると共に、立体物を、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。

これらのデータは、自車両１を原点とし、自車両１の前後方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とする自車両基準の座標系でのデータとして認識され、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、及び、立体物の種別、自車両１からの距離、中心位置、速度等が算出され、自車両１方向に移動する対向車両や２輪車等の移動体が認識される。また、走行路は、道路に白線がある場合には、白線データに基づいて形成される車線、白線が無い場合、或いは夜間等の白線を認識できない状況においてはガードレール等の路側物データから認識される道路を２分割して形成される車線として認識される。尚、地図ノード情報から取得される車線を移動体の走行路としても良い。

そして、調整実施条件判定部５１は、走行路の勾配が略水平で直線路を走行中であることを前提条件として、自車両１の前方に先行車両がいない或いは遠方である場合、調整実施条件が成立すると判定する。一方、自車両前方の比較的近距離に先行車両が検出されている場合には、先行車両と自車両１との距離が予め設定した距離である場合、調整実施条件が成立すると判定する。

基準パターン保持部５２は、工場出荷前に車両１のヘッドランプ２の照射範囲が予め調整された状態で、ヘッドランプ２の照射パターンを測定しておき、その照射パターンを基準パターンとして記憶して保持しておく。この基準パターンは、自車両の前方に先行車両がいな状況或いは先行車両が設定距離以上先の遠方である状況に対応する第１の基準パターンと、自車両の前方に先行車両が存在する状況に対応する第２の基準パターンとを予め記憶して保持している。

第１の基準パターンは、自車両から比較的遠方に想定したスクリーンへの照射パターンであり、ハイビームの点灯状態、ロービームの点灯状態、先行車両に追走している状態に対応する少なくとも３種類のパターンが記憶・保持されている。例えば図３に示すように、左側通行用のロービームの照射パターンでは、対向車や歩行者にグレアを与えることのない適正な配光パターンとして、対向車線側と自車線側とにそれぞれ段違いのカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２を有する照射パターンＰ１が基準パターンとして記憶・保持されている。また、第２の基準パターンは、比較的自車両に近いスクリーンを想定した照射パターンであり、例えば、図４に示すように、自車両から所定距離だけ前方の領域Ｐ２内で所定高さ（例えば、略１０ｍ前方で０．９ｍの高さ）のカットオフラインＣＬ３を有するパターンが第２の基準パターンとして記憶・保持されている。

照射パターン認識部５３は、調整実施条件判定部５１で調整実施条件が成立すると判定されたとき、カメラ３の撮像画像に対して二値化やエッジ検出処理等を施すことにより、ヘッドランプ２の照射パターンを認識する。この場合、画像中から照射パターン全体を認識することなく、少なくともカットオフラインを認識して第１の基準パターンのカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２や第２の基準パターンのカットオフラインＣＬ３とのズレを調べれば良い。

カットオフラインの認識は、例えば、画像中の隣接する画素間の輝度差が所定値以上の一対の画素群を抽出し、それらの一対の画素群における低い方の輝度値を有する画素を、カットオフラインを構成する画素として抽出する。そして、抽出した複数の画素群が形成する直線式をハフ変換等を用いて算出し、この直線式に基づいてカットオフラインを導き出す。

照射範囲調整部５４は、基準パターン保持部５２に記憶・保持されている基準パターンと、カメラ３の撮像画像から得られた照射パターンとを比較し、少なくとも両者のカットオフラインが一致するように、アクチュエータ４を介してヘッドランプ２の照射範囲を調整する。アクチュエータ４は、例えば、ヘッドランプ２の光軸を上下方向及び左右方向に変位させることが可能な２つのモータを有する２軸アクチュエータ、或いはヘッドランプ２の光路内に配置された遮光板（シェード）を並行移動させたり回転するためのモータやソレノイド等からなるアクチュエータとして構成されている。

次に、以上の各機能部によるヘッドランプ２の照射範囲調整に係るプログラム処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

図５のフローチャートに示す処理は、ヘッドランプ２が点灯されたときに実行される照射範囲調整処理であり、先ず、最初のステップＳ１において、現在の自車両の走行状態が平坦な直線路を走行中であるか否かを調べる。その結果、カーブ走行、登坂或いは降坂走行中であり、平坦な直線路を走行中でない場合には、ヘッドランプ調整処理を実施することなく本処理を抜け、平坦な直線路を走行中の場合、ステップＳ１からステップＳ２へ進んで先行車両の有無を調べる。

ステップＳ２において、先行車両がいない又は遠方である場合には、ステップＳ３へ進み、カメラ３の撮像画像から認識したヘッドランプ２の照射パターンと予め記憶・保持されている第１の基準パターンとを比較する。そして、認識した照射パターンと第１の基準パターンと間のズレが許容範囲内である場合には、ヘッドランプ調整処理を実施することなくステップＳ３から本処理を抜け、認識した照射パターンと第１の基準パターンとの間に許容範囲外のズレがある場合、ステップＳ４へ進んでアクチュエータ４を介してヘッドランプ２の照射範囲を調整する。尚、このとき、警報や第１の基準パターンとのズレを表示する等して、ドライバに告知するようにしても良い。

一方、ステップＳ２において比較的近距離に先行車両がいる場合には、ステップＳ２からステップＳ５へ進み、先行車両と自車両との距離が設定距離（例えば、１０ｍ）に所定の許容差をもって一致するか否かを調べ、先行車両と自車両との距離が設定距離である場合、更に、ステップＳ６で撮像画像から認識したヘッドランプ２の照射パターンと予め記憶・保持されている第２の基準パターンとを比較する。そして、先行車両と自車両との距離が設定距離でない場合、認識した照射パターンと第２の基準パターンとの間にあるズレが許容範囲内である場合には、ヘッドランプ調整を実施することなく本処理を抜け、先行車両と自車両との距離が設定距離にあり、認識した照射パターンと第２の基準パターンとの間に許容範囲外のズレがある場合、ステップＳ７へ進んでアクチュエータ４を介してヘッドランプ２の照射範囲を調整する。この場合においても、警報や第２の基準パターンとのズレを表示する等して、ドライバに告知するようにしても良い。

このように本実施の形態においては、先行車両の有無、自車両との距離、走行路の曲率、路面勾配等からヘッドランプ２の調整を実施する条件が成立するか否かを判定し、調整実施条件が成立すると判定された場合、予め記憶・保持している基準パターンと撮像画像から認識したヘッドランプ２の照射パターンとを比較し、両者が一致するようにヘッドランプ２の照射範囲を調整するため、車両走行中に常にヘッドランプ２の適正な照射エリアを確保することができる。

１車両
２ヘッドランプ
３カメラ
１０画像処理エンジン
２０認識コントローラ
３０制御コントローラ
５０ヘッドランプ調整装置
５１調整実施条件判定部
５２基準パターン保持部
５３照射パターン認識部
５４照射範囲調整部

Claims

車両に配設したヘッドランプの照射範囲を自動的に調整する車両のヘッドランプ調整装置であって、
前記車両の出荷時に調整した前記ヘッドランプの照射パターンを、基準パターンとして記憶して保持する基準パターン保持部と、
前記車両の走行時に、前記ヘッドランプの調整を実施する条件が成立するか否かを判定する調整実施条件判定部と、
前記車両の前方を撮像したカメラの画像を処理して前記ヘッドランプの照射パターンを認識する照射パターン認識部と、
前記基準パターン保持部に保持されている基準パターンと前記照射パターン認識部で認識した照射パターンとを比較し、両者が一致するように前記ヘッドランプの照射範囲を調整する照射範囲調整部と
を備えることを特徴とする車両のヘッドランプ調整装置。
前記調整実施条件判定部は、少なくとも先行車両の有無及び自車両との距離に基づいて前記ヘッドランプの調整を実施する条件が成立するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の車両のヘッドランプ調整装置。
前記カメラをステレオカメラとして３次元の距離情報を取得し、取得した距離情報を前記調整実施条件判定部で用いることを特徴とする請求項２記載の車両のヘッドランプ調整装置。