JP2015098304A

JP2015098304A - 車両用灯具の光軸制御装置、車両用前照灯システム

Info

Publication number: JP2015098304A
Application number: JP2013239937A
Authority: JP
Inventors: 寛秋黒須; Hiroaki Kurosu
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-05-28

Abstract

【課題】車両用灯具の光軸制御を簡単な構成により実現する。
【解決手段】前方車両の左右ランプの位置情報が自車両を基準とした相対的な角度θ_Ｒ、θ_Ｌとして検出されるものとし、車両用灯具の設置位置の高さＨ_ｈ及びカメラの設置位置と車両用灯具の位置との水平距離Ｌ_ｃｈをそれぞれ既知の値であるとし、前方車両のランプの設置位置の高さＨ_ｔ及び前方車両の左右ランプの設置位置間の距離をＷ_ｔとしてそれぞれに仮定値を設定することで、車両用灯具の設置位置と前方車両の左右ランプ位置の上下方向における角度θ_ｈを所定の計算式によって求め、当該角度θ_ｈを制御角として用いる、車両用灯具の光軸制御装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯の光軸を適切に制御するための技術に関する。

一般に、車両の前照灯はその光軸が規定の範囲内に収まるように調整される。しかし、通常の車両使用時には、乗員の人数や積載物などの増減による車両の姿勢変化により前照灯の光軸が変化してしまうことがある。例えば、車両の後部座席に乗員がいる場合あるいは車両後部のトランクルームに比較的重い積載物がある場合などには、車両の後部が沈み込むことにより前照灯の光軸が上向きに変化する。このような場合にも前照灯の光軸を上下に適切に制御することにより対向車等のドライバーへ眩惑を与えることを防止するオートレベリングシステム（光軸調整装置）が知られている。

例えば、特許第４４６６７０１号公報（特許文献１）には、撮像手段による撮像画像中から他車両のテールライトを検出し、そのテールライトの位置を基準として照射目標を設定し、その照射目標に対してヘッドライトの光軸を向けるときの角度を演算し、演算された角度にヘッドライトの光軸の向きを変更させるライト制御装置であって、角度の演算時において、撮像手段と自車両のヘッドライトの取付位置の配置間距離に応じて光軸の向きを補正するライト制御装置が開示されている。

しかし、特許文献１に開示の先行技術においては、他車両と自車両との間の車間距離を求める車間距離取得手段が必要であり、構成が複雑である点で改良の余地がある。

特許第４４６６７０１号公報

本発明に係る具体的態様は、車両用灯具の光軸制御を簡単な構成により実現することが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の光軸制御装置は、（ａ）車両用灯具の光軸を制御するための装置であって、（ｂ）カメラにより自車両の前方の外界を撮影して得られる画像に基づいて前方車両の左右ランプの位置情報を検出するランプ位置検出部と、（ｃ）ランプ位置検出部によって検出される左右ランプの位置情報に基づいて、車両用灯具の光軸を制御するための制御角を演算する制御角演算部と、（ｄ）制御角演算部によって求められる制御角に基づいて光軸制御信号を生成し、当該光軸制御信号を車両用灯具へ出力する制御信号生成部と、を含み、（ｅ）ランプ位置検出部による前方車両の左右ランプの位置情報が自車両を基準とした相対的な角度θ_Ｒ、θ_Ｌとして検出されるものとし、車両用灯具の設置位置の高さＨ_ｈ及びカメラの設置位置と車両用灯具の位置との水平距離Ｌ_ｃｈをそれぞれ既知の値であるとし、前方車両のランプの設置位置の高さＨ_ｔ及び前方車両の左右ランプの設置位置間の距離をＷ_ｔとしてそれぞれに仮定値を設定することで、車両用灯具の設置位置と前方車両の左右ランプ位置の上下方向における角度θ_ｈを

と表し、（ｆ）制御角演算部は当該角度θ_ｈに基づいて制御角を決定する、車両用灯具の光軸制御装置である。

上記構成によれば、前方車両のランプの設置位置の高さＨ_ｔおよび前方車両の左右ランプの設置位置間の距離をＷ_ｔとしてそれぞれに仮定値を設定することで、自車両の前方を撮影した画像から得られる前方車両の左右ランプの位置情報である角度θ_Ｒ、θ_Ｌと予め実測値などに基づいて設定可能な車両用灯具の設置位置の高さＨ_ｈおよびカメラの設置位置と車両用灯具の位置との水平距離Ｌ_ｃｈを用いて、車両用灯具の設置位置と前方車両の左右ランプ位置の上下方向における角度θ_ｈを求め、これを制御角として用いて車両用灯具の光軸制御を行うことができる。したがって、基本的にはカメラにより撮影される画像に基づいて得られる情報だけで光軸制御を行うことが可能であり、車両用灯具の光軸制御を簡単な構成により実現することが可能となる。なお、上記した計算式の導出過程については後述する。

上記の光軸制御装置において、ランプ位置検出部は、左右ランプの位置情報として前方車両の左右テールランプの位置情報のみを検出する、ことも好ましい。

本発明に係る一態様の車両用前照灯システムは、上記した光軸制御装置と、当該光軸制御装置によって光軸制御される車両用灯具とを含む、車両用前照灯システムである。

上記構成によれば、基本的にはカメラにより撮影される画像に基づいて得られる情報だけで光軸制御を行うことが可能であり、車両用灯具の光軸制御を簡単な構成により実現することが可能となる。

図１は、一実施形態の光軸制御システムの構成を示すブロック図である。図２は、車両用灯具の構成を模式的に示す断面図である。図３（Ａ）は、自車両および前方車両の位置関係を示す側面図であり、図３（Ｂ）は、自車両および前方車両の位置関係を示す平面図である。図４は、光軸制御装置における処理手順を示すフローチャートである。図５は、光軸制御装置による光軸制御の実施例を示すグラフである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の光軸制御システムの構成を示すブロック図である。図１に示す光軸制御システム１は、車両用灯具２に対して所定の制御信号を供給することによりこの車両用灯具２の光軸を調整するためのものである。この光軸制御システム１は、カメラ１１、画像処理装置（ランプ位置検出部）１２および光軸制御装置１３を含んで構成されている。

カメラ１１は、自車両の所定位置（例えばフロントガラス内のバックミラー付近）に設置されており、自車両前方の外界を撮影してその画像データを出力する。

画像処理装置１２は、カメラ１１から出力される画像データに基づいて所定の画像処理を行うことにより、自車両の前方に存在する先行車両や対向車両（以下、これらをまとめて「前方車両」という）に関する位置情報を検出する。

光軸制御装置１３は、画像処理装置１２から出力される前方車両の位置情報を用いて所定の演算を行うことにより、車両用灯具２の光軸を制御するための制御信号を生成し出力するものであり、制御角演算部２１および制御信号生成部２２を有する。

制御角演算部２１は、前方車両の位置情報に基づいた演算を行うことにより、車両用灯具２の上下方向における制御角を演算する。

制御信号生成部２２は、制御角演算部２１によって求められた制御角に基づいて、車両用灯具２の光軸を上下方向に調整するための制御信号を生成し出力する。

図２は、車両用灯具の構成例を模式的に示す断面図である。車両用灯具２は、アジャスタ３とランプユニット４を備える。ランプユニット４は、アジャスタ軸４０、ランプ部４２および支点機構４４を備える。アジャスタ軸４０は、ランプユニット４内の機構部と接続されており、アジャスタ３から与えられる駆動力を機構部に伝える。このアジャスタ軸４０を移動させることにより、支点機構４４を中心にしてランプ部４２の光軸４６を上下に調整することができる。アジャスタ３は、光軸制御装置１３から供給される制御信号に基づいてアジャスタ軸４０へ駆動力を伝える。

図３（Ａ）は、自車両および前方車両の位置関係を示す側面図であり、図３（Ｂ）は、自車両および前方車両の位置関係を示す平面図である。以下、これらの図を参照しながら、前方車両の位置情報に基づいて制御角を演算する原理を説明する。

まず、カメラ１１による画像データに基づく画像処理部１２の画像認識処理により、前方車両と自車両との距離Ｌ_ｃｔと、前方車両の左右それぞれのランプ（図示の例ではテールランプ）の相対的な位置を表す角度θ_Ｌ、θ_Ｒと、水平方向における前方車両と自車両のなす角度θ_Ｃが検出される。

まず、角度θ_Ｌ、θ_Ｒの正接は下記のように表すことができる。ここで、Ｗ_ｔとは前方車両の左右ランプの間の距離（ランプ幅）であり、ｘとは例えばＷ_ｔの半値（Ｗ_ｔ／２）である。

次に、前方車両と自車両との距離Ｌ_ｃｔは、上記の計算式を用いて以下のように表すことができる。ここで、前方車両の左右ランプの間の距離Ｗ_ｔを既知であると仮定すれば、距離Ｌ_ｃｔを演算により求めることができる。

また、角度θ_Ｃについては、既知であるカメラ１１の設置位置の高さＨ_Ｃと画像認識処理によって得られる前方車両のランプ位置の高さＨ_ｔとの差（Ｈ_Ｃ−Ｈ_ｔ）と、自車両と前方車両の距離Ｌ_ｃｔに基づいて求められる。

次に、自車両の車両用灯具の位置と前方車両のランプ位置とのなす角度θ_ｈは、距離Ｌ_ｃｔと、前方車両のランプ位置の高さＨ_ｔと、自車両のランプ位置の高さＨ_ｈと、自車両のカメラの位置と自車両の車両用灯具の位置との間の水平距離Ｌ_ｃｈとを用いて以下のように表すことができる。

ここで、上記した計算式に示した距離Ｌ_ｃｔを代入すると、角度θ_ｈは以下のように表すことができる。

上記計算式において、自車両のランプ位置の高さＨ_ｈと自車両のカメラの位置と自車両の車両用灯具の位置との間の水平距離Ｌ_ｃｈのそれぞれは既知である。このため、前方車両のランプ位置の高さＨ_ｔと前方車両の左右ランプの間の距離Ｗ_ｔのそれぞれを、例えば多くの市販車両における平均的な値に仮定すれば、上記計算式に基づいて角度θ_ｈを求めることができる。本実施形態では、上記の計算式に基づいて制御角演算部２１により角度θ_ｈを求め、この角度θ_ｈを車両用灯具２の光軸制御における制御角として用いている。

図４は、光軸制御装置における処理手順を示すフローチャートである。以下、この図４を参照しながら光軸制御装置における動作を説明する。

まず、光軸制御装置１３の制御角演算部２１は、画像処理装置１２から出力される前方車両の位置情報（本例ではランプ位置の情報）を取得する（ステップＳ１１）。次に、制御角演算部２１は、取得した前方車両の位置情報に基づいて制御角を演算する（ステップＳ１２）。次に、制御信号生成部２２は、制御角演算部２１により求められた制御角に基づいて光軸制御信号を生成し、これを車両用灯具２へ出力する（ステップＳ１３）。

図５は、光軸制御装置による光軸制御の実施例を示すグラフである。ここでは、前方車両（ここでは先行車両）が上り坂にさしかかった状態における制御角の演算例を示している。なお、自車両のランプ位置の高さＨ_ｈが０．７（ｍ）、前方車両のカメラ位置の高さＨ_Ｃが１．４（ｍ）、自車両のカメラの位置と自車両の車両用灯具の位置との間の水平距離Ｌ_ｃｈが１．７５（ｍ）とそれぞれ既知であり、かつ、前方車両のランプ位置の高さＨ_ｔを０．８５（ｍ）、前方車両の左右ランプの間の距離Ｗ_ｔを１．４（ｍ）とそれぞれ仮定している。実施例の光軸制御によれば、制御角の数値がプラスの値で推移しており、前方車両の状態に対応した適切な数値を演算できていることが分かる。これに対して、前方車両の距離を基に自車両のカメラ位置と前方車両のランプ位置とのなす角度を用いる比較例においては、制御角の数値が途中でマイナスの値に推移している。これは、数値のうえでは、前方車両が遙か遠くに存在する状態と誤検知していることになり、実際は上り坂にさしかかっている前方車両に対する光軸の制御角として適切とはいえない。

以上のような実施形態によれば、前方車両のランプの設置位置の高さＨ_ｔおよび前方車両の左右ランプの設置位置間の距離をＷ_ｔとしてそれぞれに仮定値を設定することで、自車両の前方を撮影した画像から得られる前方車両の左右ランプの位置情報である角度θ_Ｒ、θ_Ｌと予め実測値などに基づいて設定可能な車両用灯具の設置位置の高さＨ_ｈおよびカメラの設置位置と車両用灯具の位置との水平距離Ｌ_ｃｈを用いて、車両用灯具の設置位置と前方車両の左右ランプ位置の上下方向における角度θ_ｈを求め、これを制御角として用いて車両用灯具の光軸制御を行うことができる。したがって、基本的にはカメラにより撮影される画像に基づいて得られる情報だけで光軸制御を行うことが可能であり、車両用灯具の光軸制御を簡単な構成により実現することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、実施例において挙げた数値は一例であり、これらに限定されるものではない。また、前方車両の左右ランプとして左右テールランプのみを検出することも好ましい。また、上記では角度θ_ｈをそのまま制御角として用いていたが角度θ_ｈと制御角とは一対一に対応していなくてもよい。例えば、角度θ_ｈに所定の係数を加減算あるいは乗除算する等、角度θ_ｈと制御角とが何らかの対応関係をもって相関していればよい。

１：光軸制御システム
２：車両用灯具
１１：カメラ
１２：画像処理装置（ランプ位置検出部）
１３：光軸制御装置
２１：制御角演算部
２２：制御信号生成部

Claims

車両用灯具の光軸を制御するための装置であって、
カメラにより自車両の前方の外界を撮影して得られる画像に基づいて前方車両の左右ランプの位置情報を検出するランプ位置検出部と、
前記ランプ位置検出部によって検出される前記左右ランプの位置情報に基づいて、前記車両用灯具の光軸を制御するための制御角を演算する制御角演算部と、
前記制御角演算部によって求められる前記制御角に基づいて光軸制御信号を生成し、当該光軸制御信号を前記車両用灯具へ出力する制御信号生成部と、
を含み、
前記ランプ位置検出部による前記前方車両の左右ランプの位置情報が前記自車両を基準とした相対的な角度θ_Ｒ、θ_Ｌとして検出されるものとし、前記車両用灯具の設置位置の高さＨ_ｈ及び前記カメラの設置位置と前記車両用灯具の位置との水平距離Ｌ_ｃｈをそれぞれ既知の値であるとし、前記前方車両のランプの設置位置の高さＨ_ｔ及び前記前方車両の左右ランプの設置位置間の距離をＷ_ｔとしてそれぞれに仮定値を設定することで、前記車両用灯具の設置位置と前記前方車両の左右ランプ位置の上下方向における角度θ_ｈを

と表し、
前記制御角演算部は当該角度θ_ｈに基づいて前記制御角を決定する、
車両用灯具の光軸制御装置。
前記ランプ位置検出部は、前記左右ランプの位置情報として前記前方車両の左右テールランプの位置情報のみを検出する、
請求項１に記載の光軸制御装置。
請求項１又は２に記載の光軸制御装置と、
当該光軸制御装置によって光軸制御される車両用灯具と、
を含む、車両用前照灯システム。