JP2015151046A - 軸方向制御装置、および軸方向制御プログラム - Google Patents

軸方向制御装置、および軸方向制御プログラム Download PDF

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正悦 大石
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洋章 新野
陽介 服部
Yosuke Hattori
陽介 服部
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英嗣 伊豆原
広貴 苫米地
Hirotaka Tomabechi
広貴 苫米地
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Abstract

【課題】軸を有する有軸装置の方向を制御する軸方向制御装置において、勾配が変化する場所においても軸の方向を最適な方向に向けることができるようにする。
【解決手段】軸方向制御装置においては、自車両の進行方向において道路の勾配が変化する勾配変化位置および勾配の変化量を示す勾配変化情報を取得し（Ｓ１２０）、勾配変化情報に基づいて、自車両が勾配変化位置に到達する前に、勾配変化位置における変化後の勾配に対応する方向に、有軸装置における軸の方向を変化させる（Ｓ１３０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ３３０，Ｓ３４０）。このような軸方向制御装置によれば、勾配が変化する前に、勾配の変化後に対応する方向に軸の方向を変化させるので、勾配が変化する場所においても軸の方向を最適な方向に向けることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、有軸装置の方向を制御する軸方向制御装置、および軸方向制御プログラムに関する。
上記の軸方向制御装置として、ヘッドライトの光軸の方向を車両の傾きに応じて変更するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−２４７２１０号公報
しかしながら、上記軸方向制御装置では、車両の傾きが発生してから軸の方向を変化させるため、勾配が変化する場所にて軸の方向の変化が遅れ、軸の方向を最適な方向に向けることができないという問題点があった。
そこで、このような問題点を鑑み、車両に搭載され、軸を有する有軸装置（ヘッドライトの光軸、カメラの撮像軸）の方向を制御する軸方向制御装置において、勾配が変化する場所においても軸の方向を最適な方向に向けることができるようにすることを本発明の目的とする。
本発明の軸方向制御装置において、変化情報取得手段は、自車両の進行方向において道路の勾配が変化する勾配変化位置および勾配の変化量を示す勾配変化情報を取得し、方向変更手段は、勾配変化情報に基づいて、自車両が勾配変化位置に到達する前に、勾配変化位置における変化後の勾配に対応する方向に、有軸装置における軸の方向を変化させる。
このような軸方向制御装置によれば、勾配が変化する前に、勾配の変化後に対応する方向に軸の方向を変化させるので、勾配が変化する場所においても軸の方向を最適な方向に向けることができる。
なお、取得される勾配変化情報には、自車両の上方向および下方向に勾配が変化する際の変化量が含まれているとよい。ただし、「自車両の上方向に勾配が変化する」とは、自車両が上り勾配を走行中にさらに勾配が大きくなる場合や、自車両が下り勾配を走行中に下り勾配が小さくなる場合、或いは、上り勾配に変化する場合を示す。また、「自車両の下方向に勾配が変化する」とは、自車両が下り勾配を走行中にさらに勾配が大きくなる場合や、自車両が上り勾配を走行中に上り勾配が小さくなる場合、或いは、下り勾配に変化する場合を示す。
なお、上記目的を達成するためには、コンピュータを、軸方向制御装置を構成する各手段として実現するための軸方向制御プログラムとしてもよい。また、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。
本発明が適用された軸方向制御装置１の概略構成を示すブロック図である。 軸方向制御装置１の制御部１０が実行する軸調整処理を示すフローチャートである。 勾配変化時において軸方向の制御を開始するタイミングと終了するタイミングとを示す説明図である。
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
本発明が適用された軸方向制御装置１は、例えば乗用車等の車両に搭載されており、光の入射または射出に関する軸を有する有軸装置における軸の方向を制御する装置である。本実施形態では、有軸装置としてのカメラ２１およびヘッドライト２３における撮像軸や光軸の向きを制御する装置として構成されている。
特に、本実施形態の軸方向制御装置１は、勾配が変化する前に、勾配の変化後に対応する方向に軸の方向を変化させることによって、勾配が変化する場所においても軸の方向を最適な方向に向けることができるよう工夫されている。
軸方向制御装置１は、図１に示すように、制御部１０と、カメラ２１と、軸調整アクチュエータ２２と、ヘッドライト２３と、位置検出部２４と勾配変化情報データベース２５と、車速センサ２６と、を備えている。
カメラ２１は、自車両の進行方向を撮像領域とする周知の車載カメラとして構成されており、得られた撮像画像を図示しない画像処理装置に送る。なお、この画像処理装置においては、カメラ２１による撮像画像から白線や障害物等を抽出することで自車両の走行支援を行う処理の一部を担う。
ヘッドライト２３は、制御部１０による指令に基づいて点灯状態と非点灯状態とが制御される周知のヘッドライトとして構成されている。
軸調整アクチュエータ２２は、制御部１０の指令に基づいてカメラ２１による撮像軸（例えば撮像範囲の中心の位置）およびヘッドライト２３の光軸（例えば照射領域の中心軸）の位置を移動させる。特に本実施形態では、撮像軸および光軸を鉛直方向に移動させる。
なお、本実施形態においては、１つの軸調整アクチュエータ２２がカメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸の両方を制御するものとして説明するが、カメラ２１およびヘッドライト２３毎に別々の軸調整アクチュエータ２２を設け、それぞれ別に制御してもよい。
位置検出部２４は、例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機として構成されており、自車両の現在地を検出する機能を有する。自車両の現在地の情報は、制御部１０に送られる。
勾配変化情報データベース２５は、地図情報とともに、勾配の変化量を道路の勾配が変化する勾配変化位置毎に記録している。なお、本実施形態においては勾配変化位置および各勾配変化位置における勾配の変化量が勾配変化情報として記録されている。
車速センサ２６は、自車両の走行速度（車速）を検出する周知の車速センサとして構成されている。車速センサ２６は、検出した車速の情報を制御部１０に送るよう設定されている。
制御部１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１２とを備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵ１１は、メモリ１２内のプログラム（軸方向制御プログラムを含む）に基づく各種処理を実施する。
［本実施形態の処理］
このように構成された軸方向制御装置１において、制御部１０は、図２に示す軸調整処理を実施する。軸調整処理は、カメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸を適切な方向に向けるための処理である。また、軸調整処理は、例えば軸方向制御装置１が搭載された車両の電源が投入されると開始される処理であり、その後、一定周期毎に繰り返し実施される処理である。
軸調整処理では、図２に示すように、まず、自車両の現在地（位置情報）を位置検出部２４から取得する（Ｓ１１０）。続いて、勾配変化情報を勾配変化情報データベース２５から取得する（Ｓ１２０）。この処理において、勾配変化情報データベース２５からは、自車両の現在地に近く、自車両が走行する道路の進行方向側に存在する勾配変化位置における勾配変化情報が読み出される。
そして、直近の勾配変化位置における勾配の変化量に従って、カメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸の目標角度を設定する（Ｓ１３０）。ここで、カメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸は、道路面に対して予め設定された所定の角度になるよう設定されており、ここでの目標角度は勾配の変化量を考慮して、勾配変化位置にて勾配が変化した後の道路面に対して所定の角度になるよう設定される。
そして、車速を取得し（Ｓ１４０）、勾配の変化方向がプラス方向であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。ここで、勾配の変化方向については、図３（ａ）に示すように、現在の道路面の角度に対して車両の上方向に道路面の向きが変化する場合（図３（ａ）では「＋」の方向に変化する場合）をプラス方向とし、現在の道路面の角度に対して車両の下方向に道路面の向きが変化する場合（図３（ａ）では「−」の方向に変化する場合）をマイナス方向とする。
勾配の変化方向がプラス方向であれば（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、位置Ｂ1を設定する（Ｓ２００）。ここで、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、勾配の変化方向がマイナス方向である場合についての勾配変化位置をＡ0、勾配の変化方向がプラス方向である場合についての勾配変化位置をＢ0、と定義する。
また、軸方向の変化を終了する目標位置である終了位置をそれぞれＡ1、Ｂ1とし、軸方向の変化を開始する位置である開始位置をそれぞれＡ2、Ｂ2とする。なお、終了位置Ａ1、Ｂ1については、勾配変化位置をＡ0、Ｂ0に対して固定された位置とされており、開始位置Ａ2、Ｂ2については状況により変化させる。
また、本実施形態では、勾配の変化方向がマイナス方向である場合についての終了位置Ａ1については勾配変化位置Ａ0と同じ位置に設定しているのに対して、勾配の変化方向がプラス方向である場合についての終了位置Ｂ1については、勾配変化位置Ｂ0よりも手前側に設定している（例えば、勾配変化位置Ｂ0の手前５ｍ程度）。
Ｓ２００の処理では、予め設定された値である終了位置Ｂ1を設定する。そして、車速に応じて開始位置Ｂ2の位置、およびカメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸を移動させる速度である軸速度を設定する（Ｓ２１０）。
この処理では、例えば、軸速度を固定値とする場合、終了位置Ｂ1にて軸変化が終了するよう開始位置Ｂ2を設定する。つまり、車速が速くなるにつれて終了位置Ｂ1は手前側に設定される。
また例えば、開始位置Ｂ2を固定値とする場合、終了位置Ｂ1にて軸変化が終了するよう軸速度を設定する。つまり、車速が速くなるにつれて軸速度が大きな値に設定される。なお、車速に応じて開始位置Ｂ2および軸速度の両方を設定してもよい。ただし、開始位置Ｂ2および軸速度の両方を設定する場合においても、終了位置Ｂ1にて軸変化が終了するよう設定する。
続いて、自車両の位置が開始位置Ｂ2に到達したか否かを判定する（Ｓ２２０）。自車両の位置が開始位置Ｂ2に到達していなければ（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理に戻る。
また、自車両の位置が開始位置Ｂ2に到達していれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、軸調整アクチュエータ２２を設定された軸速度となるよう作動させ、カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸を移動させる（Ｓ２３０）。続いて、カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸が目標角度に到達したか否かを判定する（Ｓ２４０）。
カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸が目標角度に到達していなければ（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２３０の処理に戻る。また、カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸が目標角度に到達していれば（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、再び自車両の現在地（位置情報）を位置検出部２４から取得する（Ｓ２５０）。
そして、自車両の現在地が勾配変化位置Ｂ0に到達したか否かを判定する（Ｓ２６０）。自車両の現在地が勾配変化位置Ｂ0に到達していなければ（Ｓ２６０：ＮＯ）、Ｓ２５０の処理に戻る。
自車両の現在地が勾配変化位置Ｂ0に到達していれば（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、カメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸が道路面に対して所定の角度になるよう復帰させる（Ｓ４１０）。つまり、目標角度として復帰角度（規定値）を設定する処理（Ｓ１３０と同等）、軸調整アクチュエータ２２を軸の向きが復帰角度になるよう移動させる処理（Ｓ２３０、Ｓ２４０と同等）を実施する。
このような処理が終了すると、軸調整処理を終了する。
ところで、Ｓ１５０の処理において、勾配の変化方向がマイナス方向であれば（Ｓ１５０：ＮＯ）、位置Ａ1を設定する（Ｓ３００）。ここでは、前述のように勾配変化位置Ａ0と一致する終了位置Ａ1を設定する。
そして、車速に応じて開始位置Ａ2の位置、およびカメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸を移動させる速度である軸速度を設定する（Ｓ３１０）。この処理では、前述のＳ２１０において開始位置Ｂ2および軸速度を設定した処理と同様の処理を実施することによって開始位置Ａ2および軸速度を設定する。
続いて、自車両の位置が開始位置Ａ2に到達したか否かを判定する（Ｓ３２０）。自車両の位置が開始位置Ａ2に到達していなければ（Ｓ３２０：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理に戻る。
また、自車両の位置が開始位置Ａ2に到達していれば（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、軸調整アクチュエータ２２を設定された軸速度となるよう作動させ、カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸を移動させる（Ｓ３３０）。続いて、カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸が目標角度に到達したか否かを判定する（Ｓ３４０）。
カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸が目標角度に到達していなければ（Ｓ３４０：ＮＯ）、Ｓ３３０の処理に戻る。また、カメラ２１の撮像軸やヘッドライト２３の光軸が目標角度に到達していれば（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、再び自車両の現在地（位置情報）を位置検出部２４から取得する（Ｓ３５０）。
そして、自車両の現在地が勾配変化位置Ａ0に到達したか否かを判定する（Ｓ３６０）。自車両の現在地が勾配変化位置Ａ0に到達していなければ（Ｓ３６０：ＮＯ）、Ｓ３５０の処理に戻る。
また、自車両の現在地が勾配変化位置Ａ0に到達していれば（Ｓ３６０：ＹＥＳ）、前述のＳ４１０の処理を実施し、カメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸が道路面に対して所定の角度になるよう復帰させる。このような処理が終了すると、軸調整処理を終了する。
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した軸方向制御装置１において、制御部１０は、自車両の進行方向において道路の勾配が変化する勾配変化位置および勾配の変化量を示す勾配変化情報を取得し、勾配変化情報に基づいて、自車両が勾配変化位置（Ａ0、Ｂ0）に到達する前に、勾配変化位置における変化後の勾配に対応する方向に、有軸装置における軸の方向を変化させる。
このような軸方向制御装置１によれば、勾配が変化する前に、勾配の変化後に対応する方向に軸の方向を変化させるので、勾配が変化する場所においても軸の方向を最適な方向に向けることができる。
また、上記軸方向制御装置１において制御部１０は、軸の方向の変化を完了させる完了位置（Ａ1、Ｂ1）を、自車両の上方向に勾配が変化する場合に、自車両の下方向に勾配が変化する場合と比較して、勾配変化位置のより手前側に設定する。
このような軸方向制御装置１によれば、勾配変化後の領域がより早い時期に視認できる場合に、より早く軸方向の変化を完了させるので、その方向に確実に対応できるようにすることができる。
さらに、上記軸方向制御装置１において制御部１０は、軸の方向の変化を開始させる開始位置（Ａ2、Ｂ2）を、自車両の上方向に勾配が変化する場合に、自車両の下方向に勾配が変化する場合と比較して、勾配変化位置のより手前側に設定する。
このような軸方向制御装置１によれば、既に勾配変化後の領域が視認できる場合に、より早く軸方向の変化を開始させるので、遅れることなくその方向に対応できるようにすることができる。
また、上記軸方向制御装置１において制御部１０は、軸の方向を変化させる速度を、自車両の下方向に勾配が変化する場合に、自車両の上方向に勾配が変化する場合と比較して、より大きな値に設定する。
このような軸方向制御装置１によれば、急に視界が開ける場合に、より早くその方向に対応できるように軸の方向を変化させることができる。
加えて、上記軸方向制御装置１において制御部１０は、自車両の車速が速くなるにつれて、開始位置を、勾配変化位置のより手前側に設定し、また、自車両の車速が速くなるにつれて、軸の方向を変化させる速度をより大きな値に設定する。
これらのような軸方向制御装置１によれば、車速が速い場合であっても、軸方向の変化が遅れにくくすることができる。
［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
例えば、上記実施形態においては、１つの軸調整アクチュエータ２２がカメラ２１による撮像軸およびヘッドライト２３の光軸の両方を制御するものとして説明したが、カメラ２１およびヘッドライト２３毎に別々の軸調整アクチュエータ２２を設け、それぞれ別に制御してもよい。また、上記実施形態においては、勾配変化位置Ａ0と一致する終了位置Ａ1を設定したが、これらの位置は異なる位置であってもよい。
なお、ヘッドライト２３の光軸の両方を制御する場合には、多少の制御遅れが発生しても視認性への影響が小さいが、カメラ２１による撮像軸の制御遅れが発生すると撮像画像に基づく処理に遅延が発生するため、本発明の構成を用いてより早期に軸方向を制御することに顕著な意義がある。
さらに、上記実施形態においては、カメラ２１における撮像軸やヘッドライト２３における光軸の向きを制御するよう構成したが、光の入射または射出に関する軸を有するその他の有軸装置における軸を制御する構成であってもよい。
［実施形態の構成と本発明の手段との対応関係］
上記実施形態における制御部１０は本発明でいう軸方向制御装置に相当し、上記実施形態におけるカメラ２１およびヘッドライト２３は本発明でいう有軸装置に相当する。また、上記実施形態において制御部１０が実施する処理のうちのＳ１２０の処理は本発明でいう変化情報取得手段に相当し、上記実施形態のＳ１３０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ３３０，Ｓ３４０の処理は本発明でいう方向変更手段に相当する。
さらに、上記実施形態においてＳ２００，Ｓ３００の処理は本発明でいう完了位置設定手段に相当し、上記実施形態においてＳ２１０，Ｓ３１０の処理は本発明でいう開始位置設定手段および変化速度設定手段に相当する。
１…軸方向制御装置、１０…制御部、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、２１…カメラ、２２…軸調整アクチュエータ、２３…ヘッドライト、２４…位置検出部、２５…勾配変化情報データベース、２６…車速センサ。

Claims (7)

  1. 自車両に搭載され、光の入射または射出に関する軸を有する有軸装置の方向を制御する軸方向制御装置（１０）であって、
    自車両の進行方向において道路の勾配が変化する勾配変化位置および勾配の変化量を示す勾配変化情報を取得する変化情報取得手段（Ｓ１２０）と、
    前記勾配変化情報に基づいて、自車両が前記勾配変化位置に到達する前に、前記勾配変化位置における変化後の勾配に対応する方向に、前記有軸装置における軸の方向を変化させる方向変更手段（Ｓ１３０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ３３０，Ｓ３４０）と、
    を備えたことを特徴とする軸方向制御装置。
  2. 請求項１に記載の軸方向制御装置において、
    前記方向変更手段に軸の方向の変化を完了させる完了位置を、自車両の上方向に勾配が変化する場合に、自車両の下方向に勾配が変化する場合と比較して、前記勾配変化位置のより手前側に設定する完了位置設定手段（Ｓ２００，Ｓ３００）、
    を備えたことを特徴とする軸方向制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の軸方向制御装置において、
    前記方向変更手段に軸の方向の変化を開始させる開始位置を、自車両の上方向に勾配が変化する場合に、自車両の下方向に勾配が変化する場合と比較して、前記勾配変化位置のより手前側に設定する開始位置設定手段（Ｓ２１０，Ｓ３１０）、
    を備えたことを特徴とする軸方向制御装置。
  4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の軸方向制御装置において、前記方向変更手段に軸の方向を変化させる速度を、自車両の下方向に勾配が変化する場合に、自車両の上方向に勾配が変化する場合と比較して、より大きな値に設定する変化速度設定手段（Ｓ２１０，Ｓ３１０）、
    を備えたことを特徴とする軸方向制御装置。
  5. 請求項３に記載の軸方向制御装置において、
    前記開始位置設定手段は、自車両の車速が速くなるにつれて、前記開始位置を、前記勾配変化位置のより手前側に設定すること
    を特徴とする軸方向制御装置。
  6. 請求項４に記載の軸方向制御装置において、
    前記変化速度設定手段は、自車両の車速が速くなるにつれて、前記方向変更手段に軸の方向を変化させる速度をより大きな値に設定すること
    を特徴とする軸方向制御装置。
  7. コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の軸方向制御装置を構成する各手段として機能させるための軸方向制御プログラム。
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