JP2016168915A - 車両灯具システム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラと前照灯の位置ずれを検出可能な車両灯具システムを提供する。【解決手段】コントローラ１２は、カメラ１０からの画像情報Ｓ１にもとづき、車両前方に形成すべき配光パターンを指示する配光指令Ｓ２を生成する。前照灯１４は、配光指令Ｓ２にもとづき、指示された配光パターンが得られるように、車両前方を照射する。位置キャリブレータ２０は、カメラ１０と前照灯１４の位置ずれを検出する。位置キャリブレータ２０は、画像情報Ｓ１にもとづいて、路上に存在する基準オブジェクトを検出し、基準オブジェクトの輝度を測定する。そしてある配光パターンに応じて得られる基準オブジェクトの輝度と、ある配光パターンと比べて一部分のみの光量が異なる別の配光パターンに応じて得られる基準オブジェクトの輝度との間に有意な差があるとき、光量が異なる一部分の位置を利用して位置ずれを検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車などに用いられる車両灯具システムに関する。

車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両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。

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの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、車両の前方の先行車両、対向車両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するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。

図１は、ＡＤＢに対応した車両用灯具システムの基本ブロック図である。車両用灯具システム（単に灯具システムという）２ｒは、カメラ１０、コントローラ１２、前照灯（ハイビーム）１４を備える。カメラ１０は車両前方の画像を取得する。コントローラ１２は、カメラ１０が取得した画像情報Ｓ１にもとづき、先行車両、対向車両、歩行者等を検出し、ビームを照射すべき点灯領域Ｒ_ＯＮと、ビームを照射すべきでない消灯領域Ｒ_ＯＦＦを含む配光パターンを決定する。そしてコントローラ１２は、配光パターンを指示する配光指令Ｓ２を生成し、前照灯１４に供給する。前照灯１４は、コントローラ１２が生成した配光指令Ｓ２にもとづき、所望の配光パターンが得られるように車両前方を照射する。

特開２０１３−１４７１３８号公報

図１の灯具システム２ｒにおいて、カメラ１０と前照灯１４の取り付け位置精度が重要である。なぜならそれらの取り付け位置がずれていると、本来遮光すべき領域を照射してグレアを与えるという問題が生じうるからである。

このため従来では、カメラ１０および前照灯１４の取り付け位置のばらつきを考慮して、消灯領域Ｒ_ＯＦＦを設定していた。具体的には、カメラ１０の画像から先行車両、対向車両を検出すると、先行車両、対向車両が存在する領域Ｒ_Ｘにマージンを付加した領域を消灯領域とすることで、グレアを防止していた。

前照灯１４による配光パターンの制御方式は、（１）照射領域を複数の小領域に分割し、小領域ごとに点灯、消灯を切り替える分割方式、（２）ビームを車両前方で走査しながら、時間ごとに点灯、消灯を切り替える走査方式などがある。ＡＤＢシステムに使用される前照灯１４は、より精細に配光を制御可能となるよう開発が進められている。たとえば分割方式では、分割数を増やすことで高精細な配光制御が可能となり、走査方式では、点消灯切り替えの時間分解能を高めることで、高精細な配光制御が可能となる。

ところがコントローラ１２において、位置ずれを考慮して消灯領域のマージンを広くとって配光パターンを決めたのでは、前照灯１４を高精細にしたことの優位性が失われ、前照灯１４がオーバースペックとなる。

本発明は係る課題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、カメラと前照灯の位置ずれを検出可能な車両灯具システムの提供にある。

本発明のある態様は、車両灯具システムに関する。車両灯具システムは、車両前方を撮影し、画像情報を生成するカメラと、カメラからの画像情報にもとづき車両前方に形成すべき配光パターンを指示する配光指令を生成するコントローラと、配光指令にもとづき、指示された配光パターンが得られるように、車両前方を照射する前照灯と、カメラと前照灯の位置ずれを検出する位置キャリブレータと、を備える。位置キャリブレータは、画像情報にもとづいて、路上に存在する基準オブジェクトを検出し、基準オブジェクトの輝度を測定するステップと、ある配光パターンに応じて得られる基準オブジェクトの輝度と、ある配光パターンと比べて一部分のみの光量が異なる別の配光パターンに応じて得られる基準オブジェクトの輝度との間に有意な差があるとき、一部分の位置を利用して位置ずれを検出するステップと、を実行する。

前照灯に対してランプ座標系を、カメラに対してカメラ座標系を定義する。前照灯が、ランプ座標系のある一部分の光量を変化させたときに、カメラから得られる基準オブジェクトの輝度が変化すれば、カメラ座標系での基準オブジェクトの座標と、ランプ座標の光量を変化させた一部分の座標とを対応付けることができる。したがってこの態様によれば、カメラと前照灯の位置ずれを検出し、必要に応じてキャリブレートできる。
「輝度の有意な差」とは、外乱光やノイズの影響による輝度差ではなく、配光パターンを変化させたことに起因した輝度変化であると認められる程度の輝度差をいう。

位置キャリブレータは、画像情報にもとづいて、基準オブジェクトを検出し、基準オブジェクトの輝度を示す輝度データを生成する基準オブジェクト検出器と、切り替え可能なキャリブレーション用の配光パターンを指示する配光指令を生成するパターン発生器と、ある配光パターンに応じて得られる輝度データと、別の配光パターンに応じて得られる輝度データとの間に有意な差があるかを判定し、判定結果に応じてキャリブレーションデータを生成する位置ずれ検出器と、を含んでもよい。

位置キャリブレータは、以下の処理を行ってもよい。
（i）前照灯に、ある配光パターンを指示する配光指令を供給する。
（ii）車両前方がある配光パターンに応じて照射されたときに得られる第１画像情報から、基準オブジェクトの輝度を取得する。
（iii）別の配光パターンを指示する第２配光指令を設定し、前照灯に供給する。
（iv）車両前方が第２配光指令に応じて照射されたときに得られる第２画像情報から、基準オブジェクトの輝度を取得する。
（v）第１画像情報から得られた基準オブジェクトの輝度と第２画像情報から得られた基準オブジェクトの輝度との差を検出する。
（vi）ステップ（v）において、有意な輝度差が検出された場合、位置ずれ量を検出する。
（vii）ステップ（v）において有意な輝度差が検出されない場合、ステップ（iii）に戻り、一部分を移動させて別の配光パターンを更新する。
この処理を繰り返すことで、オブジェクトの輝度を変化させることが可能な一部分を検出できる。

１回目のステップ(iii)において、一部分は基準オブジェクトの位置であってもよい。１回目のステップ（vi）において有意な輝度差が検出されたとき、カメラと前照灯の位置が正しいと判定してもよい。

ステップ（iii）において、更新ごとに一部分は、基準オブジェクトの位置から徐々に遠ざかってもよい。

基準オブジェクトは、所定の標識、デリニエータ、路面に描かれた道路標示であってもよい。

基準オブジェクトは、先行車両であってもよい。

本発明の別の態様もまた、車両灯具システムである。この車両灯具システムは、車両前方を撮影し、画像情報を生成するカメラと、カメラからの画像情報にもとづき車両前方に形成すべき配光パターンを指示する配光指令を生成するコントローラと、指示された配光指令にもとづき、配光パターンが得られるように車両前方を照射する前照灯と、前照灯に対して相対的に固定されており、車両前方の所定領域にマーカを照射するマーカ発生器と、マーカ発生器が車両前方にマーカを照射したときに、画像情報に現れるマーカの位置にもとづいて、カメラと前照灯の相対的な位置ずれを検出する位置キャリブレータと、を備える。

マーカは前照灯に固定されているため、ランプ座標系の所定座標を照射することが保証される。したがって画像情報から得られるカメラ座標系でのマーカの座標と、ランプ座標系の所定座標が対応する。したがってこの態様によれば、カメラ座標系とランプ座標系の位置ずれを検出し、必要に応じてキャリブレートできる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、カメラと前照灯の位置ずれを検出できる。

ＡＤＢに対応した車両用灯具システムの基本ブロック図である。 第１の実施の形態に係る灯具システムを示すブロック図である。 車両前方を示す図である。 位置キャリブレータの構成例を示す機能ブロック図である。 キャリブレーション処理の第１のフローチャートである。 キャリブレーション処理の第２のフローチャートである。 図５のフローチャートに対応した配光パターンの遷移を示す図である。 図６のフローチャートに対応した配光パターンの遷移を示す図である。 図９（ａ）〜（ｄ）は、基準オブジェクトとして先行車両を用いたキャリブレーションを説明する図である。 第２の実施の形態に係る灯具システムのブロック図である。 車両前方を示す図である。 位置キャリブレータの構成例を示す機能ブロック図である。

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。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、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。

（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る灯具システム２を示すブロック図である。灯具システム２は、ＡＤＢ機能を有し、車両前方に多様な配光パターンを形成する。
灯具システム２は、カメラ１０、コントローラ１２、前照灯１４および位置キャリブレータ２０を備える。前照灯１４は、ＡＤＢ機能付きのハイビームである。

カメラ１０は、車両前方を撮影し、画像情報Ｓ１を生成する。コントローラ１２は、カメラ１０からの画像情報Ｓ１にもとづき、車両前方に形成すべき目標配光パターンＳ_ＲＥＦを指示する配光指令Ｓ２を生成する。配光パターンは、光が照射されない消灯領域と、光が照射される点灯領域と、の組み合わせで構成される。また点灯領域の光量は可変であってもよい。たとえばコントローラ１２は、画像情報Ｓ１にもとづいて、先行車両や対向車両、歩行者等を検出し、それらが検出された領域を、グレアを与えないように消灯領域に設定し、あるいは光量が非常に小さな点灯領域に設定する。コントローラ１２には、車速情報やステアリング情報が入力されてもよく、これらの追加の情報を目標配光パターンＳ_ＲＥＦに反映させてもよい。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコントローラなどのハードウェアと、ソフトウェアの組み合わせで構成することができる。またコントローラ１２は、車両用灯具（ランプアッシー）に内蔵された灯具ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の一部であってもよいし、車両側に搭載された車両ＥＣＵの一部であってもよい。

前照灯１４は、配光指令Ｓ２にもとづき、目標配光パターンＳ_ＲＥＦが得られるように、車両前方を照射する。前照灯１４が車両情報Ｓ２にもとづいて車両前方に実際に形成する配光パターンを照射パターンＩと称する。

カメラ１０と前照灯１４の位置ずれが存在しない場合、照射パターンＩは、目標配光パターンＳ_ＲＥＦと一致する。ところが、カメラ１０と前照灯１４の取り付け位置がずれている場合、照射パターンＩは、目標配光パターンＳ_ＲＥＦから乖離する。

図２の灯具システム２は、カメラ１０と前照灯１４の取り付け位置のずれを検出するために、位置キャリブレータ２０を備える。以下、位置キャリブレータ２０による位置ずれの検出方法を説明する。

位置キャリブレータ２０は、以下の処理により位置ずれを検出する。
（処理１） 画像情報Ｓ１にもとづいて、路上に存在する基準オブジェクトを検出し、基準オブジェクトの輝度を測定する。

基準オブジェクトは、道路標識やデリニエータ、路面に描かれた停止線や道路標示であってもよい。あるいは後述するように、車両を基準オブジェクトとして利用することも可能である。基準オブジェクトは発光体ではなく、前照灯１４により照射された光を反射する物体であることが望ましい。位置キャリブレータ２０は、カーナビからの情報を利用して、基準オブジェクトを検出してもよい。

以下では理解の容易のため、基準オブジェクトは所定の形状、所定の色を有し、所定の文字あるいは図柄が記された道路標識であるものとする。位置キャリブレータ２０は、画像情報Ｓ１を参照し、パターンマッチングにより画像内の基準オブジェクトを検出し、その座標を特定する。

（処理２） ある配光パターンに応じて得られる基準オブジェクトの輝度Ｌ_ＲＥＦと、ある配光パターンと比べて一部分（注目領域と称する）のみの光量が異なる別の配光パターンに応じて得られる基準オブジェクトの輝度との間に有意な差があるとき、一部分（注目領域）の位置を利用して位置ずれを検出する。

以上が実施の形態に係る灯具システム２の基本構成である。続いてその位置ずれ検出処理（キャリブレーション）を説明する。

図３は、車両前方を示す図である。
この例では前照灯１４は分割方式でＡＤＢ制御が可能となっており、具体的には照射領域は１１個の小領域Ｒｓ１〜Ｒｓ１１に分割され、小領域Ｒｓごとに点灯、消灯が切り替え可能となっている。小領域Ｒｓ１〜Ｒｓ１１の位置は、前照灯１４の取り付け位置に応じて変化する。

理解を容易とするために、カメラ１０の取り付け位置を基準とするカメラ座標系θ_ＣＡＭと、前照灯１４の取り付け位置を基準とするランプ座標系θ_ＬＡＭＰを導入する。本実施の形態では、各座標系は角度のディメンジョンを有するものとする。カメラ１０の取り付け位置と前照灯１４の取り付け位置が正しい場合、図３の下部Ａに示すように、座標系θ_ＣＡＭ、θ_ＬＡＭＰの原点は一致する。

カメラの１０と前照灯１４に位置ずれが生じた場合、図３の下部Ｂに示すように、座標系θ_ＣＡＭ、θ_ＬＡＭＰの原点はずれる。ここでは前照灯１４のみが位置ずれしている場合を示すが位置ずれは、カメラ１０と前照灯１４とで複合的に起こりえる。

コントローラ１２は、カメラ１０が生成する画像情報Ｓ１にもとづいて、配光指令Ｓ２を生成する。したがって配光指令Ｓ２は、カメラ座標系θ_ＣＡＭを基準として生成される。一方、前照灯１４は、カメラ座標系θ_ＣＡＭとランプ座標系θ_ＬＡＭＰが一致しているものとして、ランプ座標系θ_ＬＡＭＰを基準として車両前方を照射する。

Ｂに示すように座標系がずれている場合の通常走行時のＡＤＢ制御を考える。図３に示すように、カメラ座標系θ_ＣＡＭで座標[θ_Ｌ１〜θ_Ｒ１]の間（小領域Ｒｓ６，Ｒｓ７）に対向車両３２が認識されると、コントローラ１２は座標［θ_Ｌ１〜θ_Ｒ１］の範囲を消灯範囲とする配光パターンを生成する。前照灯１４が、ランプ座標系θ_ＬＡＭＰで座標[θ_Ｌ１〜θ_Ｒ１]を消灯範囲として車両前方を照射する。その結果、小領域Ｒｓ８，Ｒｓ９が消灯範囲Ｒ_ＯＦＦとなり、小領域Ｒｓ６，Ｒｓ７が点灯領域Ｒ_ＯＮとなり、対向車両３２にグレアを与える。

続いて、このような問題を解決するためのキャリブレーション処理を説明する。カメラ１０からの画像情報Ｓ１にもとづき、基準オブジェクト３０として「止まれの標識」がカメラ座標系θ_ＣＡＭの［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］の範囲で検出される。ここでは理解の容易化、説明の簡潔化のため、キャリブレーション中、車両は停止しているものとし、車両前方の視界は変化しないものとする。

位置キャリブレータ２０は、キャリブレーションのために、少なくとも２つの配光パターンを切り替え、前照灯１４に車両前方を照射させる。ひとつの配光パターンと、別の配光パターンとは、ある一部分（注目領域）θｘ〜θｙのみの光量が異なっており，それ以外の部分の光量は同一である。

ある配光パターンは全範囲を点灯領域とする。別の配光パターンは、［θｘ〜θｙ］のみが消灯領域であり、残りが点灯範囲である。このような２つの配光パターンを切り替えたときに、基準オブジェクト３０の輝度が変化したとする。そうするとカメラ座標系θ_ＣＡＭの座標［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］は、ランプ座標系θ_ＬＡＭＰの座標［θｘ〜θｙ］に対応すると言える。つまり、左端の座標を基準とした場合、カメラ座標系θ_ＣＡＭとランプ座標系θ_ＬＡＭＰのずれ量は、［θ_Ｌ２−θｘ］である。基準はどこにとってもよく、右端を基準とすれば、ずれ量は［θ_Ｒ２−θｙ］である。あるいは基準は中央にとってもよい。以下は、左端を基準として説明する。

言い換えれば、位置キャリブレータ２０によるキャリブレーションは、基準オブジェクト３０の輝度を変化させることが可能な注目領域［θｘ〜θｙ］を検出することと等価である。

たとえば図３の下部Ａのように位置ずれがない場合を考える。この場合、注目領域［θｘ〜θｙ］を［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］としたときに、基準オブジェクト３０の輝度変化が検出される。ずれ量はθ_Ｌ２−θｘ＝θ_Ｌ２−θ_Ｌ２＝０であるから、位置ずれがないことが確認される。

図３の下部Ｂのように位置ずれがある場合を考える。この場合、注目領域［θｘ〜θｙ］を［θ_Ｌ２−Δθ〜θ_Ｒ２−Δθ］としたときに、基準オブジェクト３０の輝度変化が検出される。ずれ量はθ_Ｌ２−θｘ＝θ_Ｌ２−（θ_Ｌ２−Δθ）＝Δθであるから、座標系のずれ量Δθと一致する。

このように、図２の灯具システム２によれば、カメラ１０と前照灯１４の位置ずれを検出し、必要に応じてキャリブレートできる。

キャリブレーションの方法は特に限定されない。たとえばコントローラ１２が配光指令Ｓ２を生成する際に、ずれ量Δθを補正した角度情報を与えてもよい。あるいは前照灯１４にずれ量Δθを保持しておき、配光指令Ｓ２が示す角度情報をずれ量Δθを考慮してシフトしてもよい。

続いて位置キャリブレータ２０の構成およびキャリブレーションのフローについて具体的に説明する。なお、本発明は上記説明から把握されるさまざまな形態に及ぶものであり、以下で説明する具体例に拘泥されない。

図４は、位置キャリブレータ２０の構成例を示す機能ブロック図である。位置キャリブレータ２０は、基準オブジェクト検出器２２、パターン発生器２４、位置ずれ検出器２６を備える。

位置キャリブレータ２０は、コントローラ１２と同様に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコントローラなどのハードウェアと、ソフトウェアの組み合わせで構成することができる。また位置キャリブレータ２０は、車両用灯具（ランプアッシー）に内蔵された灯具ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の一部であってもよいし、車両側に搭載された車両ＥＣＵの一部であってもよい。コントローラ１２と位置キャリブレータ２０は、同一のプロセッサあるいはＣＰＵであってもよい。

基準オブジェクト検出器２２は、カメラ１０からの画像情報Ｓ１にもとづいて、パターンマッチングにより基準オブジェクト３０を検出し、基準オブジェクト３０の輝度を示す輝度データＳ４を生成する。基準オブジェクト検出器２２は、基準オブジェクト３０のカメラ座標系における位置［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］を示す位置データＳ５を生成してもよい。

パターン発生器２４は、切り替え可能なキャリブレーション用の配光パターンを指示する配光指令Ｓ３を生成する。キャリブレーション時には、配光指令Ｓ３により前照灯１４が制御される。

位置ずれ検出器２６は、ある配光パターンＳ_ＣＡＬＡに応じて得られる輝度データＳ４_Ａと、別の配光パターンＳ_ＣＡＬＢに応じて得られる輝度データＳ４_Ｂとの間に有意な差があるかを判定する。そして、判定結果に応じてキャリブレーションデータＳ６を生成する。

キャリブレーションを運転者あるいは周囲の通行人に認識させたくない場合、配光パターンの切り替えは、短時間で行う必要がある。その場合、ある配光パターンＳ_ＣＡＬＡを定常的に出力しておき、ある短い期間だけ、別の配光パターンＳ_ＣＡＬＢに切り替えることで、バックグラウンドでのキャリブレーションが可能となる。この場合は、輝度データＳ４_Ｂの生成に使用する画像情報Ｓ１_Ｂを撮影する際に、カメラ１０の露光時間と露光タイミングに注意を払う必要がある。

位置ずれ検出器２６は、配光パターンＳ_ＣＡＬＡと別の配光パターンＳ_ＣＡＬＢの輝度が異なる領域［θｘ〜θｙ］を検出する。そして有意な輝度変化が検出されたときの領域［θｘ〜θｙ］と、位置データＳ５が示す位置［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］の関係から、ずれ量Δθを示すキャリブレーションデータＳ６を生成してもよい。

位置キャリブレータ２０は、位置ずれ検出器２６によって有意な輝度変化が検出されるまで、配光パターンＳ_ＣＡＬＡと別の配光パターンＳ_ＣＡＬＢの組み合わせを切り替える。

この位置キャリブレータ２０の構成によれば、位置ずれの有無およびそのずれ量Δθを検出することができる。

図５は、キャリブレーション処理の第１のフローチャートである。
はじめに、基準となる配光パターンＳ_ＣＡＬＡが設定され（Ｓ１００）、そのときの輝度データＳ４_Ａが測定される（Ｓ１０２）。配光パターンＳ_ＣＡＬＡは任意でよく、たとえば全領域点灯、あるいは全領域消灯であってもよい。あるいは走行中のキャリブレーションであれば、直前にコントローラ１２により生成された目標配光パターンＳ_ＲＥＦであってもよい。

続いて別の配光パターンＳ_ＣＡＬＢが設定され（Ｓ１０４）、そのときの輝度データＳ４_Ｂが測定される（Ｓ１０６）。上述のように、配光パターンＳ_ＣＡＬＢと配光パターンＳ_ＣＡＬＡは、注目領域［θｘ〜θｙ］のみの光量が異なる関係を有している。

そして輝度差の絶対値｜Ｓ４_Ａ−Ｓ４_Ｂ｜があるしきい値Ｓ_ＴＨより大きい場合（Ｓ１０８のＹ）、つまり有意な輝度差が検出された場合、そのときの［θｘ〜θｙ］にもとづいて位置ずれ量を算出する（Ｓ１１０）。

そして輝度差｜Ｓ４_Ａ−Ｓ４_Ｂ｜があるしきい値Ｓ_ＴＨより小さい場合（Ｓ１０８のＮ）、つまり有意な輝度差が検出されない場合、ステップＳ１０４に戻り、注目領域［θｘ〜θｙ］を変化させて、配光パターンＳ_ＣＡＬＢを更新する。
以上のフローにより、位置ずれ量を検出できる。

図６は、キャリブレーション処理の第２のフローチャートである。上述した図５のフローでは、配光パターンＳ_ＣＡＬＡが１回目に設定された初期状態に固定され、配光パターンＳ_ＣＡＬＢのみを変化させた。これに対して図６のフローでは、あるサイクルの配光パターンＳ_ＣＡＬＢを次のサイクルの基準となる配光パターンＳ_ＣＡＬＡとして使用する。

具体的にはステップＳ１１２が追加されている。ステップＳ１０８において輝度差｜Ｓ４_Ａ−Ｓ４_Ｂ｜があるしきい値Ｓ_ＴＨより小さい場合（Ｓ１０８のＮ）、つまり有意な輝度差が検出されない場合、基準となる配光パターンＳ_ＣＡＬＡに、直前の比較用の配光パターンＳ_ＣＡＬＢがセットされ、基準となる輝度データＳ４_Ａに、直前の比較用の輝度データＳ４_Ｂがセットされる。ステップＳ１０４では、配光パターンＳ_ＣＡＬＢが更新される。

このフローによっても位置ずれ量を検出できる。特に走行中にキャリブレーションを行う場合には、図６のフローの方が適していると言える。

続いてパターン発生器２４によるキャリブレーション用の配光指令Ｓ３の生成アルゴリズム、すなわち図５あるいは図６のステップ１０４の処理を説明する。

パターン発生器２４は、注目領域［θｘ〜θｙ］を、位置データＳ５が示す基準オブジェクト３０の座標［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］を初期値として、徐々に遠ざかるようにシフトさせてもよい。

図７は、図５のフローチャートに対応した配光パターンＳ_ＣＡＬＢの遷移を示す図である。注目領域［θｘ〜θｙ］は、座標［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］を初期値として、徐々に遠ざかるようにシフトしていく。図７では注目領域はジグザグに移動するが、別のパターンで移動してもかまわない。

図８は、図６のフローチャートに対応した配光パターンＳ_ＣＡＬＢの遷移を示す図である。注目領域［θｘ〜θｙ］は、座標［θ_Ｌ２〜θ_Ｒ２］を初期値として、徐々に遠ざかるようにシフトしていく。

図５のフローチャートを用いた場合、図７に示すように、あるサイクルと隣接するサイクルとで、配光パターンＳ_ＣＡＬ２は２カ所で異なる。一方、図６のフローチャートを用いた場合、図８に示すように、あるサイクルと隣接するサイクルとで、配光パターンＳ_ＣＡＬ２は１カ所のみので異なり、運転者あるいは周囲の通行人が気づきにくいという利点がある。したがってバックグラウンドでのキャリブレーションを行う場合、図６のフローの方が適していると言える。

（変形例１）
これまでは、基準オブジェクト３０として静止した標識や道路標示、デリニエータを使用する場合を説明した。走行中のバックグラウンドでのキャリブレーションを行う場合、静止物は、画像情報Ｓ１内で移動することとなり、時々刻々と基準オブジェクト３０の位置を捕捉し直す必要がある。

走行中のキャリブレーションを考慮すると、自車との相対速度が小さい物体を基準オブジェクトとすることが望ましい。高速道路や幹線道路を巡航中は、先行車と自車は、経験的に実質的に同じ速度で移動することが多い。そこでこの変形例では、基準オブジェクト３０として、先行車両３４が用いられる。

ただし先行車両３４を基準オブジェクト３０として使用する場合、キャリブレーション中にグレアを与えないように配慮する必要がある。

図９（ａ）〜（ｄ）は、基準オブジェクト３０として先行車両を用いたキャリブレーションを説明する図である。夜間走行中、カメラ１０の画像により先行車両３４が捕捉され、先行車両３４にグレアを与えないようにコントローラ１２が目標配光パターンＳ_ＲＥＦを決定する。前照灯１４は、目標配光パターンＳ_ＲＥＦが得られるよう車両前方を照射している。

ここでは、図６のフローにもとづいて配光パターンＳ_ＣＡＬ２が切り替えられる。注目領域３６の範囲［θｘ〜θｙ］は、先行車両３４の両脇から、徐々に先行車両３４に近づく方向に移動していく。図９（ｄ）において、注目領域３６が先行車両３４とオーバーラップし、基準オブジェクト３０の輝度変化が観測される。

この変形例によれば、先行車両にグレアを与えないようにして、走行中のキャリブレーションが可能となる。

（変形例２）
先行車両３４を基準オブジェクト３０として利用する場合においても、基準オブジェクト３０に光が照射される時間を、運転者が認識しうる時間よりも短くすることで、グレらを与える心配はないため、静止物と同様のキャリブレーションを行ってもよい。

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態に係る灯具システム２ａのブロック図である。灯具システム２ａは、図２の灯具システム２に加えて、マーカ発生器１６をさらに備える。
マーカ発生器１６は、前照灯１４に対して相対的に固定されており、位置キャリブレータ２０ａからの発光指示Ｓ７に応答して、車両前方の所定領域に、所定の色、所定の形状を有するマーカ４０を照射する。マーカ４０はカメラ１０により撮影可能な箇所に照射される。マーカ発生器１６は、発光ダイオードやレーザなどある程度指向性の強い光を発生する光源が望ましい。

位置キャリブレータ２０ａは、マーカ発生器１６が車両前方にマーカ４０を照射したときに、画像情報Ｓ１に現れるマーカ４０の位置にもとづいて、カメラ１０と前照灯１４の相対的な位置ずれを検出する。

図１１は、車両前方を示す図である。マーカ発生器１６は、前照灯１４に対して固定されているため、マーカ４０の座標は、前照灯１４の位置ずれにかかわらず、ランプ座標系θ_ＬＡＭＰでは常に一定値θ_Ｍである。

Ａに示すように、位置ずれが生じていない場合、画像情報Ｓ１から計算されたマーカ４０のランプ座標系θ_ＬＡＭＰの座標θ_Ａは、θ_Ｍと一致する。

Ｂに示すように位置ずれにより、２つの座標系がΔθずれている場合、画像情報Ｓ１から計算されたマーカ４０’のランプ座標系θ_ＬＡＭＰの座標θ_Ａ’は、θ_Ｍ＋Δθとなる。つまり画像情報Ｓ１から計算されたマーカ４０のランプ座標系θ_ＬＡＭＰの座標θ_Ａと座標θ_Ｍの差は、２つの座標系のずれ量Δθを表す。

このように図１０の灯具システム２ａによれば、カメラ１０と前照灯１４の位置ずれを検出し、必要に応じてキャリブレートできる。

続いて位置キャリブレータ２０ａの構成を具体的に説明する。なお、本発明は上記説明から把握されるさまざまな形態に及ぶものであり、以下で説明する具体例に拘泥されない。

図１２は、位置キャリブレータ２０ａの構成例を示す機能ブロック図である。位置キャリブレータ２０ａは、マーカ検出器４２、位置ずれ検出器４４、キャリブレーションコントローラ４６を備える。

位置キャリブレータ２０ａは、コントローラ１２と同様に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコントローラなどのハードウェアと、ソフトウェアの組み合わせで構成することができる。また位置キャリブレータ２０ａは、車両用灯具（ランプアッシー）に内蔵された灯具ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の一部であってもよいし、車両側に搭載された車両ＥＣＵの一部であってもよい。コントローラ１２と位置キャリブレータ２０ａは、同一のプロセッサあるいはＣＰＵであってもよい。

キャリブレーションコントローラ４６は、発光指示Ｓ７をアサートし、マーカ発生器１６を点灯させる。発光指示Ｓ７による発光タイミングは、カメラ１０による露光タイミングと同期させる。

マーカ検出器４２は、カメラ１０からの画像情報Ｓ１にもとづいて、パターンマッチングによりマーカ４０を検出し、マーカ４０のカメラ座標系における位置θ_Ａを示す位置データＳ８を生成し、位置ずれ検出器４４に出力する。

位置ずれ検出器４４は、発光指示Ｓ７がアサートされているときに検出されたマーカ４０の座標θ_Ａと、マーカ４０の基準位置θ_Ｍの関係から、キャリブレーションデータＳ６を生成する。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態では、分割方式のＡＤＢ制御に即して説明したが、前照灯１４は、走査方式あるいはその他の方式によって、配光パターンが可変に構成されてもよい。

典型的にはＡＤＢ制御で配光パターンが制御されるのは、ハイビームであるが、本発明はそれには限定されず、ロービームの配光パターンが可変な前照灯１４にも適用可能である。

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。

２…灯具システム、１０…カメラ、１２…コントローラ、１４…前照灯、１６…マーカ発生器、２０…位置キャリブレータ、２２…基準オブジェクト検出器、２４…パターン発生器、２６…位置ずれ検出器、３０…基準オブジェクト、３２…対向車両、３４…先行車両、３６…注目領域、４０…マーカ、４２…マーカ検出器、４４…位置ずれ検出器、４６…キャリブレーションコントローラ、Ｓ１…画像情報、Ｓ２，Ｓ３…配光指令、Ｓ４…輝度データ、Ｓ５…位置データ、Ｓ６…キャリブレーションデータ、Ｓ７…発光指示、Ｓ８…位置データ。

Claims (8)

1. 車両前方を撮影し、画像情報を生成するカメラと、
   前記カメラからの前記画像情報にもとづき、車両前方に形成すべき配光パターンを指示する配光指令を生成するコントローラと、
   前記配光指令にもとづき、指示された前記配光パターンが得られるように、車両前方を照射する前照灯と、
   前記カメラと前記前照灯の位置ずれを検出する位置キャリブレータと、
   を備え、
   前記位置キャリブレータは、
   前記画像情報にもとづいて、路上に存在する基準オブジェクトを検出し、前記基準オブジェクトの輝度を測定するステップと、
   ある配光パターンに応じて得られる前記基準オブジェクトの輝度と、前記ある配光パターンと比べて一部分のみの光量が異なる別の配光パターンに応じて得られる前記基準オブジェクトの輝度との間に有意な差があるとき、前記一部分の位置を利用して位置ずれを検出するステップと、
   を実行することを特徴とする車両灯具システム。
2. 前記位置キャリブレータは、
   前記画像情報にもとづいて、前記基準オブジェクトを検出し、前記基準オブジェクトの輝度を示す輝度データを生成する基準オブジェクト検出器と、
   切り替え可能なキャリブレーション用の配光パターンを指示する配光指令を生成するパターン発生器と、
   前記ある配光パターンに応じて得られる前記輝度データと、前記別の配光パターンに応じて得られる前記輝度データとの間に有意な差があるかを判定し、判定結果に応じてキャリブレーションデータを生成する位置ずれ検出器と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両灯具システム。
3. 前記位置キャリブレータは、
   （i）前記前照灯に、前記ある配光パターンを指示する配光指令を供給するステップと、
   （ii）車両前方が前記ある配光パターンに応じて照射されたときに得られる第１画像情報から、前記基準オブジェクトの輝度を取得するステップと、
   （iii）前記別の配光パターンを指示する第２配光指令を設定し、前記前照灯に供給するステップと、
   （iv）車両前方が前記第２配光指令に応じて照射されたときに得られる第２画像情報から、前記基準オブジェクトの輝度を取得するステップと、
   （v）前記第１画像情報から得られた前記基準オブジェクトの輝度と前記第２画像情報から得られた前記基準オブジェクトの輝度との差を検出するステップと、
   （vi）ステップ（v）において、有意な輝度差が検出された場合、位置ずれ量を検出するステップと、
   （vii）ステップ（v）において有意な輝度差が検出されない場合、ステップ（iii）に戻り、前記一部分を移動させて前記別の配光パターンを更新するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の車両灯具システム。
4. １回目のステップ(iii)において、前記一部分は前記基準オブジェクトの位置とし、
   １回目のステップ（vi）において有意な輝度差が検出されたとき、前記カメラと前記前照灯の位置が正しいと判定することを特徴とする請求項３に記載の車両灯具システム。
5. ステップ（iii）において、更新ごとに前記一部分は、前記基準オブジェクトの位置から徐々に遠ざかることを特徴とする請求項３または４に記載の車両灯具システム。
6. 前記基準オブジェクトは、所定の標識、デリニエータ、路面に描かれた道路標示である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灯具システム。
7. 前記基準オブジェクトは、先行車両である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灯具システム。
8. 車両前方を撮影し、画像情報を生成するカメラと、
   前記カメラからの前記画像情報にもとづき車両前方に形成すべき配光パターンを指示する配光指令を生成するコントローラと、
   前記配光指令にもとづき、指示された前記配光パターンが得られるように車両前方を照射する前照灯と、
   前記前照灯に対して相対的に固定されており、車両前方の所定領域にマーカを照射するマーカ発生器と、
   前記マーカ発生器が車両前方にマーカを照射したときに、前記画像情報に現れるマーカの位置にもとづいて、前記カメラと前記前照灯の位置ずれを検出する位置キャリブレータと、
   を備えることを特徴とする車両灯具システム。

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