JP2000193559A - 車両の前方に生じる照明の視覚化装置 - Google Patents

車両の前方に生じる照明の視覚化装置

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エーヴァーハルト フランク
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ペヒミュラー ヴェルナー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の種々の動作パラメータおよび／または
変化する環境条件のもとで生じた照明を検査できる視覚
化装置を提供する。 【解決手段】 カメラにより車両の走行中に連続するシ
ーンの記録が行われ、少なくとも１つのヘッドライトに
よって生じた照明が簡単化されてシミュレートされ、再
生の際にシーン内でヘッドライトによって照明された領
域として表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラにより車両
前方の環境の少なくとも１つのシーンが記録され、カメ
ラにより記録された少なくとも１つのシーンの再生が再
生装置で行われる、車両の少なくとも１つのヘッドライ
トによって車両前方に生じる照明の視覚化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の視覚化装置はドイツ連邦共和国
特許出願公開第３８２６８１３号明細書から公知であ
る。この視覚化装置ではカメラを用いて、実際にヘッド
ライトにより照明される現実のシーンを記録する。記録
されるシーンを再生装置に再生する際に、ヘッドライト
によって生じた車両前方の照明を検査することができ
る。再生時には実際のヘッドライトによって生じた照明
を位置に依存して変更することができ、これにより異な
る特性で光束を放射する別のヘッドライトによって生じ
た照明が検査される。ただしこの場合シーンはヘッドラ
イトによって生じた照明に静的にしか基づいておらず、
車両の走行中に車両の種々の動作パラメータおよび／ま
たは変化する環境条件のもとで生じた照明を検査するこ
とはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、車両
の種々の動作パラメータおよび／または変化する環境条
件のもとで生じた照明を検査できる視覚化装置を提供す
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、カメラによ
り車両の走行中に連続するシーンの記録が行われ、少な
くとも１つのヘッドライトによって生じた照明が簡単化
されてシミュレートされ、再生の際にシーン内でヘッド
ライトによって照明された領域として表示される構成に
より解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の特徴を有
する視覚化装置は従来技術に対して、車両の走行中にも
少なくとも１つのヘッドライトによって生じた車両前方
の照明を検査することができる利点を有する。
【０００６】従属請求項には本発明の視覚化装置の有利
な実施形態および別の実施形態が記載されている。請求
項２または３記載の構成により照明された領域と道路と
の対応関係が簡単化される。請求項４または５記載の構
成により照明された領域の簡単な検出および表示が可能
となる。請求項６記載の構成により照明された領域を距
離および／または車両前方の側方の配置物に関して明確
かつ簡単に分類することができる。請求項１２記載の実
施形態では、視覚化装置により少なくとも１つのヘッド
ライトから放射された光束により種々の特性で照明され
た領域の変更を追従することができる。請求項１４記載
の実施形態では、照明レンジの調整を視覚化装置により
検査することができる。
【０００７】
【実施例】本発明の複数の実施例を図示し、以下に詳細
に説明する。
【０００８】図１には車両、特にフロントエンドに少な
くとも１つのヘッドライト１０を有する自動車が示され
ている。有利にはこの車両は２つのヘッドライトを有し
ており、このヘッドライトは車両の長手方向の中央軸線
１２に対称に配置されているが、図１ではそのうち一方
のライトしか見えていない。車両は道路１４上を移動す
る。車両または車両内にカメラ１６が配置されている。
カメラ１６は有利には車両のできるだけ高い位置、例え
ば車両の風防ガラスの上方縁部の後ろ側に配置されてい
る。車両は車両ボディ１８を有しており、このボディ部
分に１つまたは複数のヘッドライト１０が組み込まれ、
道路１４に対するライトの傾斜の度合を車両車台のバウ
ンドまたはリバウンドにより変更することができる。
【０００９】ヘッドライト１０の光学軸線は図１では参
照番号１１で示されており、カメラの光学軸線１６は参
照番号１７で示されている。ヘッドライト１０から放射
された光束は円錐状光２０に即して簡単化されて示され
ている。ヘッドライト１０の光学軸線１１は道路１４に
対して角度γで傾斜して延在している。カメラ１６の光
学軸線１７は道路１４に対して角度αで傾斜して延在
し、車両の長手方向軸線１２に対して角度βで傾斜して
延在している。車両ボディ１８の傾斜角、すなわち厳密
に云えば車両の長手方向軸線が道路１４に対して有する
傾斜角度は符号δで示されている。ヘッドライト１０の
光学軸線と道路１４との交点は参照番号２２で示されて
いる。ヘッドライト１０から放射された円錐状光２０と
道路１４との交差によって交差面２３が生じる。したが
ってこの交差面はヘッドライト１０によって車両の前方
で照明された道路の領域である。車両の走行中カメラに
よって車両前方の環境が記録され、ヘッドライト１０が
スイッチオンされている場合にはヘッドライト１０から
放射された光束によって生じた照明が記録される。
【００１０】図２にはさらに簡単化されて車両が示され
ている。この車両はヘッドライト１０によって生じた車
両前方の照明状態を視覚化する装置の構成素子を有す
る。カメラ１６はアナログ／ディジタル変換器２４に接
続されており、この変換器を介してカメラ信号がディジ
タル化される。アナログ／ディジタル変換器２４はフレ
ームグラバー（Frame Grabber）と称される。アナログ
／ディジタル変換器２４の出力側は計算機ユニット２６
に接続されており、この計算機ユニットでカメラ信号が
評価される。計算機ユニット２６はさらにモニタの形の
再生装置２８に接続されており、このモニタにカメラ１
６によって記録されたシーンが簡単化されて表示され
る。アナログ／ディジタル変換器２４、計算機ユニッ
ト、およびモニタ２８は必ずしも車両内に配置されなく
ともよく、車両の外側例えば実験室に配置されていても
よい。
【００１１】カメラ１６は特にビデオカメラであり、有
利には光信号を電子的に処理可能な電流信号ないし電圧
信号に変換する際に非線形の特性を有する。有利にはカ
メラ１６の光感応性のセンサは低下する傾きの強度信号
特性曲線を有しており、これによりカメラ１６は高い輝
度ダイナミクスを有する。画像のオーバラップはこれに
より回避される。特に有利には対数的な強度信号特性曲
線が得られる。なぜならこの場合コントラスト分解能が
全輝度領域にわたって一定だからである。別の有利な実
施形態はＣＭＯＳ半導体プロセスで製造された光感応性
センサをカメラに対して使用することである。この種の
センサを用いれば障害的なブルーミング効果およびスメ
ア効果が回避される。
【００１２】さらに少なくとも１つのセンサ装置３０が
設けられており、このセンサ装置により車両ボディ１８
の道路１４に対する傾斜角δが検出される。選択手段と
して車両ボディ１８の傾斜角δに代えて、カメラ１６の
光学軸線と道路１４との傾斜角αを検出することができ
る。カメラ１６が車両ボディ１８に固定に接続されてい
る場合には、車両ボディ１８と道路１４との傾斜角、お
よびカメラ１６の光学軸線１７と道路１４との傾斜角α
を相互に換算することができる。
【００１３】センサ装置３０は例えば走行ダイナミクス
センサ装置として構成することができ、特には距離セン
サ装置、角度センサ装置、または加速度センサ装置であ
る。この場合車両ボディのバウンド、ないし車両ボディ
と地球の重心点方向との位置関係を距離測定、角度測
定、または加速度測定により求めることができる。道路
１４はこのセンサ装置３０を使用する際には平面と見な
されモデル化される。選択手段としてセンサ装置３０を
レーザー測定法にしたがって作用させることができる。
その際には車両ボディ１８にレーザが接続されてレーザ
ビームが道路１４に向かって放射され、三角法または走
行時間測定法により道路１４との距離が求められる。さ
らにこれに代えて、センサ装置３０をビデオベースの手
法、例えば画像ベースの走行軌跡検出、時間的に相互に
連続する画像による一眼での平面評価法、または静止画
像対による平面評価法にしたがって作用させてもよい。
レーザー測定法またはビデオベースの測定法にしたがっ
て働くセンサ装置では、道路は有利には測定コストを低
く保つために平面と見なされてモデル化されるが、複雑
なアプローチにしたがう場合には一平面とは異なるよう
に見なしてモデル化してもよい。
【００１４】視覚化装置は別の素子としてメモリ装置３
２を有することができる。このメモリ装置によりカメラ
１６、計算機ユニット２６およびセンサ装置３０のデー
タが記憶される。
【００１５】カメラ１６により車両の走行中に車両前方
の環境、特に道路１４が記録される。この場合カメラ１
６により特に１つまたは複数のヘッドライト１０によっ
て照明される領域２３が記録される。ヘッドライト１０
はカメラ１６によってシーンを記録する際に作動させる
こともできるし、またスイッチオフすることもできる。
カメラ１６による撮影はビデオテープに記録することが
でき、このテープからカメラ１６の信号が再構成され、
アナログ／ディジタル変換器２４に供給される。モニタ
２８上でカメラ１６によって記録され、アナログ／ディ
ジタル変換器２４および計算機ユニット２６によって処
理されたシーンが簡単化されて表示される。
【００１６】図３にはモニタ２８上に表示された第１の
シーンが示されている。モニタ２８上に車両前方の道路
１４が表示されており、その際に特に道路１４の側方縁
部４０がラインによって強調されて表示されている。道
路１４の縁部４０にはマーキングポスト４２を表示する
こともできる。道路１４の中央部は中央分離帯４４によ
って特徴付けられている。シーン内にヘッドライト１０
から放射された光束によって照明された道路１４の領
域、および側方の領域が特に強調されて表示される。領
域はヘッドライト１０から放射された光束との交差面２
３に相応し、この領域は簡単化されて円錐状光と見なさ
れる。図３では２つの領域２３が表示されており、ここ
で右方の領域２３は右方のヘッドライト１０から放射さ
れた円錐状光によって照明された領域であり、左方の領
域２３は左方のヘッドライト１０から放射された円錐状
光によって照明された領域である。２つの領域２３は車
両前方で比較的大きな距離を置いているが少なくともほ
ぼ合同であり、位置の点で主として相互にわずかな距離
だけずれている。ヘッドライト１０の光学軸線１１と道
路１４との交点２２は十字として強調されているので、
明確に認識可能である。車両前方に比較的大きな距離を
置いて、２つのヘッドライト１０の光学軸線１１が道路
１４との交点２２を少なくともほぼ同様に有する。
【００１７】ヘッドライト１０の円錐状光２０により照
明される領域２３では、縁部４６を表示の際に強調する
ことができる。領域２３は強調のためにシーンの残りの
部分に比べて明化されるか、または暗化される。領域２
３はこの場合二元的に明化または暗化されるか、または
段階的に明化または暗化される。段階的な明化または暗
化により領域２３に照明強度の分布を表示することもで
きる。これはヘッドライト１０から放射された光束の特
性によって発生され、このときには円錐状光２０が相応
して幾らか複雑にモデル化される。
【００１８】シーンにはさらに図４に示されているよう
に、車両前方の長手方向すなわち車両の長手中央軸線１
２の方向での距離に対するマーク、および／または横方
向すなわち車両の長手中央軸線１２に対して垂直な方向
での距離に対するマークを表示することができる。長手
方向での距離に対するマークとしてこの斜視図では水平
ライン４８が引かれており、これは車両からの所定の距
離に対応する。ライン４８は領域２３と車両との間隔、
およびヘッドライト１０から放射される円錐状光２０の
到達範囲の評価および比較を容易にする。横方向でのマ
ークとしてこの斜視図ではライン５０が車両の長手中央
軸線１２に対して平行に引かれており、これは車両の長
手中央軸線１２に対して垂直な方向での所定の間隔に対
応する。ライン５０は車両の長手中央軸線１２に対して
垂直な方向での領域２３の位置および拡がりの評価およ
び比較を容易にする。シーンにはさらに図４に示されて
いるように車両の軌跡を表示することができる。すなわ
ち車両の瞬時の運動方向を矢印５２を用いて表示するこ
とができる。
【００１９】前述の付加的なシーン内の表示は、ヘッド
ライト１０から放射された円錐状光２０の量子化、比
較、および最適化を容易にする。視覚化装置はビデオベ
ースで行われる検出、すなわちビデオカメラ１６によっ
て記録される車両前方の環境の検出をヘッドライト１０
から放射された光束の照明領域の形で行えるようにする
ために用いられる。またヘッドライト１０の道路への照
明をモデル化し、ビデオ画像として視覚化するために用
いられる。
【００２０】すでに上で述べたように、センサ装置３０
により各シーンに属する車両ボディ１８の傾斜状態δが
求められる。ヘッドライト１０から放射された円錐状光
は簡単化されモデル化されており、計算機ユニット２６
によりこの光がシミュレートされ、円錐状光２０によっ
て照明される領域は道路１４上の交差面２３としてビデ
オ画像に表示される。このビデオ画像に基づいて、ヘッ
ドライト１０の所定の調整状態がシミュレートされる際
に、円錐状光２０によって照明される領域２３が道路１
４上のどの位置を占めているかが検査される。
【００２１】ヘッドライト１０の調整状態は制御装置を
用いてシミュレートされる。この場合ヘッドライト１０
の調整状態は車両ボディ１８の傾斜状態δに依存して変
更される。ここで照明レンジ制御装置がシミュレートさ
れ、この装置によりヘッドライトの調整状態を傾斜状態
δに依存して、ヘッドライト１０の照明レンジが少なく
ともほぼ一定となるように変更される。ヘッドライト１
０の照明レンジは領域２３と車両との距離に相応してお
り、この距離は少なくともほぼ一定に保持しなければな
らない。車両ボディ１８が車両の後車軸でバウンドする
と、照明レンジ制御装置がない場合ヘッドライト１０の
きわめて大きな照明レンジが生じ、これにより対向車に
視界低下ないし眩惑を引き起こしてしまう。車両ボディ
１８の後車軸でのバウンドは、車両への積載時、または
道路の凹凸または加速過程によって生じることがある。
車両ボディ１８が車両の前車軸でバウンドすると、照明
レンジ制御装置がない場合ヘッドライト１０の照明レン
ジがきわめて小さくなり、車両前方の道路１４が充分な
距離で照明されず、ドライバーはきわめて小さな視界レ
ンジしか有することができない。
【００２２】照明レンジ制御装置によりヘッドライト１
０の調整状態または少なくともヘッドライトのリフレク
タの調整状態が車両ボディ１８に対して相対的に、１つ
または複数の調整素子６２を用いて変更される。これは
ヘッドライト１０の照明レンジが車両ボディ１８のそれ
ぞれの傾斜状態δにおいて少なくともほぼ一定となるよ
うに変更される。照明レンジ制御装置は少なくとも１つ
のセンサ装置６０を有しており、このセンサ装置により
車両ボディ１８の傾斜状態δが少なくとも間接的に検出
される。センサ装置６０は前述の視覚化装置のセンサ装
置３０と同様に構成することができる。制御装置６４に
よりセンサ装置６０の信号が処理され、ヘッドライト１
０の調整素子６２が駆動され、ヘッドライト１０が相応
に調整される。
【００２３】視覚化装置のセンサ装置３０はカメラ１６
の道路１４に対する位置を求める必要がある。その際に
カメラ１６の位置はさらにシーンをモニタ２８に再生す
る際に道路１４を正確に表示し、残りの情報例えば道路
の縁部４０、マーキングポスト４２、中央分離帯４４、
長手方向距離ライン４８、横方向距離ライン５０、およ
び軌跡５２を正確にシーン内に表示できなければならな
い。制御装置によりヘッドライト１０から放射される光
束は所定のモデルに従って簡単化され、例えば円錐状光
２０の形でシミュレートされる。制御装置によりさらに
ヘッドライト１０の調整状態がシミュレートされる。こ
れは照明レンジ制御装置によりセンサ装置６０からの信
号に依存して行われる。モニタ２８に再生されるシーン
には、シミュレートされた円錐状光２０によって照明さ
れる領域２３が表示される。シーンに表示される付加的
な情報に基づいて、簡単かつ迅速に領域２３の位置を検
出することができる。
【００２４】またシーンに種々にシミュレートされたヘ
ッドライト１０の調整状態で照明された領域２３を図５
の場合のように表示することもできる。ヘッドライト１
０の１つの調整状態では領域２３ａが照明され、ヘッド
ライト１０の別の調整状態では領域２３ｂが照明され
る。これらの２つの調整状態でのヘッドライト１０の光
学軸線１１と道路１４との交点は参照番号２２ａ、２２
ｂで示されている。この場合例えば種々のセンサ装置６
０および／または照明レンジ制御装置の種々のセンサ装
置６４によって行われたヘッドライト１０の調整状態
を、例えば坂道または丘に達した場合に比較することが
できる。これによりヘッドライト１０の種々の調整状態
で照明された複数の領域２３を迅速に比較することがで
きる。ここで種々の照明レンジ制御装置を用いて行われ
たヘッドライト１０の調整状態を基礎とすることができ
る。これは種々に行われたヘッドライト１０の調整状態
で照明される領域２３の位置およびヘッドライト１０の
調整の変更速度に関して、車両ボディ１８の傾斜状態δ
に依存して種々の照明レンジ制御装置で相互に比較する
ことにより行われる。
【００２５】前述の照明レンジ制御装置に代えてまたは
これに加えて、ヘッドライト１０の調整状態を水平方向
で変更するか、および／またはヘッドライト１０から放
射される光束の他の特性を少なくとも１つの車両の動作
パラメータおよび／または車両の少なくとも１つの環境
条件に依存して変更する装置が設けられている。ヘッド
ライト１０または放射された光束の特性の調整は動作パ
ラメータとしての例えば速度および／または操舵旋回角
度に依存して行われる。ヘッドライト１０または放射さ
れた光束の特性の調整は例えば天候および／または環境
条件としての他の車両または車両の周囲の対象物に依存
して行われる。動作パラメータおよび／または環境条件
の検出に対して車両に１つまたは複数のセンサ装置が設
けられており、これらのセンサ装置は制御装置に接続さ
れている。この制御装置によりヘッドライト１０または
ヘッドライト１０から放射された光束の特性の調整状態
が１つまたは複数の調整素子により変更される。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラおよびヘッドライトを有する車両を長手
方向の断面図で示す図である。
【図２】視覚化装置の素子を有する車両を長手方向の断
面図で示す図である。
【図３】照明された領域を有する第１のシーンの再生を
示す図である。
【図４】照明された領域を有する第２のシーンの再生を
示す図である。
【図５】照明された領域を有する第３のシーンの再生を
示す図である。
【符号の説明】
１０ ヘッドライト １１ 軸線 １２ 車両の長手方向軸線 １４ 道路 １６ カメラ １７ 光学軸線 １８ 車両ボディ ２０ 円錐状光 ２２ 交点 ２３ 交差面 ２８ モニタ ４０、４６ 縁部 ４２ マーキングポスト ４４ 中央分離帯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルナー ペヒミュラー ドイツ連邦共和国 ヒルデスハイム グー テンベルクシュトラーセ 19

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カメラ（１６）により車両前方の環境の
    少なくとも１つのシーンが記録され、 前記カメラ（１６）により記録された少なくとも１つの
    シーンの再生が再生装置（２８）で行われる、車両の少
    なくとも１つのヘッドライトによって車両前方に生じる
    照明の視覚化装置において、 カメラ（１６）により車両の走行中に連続するシーンの
    記録が行われ、 少なくとも１つのヘッドライト（１０）によって生じた
    照明が簡単化されてシミュレートされ、再生の際にシー
    ン内でヘッドライト（１０）によって照明された領域と
    して表示される、ことを特徴とする車両の前方に生じる
    照明の視覚化装置。
  2. 【請求項２】 連続する各シーンごとに車両前方の道路
    （１４）に対するカメラ（１６）の位置が記録される、
    請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 カメラ（１６）の位置は走行中に少なく
    とも１つのセンサ装置（３０）により検出される、請求
    項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 シーンの再生の際に車両前方の道路（１
    ４）が特に強調されて表示される、請求項１から３まで
    のいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 シーンの再生の際に側方の縁部（４０）
    が特に強調されて表示される、請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 シーンの再生の際に車両前方の長手方向
    の距離を識別するためのライン（４８）および／または
    横方向の距離を識別するためのライン（５０）が表示さ
    れる、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 シーンの再生の際に車両の瞬時の運動方
    向（５２）が表示される、請求項２から６までのいずれ
    か１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 道路（１４）が平面としてシミュレート
    され、少なくとも１つのヘッドライト（１０）によって
    生じた照明によりヘッドライト（１０）から放射された
    光束が円錐状光（２０）としてシミュレートされ、該円
    錐状光と道路（１４）との交差面（２３）がシーンの再
    生時に特に強調されて表示される、請求項２から７まで
    のいずれか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 ヘッドライト（１０）から放射された光
    束が簡単化され、円錐形状としてシミュレートされる、
    請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 交差面（２３）の縁部（４６）がシー
    ンの再生時に特に強調されて表示される、請求項８また
    は９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１つのヘッドライト（１
    ０）の光学軸線（１１）と道路（１４）との交点（２
    ２）が再生時に特に強調されて表示される、請求項２か
    ら１０までのいずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つのヘッドライト（１
    ０）から放射された光束の特性に対し、少なくとも１つ
    の車両の動作パラメータおよび／または少なくとも１つ
    の車両の環境条件に依存して作用する装置が車両に設け
    られている、請求項１から１１までのいずれか１項記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも１つのヘッドライト
    （１０）から放射された光束の特性に作用する装置は、
    少なくとも１つの動作パラメータおよび／または少なく
    とも１つの環境条件を検出する少なくとも１つのセンサ
    装置（６０）を有する、請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記センサ装置（６０）により少なく
    とも間接的に車両ボディ（１８）の傾斜状態（δ）が検
    出され、特性としての少なくとも１つのヘッドライト
    （１０）から放射された光束の方向は車両ボディ（１
    ８）の傾斜状態（δ）に依存して照明レンジが少なくと
    もほぼ一定となるように作用される、請求項１３記載の
    装置。
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