操舵角検出装置および操舵角検出方法
【課題】測定作業の容易化およびコストダウンを図る上で有利な操舵角検出装置および操舵角検出方法を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール２の回転部２Ｄの外周に沿って被検出部１２を設ける。被検出部１２は、回転部２Ｄの外周に沿って設けられ、外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が回転部２Ｄの外周に沿って単調に増加または減少する。操舵角検出装置１０は、予め定められた測定箇所において被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち回転部２Ｄの外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域２４に該当する画像の輝度を検出し、操舵角θと輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定し該操舵角θを示す操舵角データを出力し、操舵角θの特定は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいて行う。
【解決手段】ステアリングホイール２の回転部２Ｄの外周に沿って被検出部１２を設ける。被検出部１２は、回転部２Ｄの外周に沿って設けられ、外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が回転部２Ｄの外周に沿って単調に増加または減少する。操舵角検出装置１０は、予め定められた測定箇所において被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち回転部２Ｄの外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域２４に該当する画像の輝度を検出し、操舵角θと輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定し該操舵角θを示す操舵角データを出力し、操舵角θの特定は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいて行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置および操舵角検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に装着されるタイヤの性能評価を行うための評価項目として操縦安定性や車両の運動特性があり、これら操縦安定性や運動特性を評価する上でステアリングホイールの操舵角は重要な測定項目である。
従来は、専用の操舵角計や操舵角力計が組み込まれ車種毎に開発されたステアリングホイールを用意し、測定対象となる車両に設けられているステアリングホイールをいったん取り外したのち、前記の専用のステアリングホイールを車両に取り付けて使用している。
また、特許文献１に示すような回転角度を測定する角度測定器を操舵機構に組み込んで操舵角を検出することが考えられる。
あるいは、特許文献２に示すように初めから操舵機構に組み込まれた回転角度検出装置を使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６６８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−０６５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した操舵角計や操舵角力計が組み込まれた専用のステアリングホイールを用いる場合には、車両への装着作業が煩雑となり手間が掛かることは無論のこと、車種毎に開発された高価な専用のステアリングホイールを用意しなくてはならず、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
また、特許文献１、２に示される装置を用いる場合であっても、それら装置を車両に装着する作業が煩雑となり手間が掛かることから、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、測定作業の容易化およびコストダウンを図る上で有利な操舵角検出装置および操舵角検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、前記回転部の外周に沿って設けられ、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部と、予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出手段と、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
また本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、前記回転部の外周に沿って、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部を設け、予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出ステップと、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを備え、前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
ステアリングホイールの回転部の外周に沿って被検出部を設け、被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち回転部の外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出し、操舵角と輝度とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力し、操舵の特定は、検出された輝度と、直近の操舵角とに基づいて行うようにした。
したがって、高価な専用のステアリングホイールを用意する必要がなく、また、専用のステアリングホイールの交換作業や車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込むといった煩雑な作業が不要となるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における被検出部１２の一例を示す展開図である。
【図４】第１の実施の形態における被検出部１２の他の例を示す展開図である。
【図５】第１の実施の形態におけるステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
【図６】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０におけるデータテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の動作フローチャートである。
【図８】第２の実施の形態における被検出部１２の一例を示す展開図である。
【図９】第２の実施の形態における被検出部１２の他の例を示す展開図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
【図１１】光の反射率の変化の向きが図８、図９とは逆になった場合におけるステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明による車両の操舵角検出装置および操舵角検出方法の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態の操舵角検出装置１０によって操舵角が検出されるステアリングホイール２について説明する。
ステアリングホイール２は、運転者により操作される円環状のリム部２Ａと、リム部２Ａの内側の中央に配置された中央ケース部２Ｂと、リム部２Ａと中央ケース部２Ｂとを接続する複数のスポーク部２Ｃとを備えている。
中央ケース部２Ｂの背面に回転部２Ｄが一体的に設けられ、回転部２Ｄの背面にボス部２Ｅが一体的に設けられ、このボス部２Ｅは不図示のステアリングシャフトに結合されている。
したがって、回転部２Ｄは、ステアリングシャフト方向、すなわち、回転軸方向から見て回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイール２と一体に回転する。
【０００９】
次に、本実施の形態の操舵角検出装置１０について説明する。
図１に示すように、操舵角検出装置１０は、被検出部１２と、輝度検出手段１４と、操作部１６と、ＥＣＵ１８とを含んで構成されている。
【００１０】
被検出部１２は、回転部２Ｄの外周に沿って設けられ、外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が回転部２Ｄの外周に沿って単調に増加または減少するものである。
図３、図４は、回転部２Ｄの全周にわたって設けられた被検出部１２の展開図である。
本実施の形態では、図３、図４に示すように、被検出部１２は、光の反射量が回転部２Ｄの一周に沿って単調に増加あるいは減少する単一のマーク２０を含んで構成されている。
すなわち、図３に示す例では、マーク２０は、濃淡が均一であり、外周と直交する方向の幅が外周に沿って単調に変化している。
図４に示す例では、マーク２０は、外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化している。なお、図４では、ハッチングによる描画の都合上、マーク２０における濃淡が段階的に変化した状態で図示されているが、マーク２０における濃淡は無段階に変化しているものとする。
【００１１】
本実施の形態では、回転部２Ｄの外周全周に、帯状の粘着テープ２２（図３、図４）が粘着され、被検出部１２は、粘着テープ２２の表面に形成されている。
このような粘着テープ２２を用いることにより、被検出部１２を簡単に回転部２Ｄの外周に設けることができるため、操舵角の測定作業の容易化を図る上で有利となる。
【００１２】
輝度検出手段１４は、予め定められた測定箇所において被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、図３、図４に示すように、濃淡画像のうち回転部２Ｄの外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域２４に該当する画像の輝度を検出するものである。
輝度検出手段１４は、撮像部１４Ａと、信号処理部１４Ｂとを備えている。
撮像部１４Ａは、予め定められた測定箇所において被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成するものである。
このような撮像部１４Ａとして、複数の受光素子が格子状に配列され２次元の濃淡画像を生成するＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなど従来公知のさまざまな撮像素子が使用可能である。
信号処理部１４Ｂは、撮像部１４Ａから供給される濃淡画像のうち検出領域２４に該当する画像の輝度を検出するものである。
信号処理部１４Ｂは、図１に示すように後述するＥＣＵ１８と別に設けても、あるいは、ＥＣＵ１８によって実現してもよい。
【００１３】
なお、撮像部１４Ａは、２次元の濃淡画像を生成するものに限定されない。
撮像部１４Ａとして、複数の受光素子が直線状に配列され１次元の濃淡画像を生成するラインセンサを用いてもよい。
要するに、輝度検出手段１４は、被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち検出領域２４に該当する画像の輝度を検出するものであればよい。
【００１４】
また、輝度検出手段１４は、例えば、被検出部１２に対向する車室内の箇所に固定すればよく、輝度検出手段１４の車室内への固定は、例えば、不図示の取り付け部材を介して運転席前方に位置するインスツルメントパネルに固定すればよく、輝度検出手段１４を固定する箇所や固定手段は任意である。
【００１５】
また、輝度検出手段１４は、検出領域２４に該当する画像の輝度Ｌを検出できればよく、したがって、輝度検出手段１４（撮像部１４Ｂ）と回転部２Ｄの外周との距離が多少変動してもかまわない。
したがって、回転部２Ｄは、図１に示すように、回転軸方向から見て回転軸の周りに非円形を呈していても、あるいは、回転軸と同心円を呈していてもよい。
【００１６】
図５は、ステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
図５は、ステアリングホイール２を１回転させた場合に、言い換えると、ステアリングホイール２を中立位置である０度から例えば時計回り方向に３６０度回転させた場合に、輝度検出手段１４によって検出される輝度Ｌを示している。
なお、ステアリングホイール２の中立位置とは、車両を直進させる場合に対応している。
前述したように、被検出部１２は、光の反射量が回転部２Ｄの一周に沿って単調に増加あるいは減少する単一のマーク２０を含んで構成されているため、輝度検出手段１４で検出される輝度Ｌは操舵角θに応じて単調に増加あるいは減少している。
したがって、ステアリングホイール２を中立位置から時計方向あるいは反時計方向に３６０度以上回転させていくと、輝度Ｌは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形として検出されることになる。
【００１７】
図１に示すように、操作部１６は、使用者の操作に応じて生成した信号をＥＣＵ１８に供給するものである。
本実施の形態では、操作部１６は、基準角度設定スイッチ２６を含んで構成されている。
基準角度設定スイッチ２６の機能については後述する。
【００１８】
図１に示すように、ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ１８Ａと、制御プログラムなどを格納する第１のＲＯＭ１８Ｂと、データの再書き込みが可能な第２のＲＯＭ１８Ｃと、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ１８Ｄと、インターフェース部１８Ｅなどがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。
インターフェース部１８Ｅは、輝度検出手段１４、操作部１６との間でインターフェースをとるものである。
ＥＣＵ１８は、図２に示すように、データテーブル手段２８と、データテーブル作成手段３０と、操舵角検出手段３２と、直近操舵角保持手段３４とを含んで構成されている。
データテーブル手段２８は、第２のＲＯＭ１８Ｃによって構成される。
データテーブル作成手段３０と、操舵角検出手段３２と、直近操舵角保持手段３４とは、ＣＰＵ１８Ａが前記制御プログラムを実行することにより実現されるものである。
【００１９】
データテーブル手段２８は、ステアリングホイール２の１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルを記憶するものである。
このデータテーブルは、図５に示すように輝度Ｌと操舵角θとが関連付けられたデータで構成される。
【００２０】
データテーブル作成手段３０は、前記データテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納するものである。
【００２１】
操舵角検出手段３２は、データテーブル手段２８のデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力するものである。
操舵角検出手段３２による操舵角の特定は、輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌと、以下に説明する直近操舵角保持手段３４で保持される直近の（直前の）操舵角θ０とに基づいてなされる。
出力された操舵角データは、ＥＣＵ１８のインターフェース部１８Ｅを介して接続された不図示の外部装置、例えば、データロガーに供給され、データロガーに蓄積され、さまざまな評価に供される。
出力される操舵角データの形態は、デジタル信号であっても、あるいは、アナログ信号であってもよい。
【００２２】
直近操舵角保持手段３４は、操舵角検出手段３２によって新たな操舵角θが特定される毎に、該操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持するものである。
【００２３】
次に、操舵角検出装置１０の動作について図６、図７のフローチャートを参照して説明する。
まず、図６に示すように、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出を行うに先立って、予めデータテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納する処理を実行する。
すなわち、使用者は、ステアリングホイール２の操舵角θを実測できるようにステアリングホイール２に分度器を取着する（ステップＳ１０）。
次に、使用者は、データ入力用の外部装置としてのパーソナルコンピュータをインターフェース部１８Ｅに接続する（ステップＳ１２）。
そして、使用者は、分度器を用いてステアリングホイール２を中立位置から例えば時計回り方向に向かって所定角度、例えば２度回転させる毎に、前記パーソナルコンピュータを操作する。これにより、実測された操舵角θは、前記パーソナルコンピュータを介してデータテーブル作成手段３０に供給される（ステップＳ１４）。
【００２４】
データテーブル作成手段３０は、前記の実測された操舵角θを受け付ける毎に、該実測された操舵角θと、そのとき輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌとを対応付けたデータをデータテーブル手段２８に格納することで中間データテーブルを作成する（ステップＳ１６）。具体的には、中間データテーブルの操舵角θは、所定角度の整数倍となっており、本例では、操舵角θ＝０度、５度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度、……、３６０度と離散的な値となっている。
【００２５】
次に、データテーブル作成手段３０は、前記パーソナルコンピュータから供給される前記の実測された操舵角θが３６０度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判定結果が否定であれば、データテーブル作成手段３０はステップＳ１４に戻る。
ステップＳ１８の判定結果が肯定であれば、データテーブル作成手段３０は中間データテーブルの作成を終了する。
中間データテーブルでは、操舵角θが離散的な値、本例では操舵角θが５度毎であるため、操舵角θの分解能が低いものに留まっている。
そこで、より分解能の高い操舵角θの検出を行うため、データテーブル作成手段３０は、中間データテーブルの操舵角θおよび輝度Ｌについて補間処理を行うことにより操舵角θおよび輝度Ｌの分解能をより高くした、例えば、操舵角θの分解能を１度としたデータテーブルを作成する（ステップＳ２０）。なお、前記の補間処理としては従来公知のさまざまな補間方法が使用可能である。
【００２６】
次に、補間された操舵角θおよび輝度Ｌに基づいて以下のようにデータテーブルを作成する（ステップＳ２２）。
すなわち、通常、ステアリングホイール２は中立位置に対して時計回りに１回転以上しかつ中立位置に対して反時計回りにも１回転以上回転する。
したがって、中立位置に対応する操舵角θを０度とし、時計回り方向における操舵角θを正の値、反時計回り方向における操舵角θを負の値とすると、操舵角θは−１８０度〜１８０度の範囲を超えて変化する。
そのため、データテーブルを構成する操舵角θおよび輝度Ｌは、ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したものとする必要がある。
前述したように輝度Ｌは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形となるので、操舵角θが０度を下回る範囲および３６０度を上回る範囲については、操舵角θ＝０度〜３６０度に対応する輝度Ｌのデータを繰り返して使用してデータテーブルを作成すればよい。
ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したデータテーブルが作成されたならば、データテーブルをデータテーブル手段２８に格納する（ステップＳ２４）。
ここで、データテーブルは、図８に示すように輝度Ｌと操舵角θとが関連付けられたデータとなっている。
以上でデータテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納する処理が終了する。
【００２７】
次に、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出動作について説明する。
予めステアリングホイール２がほぼ中立位置に位置し、したがって、操舵角θは０度近傍の値であるものとする。
この状態で、使用者が基準角度設定スイッチ２６を操作することで、基準角度設定信号が操舵角検出手段３２に供給される（ステップＳ３０）。
【００２８】
操舵角検出手段３２は、基準角度設定信号を受け付けると、データテーブル手段２８のデータテーブルを参照し、操舵角θ＝０度近傍で、輝度検出手段１４から供給される輝度Ｌと合致するデータテーブル上の輝度Ｌを特定する。そして、特定した輝度Ｌに対応する操舵角θをデータテーブルから特定し、この特定した操舵角θ（基準角度）を示す操舵角データを出力する（ステップＳ３２：輝度検出ステップ）。
【００２９】
直近操舵角保持手段３４は、ステップＳ３２で特定された操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する（ステップＳ３４：直近操舵角保持ステップ）。
操舵角検出手段３２は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角ｄを特定し、該特定した操舵角ｄに対応する操舵角データを出力する（ステップＳ３６：操舵角検出ステップ）。
より詳細に説明すると、図５に示すように、輝度Ｌは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形となるため、データテーブル上においては、同一の輝度Ｌに対して複数の操舵角θが対応するため、輝度Ｌが特定されただけでは真の操舵角θは特定されない。
そこで、操舵角検出手段３２は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角ｄを特定するため、真の操舵角θを特定でき、該特定した真の操舵角ｄに対応する操舵角データを出力することができる。
以下、ステップＳ３４に戻って同様の処理を繰り返して行う。
【００３０】
以上説明したように本実施の形態によれば、ステアリングホイール２の回転部２Ｄの外周に沿って被検出部１２を設け、被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち回転部２Ｄの外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域２４に該当する画像の輝度Ｌを検出し、操舵角θと輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定し該操舵角θを示す操舵角データを出力し、操舵角θの特定は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいて行うようにした。
したがって、輝度検出手段１４を、例えば車室内に装着すれば足りるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
すなわち、従来は、車両のステアリングホイールを操舵角計や操舵角力計を有する専用のステアリングホイールに交換したり、あるいは、車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込んだりする必要がある。
そのため、前者の場合は、ステアリングの交換作業が煩雑なものとなることは無論のこと、高価な専用のステアリングホイールを用意するためにコストが掛かる不都合がある。また、後者の場合も、煩雑でコストがかかる作業が必要となる不都合がある。これに対して本実施の形態では、作業の容易化およびコストダウンを図る上で極めて有利となる。
【００３１】
また、ステアリングホイール２の回転部２Ｄに被検出部１２を設ければ、どのような車両であっても煩雑な作業を行うことなく的確に操舵角データを得ることができるため、さまざまな車両を用いた評価試験を行う上で有利となる。
また、本実施の形態の装置および方法で得られる操舵角データの分解能と精度は、輝度検出手段１４が検出する輝度Ｌの分解能と精度に依存する。
したがって、輝度検出手段１４を適宜選択することにより必要な分解能と精度を有する操舵角データを得ることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態に係る操舵角検出装置は、被検出部１２の構成が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第１の実施の形態では、回転部２Ｄの外周に設けられる被検出部１２のマーク２０が単一であったが、第２の実施の形態では、被検出部１２が複数のマーク４０を含んで構成されている。
第２の実施の形態では、図８、図９に示すように、被検出部１２は、光の反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少する複数のマーク４０を含んで構成されている。
すなわち、図８に示す例では、マーク４０は、濃淡が均一であり、外周と直交する方向の幅が外周に沿って単調に変化している。
また、図９に示す例では、マーク４０は、外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化している。なお、図９では、ハッチングによる描画の都合上、１つのマーク４０における濃淡が段階的に変化した状態で図示されているが、１つのマーク４０における濃淡は無段階に変化しているものとする。
また、被検出部１２は、反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少するマーク４０の部分で構成される変化部４２と、複数のマーク４０の境の箇所によって構成され、光の反射量が最小値から最大値に、あるいは、最大値から最小値に遷移する遷移部４４とで構成されている。
【００３３】
図１０は、ステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
図１０は、ステアリングホイール２を１回転させた場合に、言い換えると、ステアリングホイール２を中立位置である０度から例えば時計回り方向に３６０度回転させた場合に、輝度検出手段１４によって検出される輝度Ｌを示している。
前述したように、被検出部１２は、反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少する変化部４２と、光の反射量が最小値から最大値に、あるいは、最大値から最小値に遷移する遷移部４４とで構成されている。
したがって、輝度Ｌと操舵角θとの関係を示す波形Ｓ０は、被検出部１２の変化部４２と遷移部４４とに対応した形状を呈している。
すなわち、波形Ｓ１は、傾斜部αと直線部βとからなる単位波形Ｗが繰り返されることで構成されている。
すなわち、傾斜部αは、操舵角θが増加するに従って輝度Ｌが最小値から単調に増加する部分である。
直線部βは、隣接する傾斜部αの最小値と傾斜部αの最大値とを結び輝度Ｌを示す縦軸と平行する部分である。
したがって、ステアリングホイール２を中立位置から時計方向あるいは反時計方向に回転させていくと、輝度Ｌは単位波形Ｗ１の繰り返しの波形として検出されることになる。
【００３４】
次に、図１、図２を流用しつつ第２の実施の形態の操舵角検出装置１０について説明する。なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略あるいは簡単に行う。
【００３５】
図２に示すように、データテーブル手段２８は、第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール２の１回転にわたって実測された複数の操舵角θと、該複数の操舵角θのそれぞれに対応して輝度検出手段１４で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するものである。
このデータテーブルは、図１０に示すように輝度Ｌと操舵角θとが関連付けられたデータで構成される。
【００３６】
データテーブル作成手段３０は、前記データテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納するものである。
【００３７】
操舵角検出手段３２がデータテーブル手段２８のデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力し、操舵角検出手段３２による操舵角の特定が、輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌと、以下に説明する直近操舵角保持手段３４で保持される直近の（直前の）操舵角θ０とに基づいてなされる点は第１の実施の形態と同様である。
また、直近操舵角保持手段３４は、操舵角検出手段３２によって新たな操舵角θが特定される毎に、該操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する点も第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
データテーブル作成手段３０によるデータテーブルの作成処理およびデータテーブル手段２８への格納処理は、第１の実施の形態の図６と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
次に、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出動作について説明するが、この検出動作についても第１の実施の形態における図７と同様であるため、第１の実施の形態と異なるステップＳ３６の動作について重点的に説明する。
ステアリングホイール２が時計方向あるいは反時計方向に回転され、操舵角θが変化すると、輝度検出手段１４から供給される輝度Ｌは、図１０に示す波形Ｓ０に沿って増加し、あるいは、減少する。
本実施の形態では、ステアリングホイール２が時計方向に回転された場合、操舵角θが正の方向に変化することから、輝度Ｌは傾斜部αに沿って増加する方向に連続的に変化し、やがて輝度Ｌは最大値に至ると直線部βに沿って最小値に瞬間的に遷移し、再び輝度Ｌは傾斜部αに沿って増加する方向に連続的に変化する。
この場合、ステアリングホイール２の時計方向への回転が続く限り、輝度Ｌは上述のような変化を繰り返す。
これに対して、ステアリングホイール２が反時計方向に回転されると、操舵角θが負の方向に変化することから、輝度Ｌは傾斜部αに沿って減少する方向に連続的に変化し、やがて輝度Ｌは最小値に至ると直線部βに沿って最大値に瞬間的に遷移し、再び輝度Ｌは減少する方向に連続的に変化する。
この場合、ステアリングホイール２の反時計方向への回転が続く限り、輝度Ｌは上述のような変化を繰り返す。
上述のことを言い換えると、１つの傾斜部α上においては、操舵角θが増加すると輝度Ｌは増加し、操舵角θが減少すると輝度Ｌは減少する関係となる。
【００４０】
一方、図１０から明らかなように、同一の輝度Ｌに対して複数の操舵角θが対応することになるため、輝度Ｌが特定されただけでは真の操舵角θは特定されない。
そこで、本実施の形態では、操舵角検出手段３２は、現在検出されている輝度Ｌが、データテーブル上の波形Ｓ０を構成する複数の傾斜部αのうち、どの傾斜部αに対応しているかを、直近の操舵角θ０に基づいて特定する。
そして、操舵角検出手段３２は、波形Ｓ０のうちこの特定した傾斜部αを用いて、現在検出されている輝度Ｌに対応する操舵角θを真の操舵角θとして特定するようにしている。
また、本実施の形態では、上述したように、１つの傾斜部α上においては、操舵角θが増加すると輝度Ｌは連続的に増加し、操舵角θが減少すると輝度Ｌは連続的に減少する関係となる。
したがって、傾斜部αが特定されている限り、１つの輝度Ｌに２つ以上の操舵角θが対応するといったことがなく、輝度Ｌと操舵角θとが必ず一対一の関係となる。
そのため、輝度Ｌに基づいて真の操舵角θを的確に特定することができる。
【００４１】
なお、被検出部１２の各マーク４０は、光の反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少するが、光の反射率の変化の向きが図８、図９とは逆になった場合は、波形Ｓ０の傾斜部αと直線部βとの位置関係も図１０とは逆になり、具体的には図１１に示すような位置関係となる。
この場合は、１つの傾斜部α上においては、操舵角θが増加すると輝度Ｌは連続的に減少し、操舵角θが減少すると輝度Ｌは連続的に増大する関係となる。
したがって、傾斜部αが特定されている限り、１つの輝度Ｌに２つ以上の操舵角θが対応するといったことがなく、輝度Ｌと操舵角θとが必ず一対一の関係となることは、図１０の場合と同様である。
【００４２】
以上説明したように第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール２の回転部２Ｄの外周に沿って被検出部１２を設け、輝度Ｌを検出し、操舵角θと輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定し該操舵角θを示す操舵角データを出力し、操舵角θの特定は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいて行うようにした。
したがって、第１の実施の形態と同様に、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
【符号の説明】
【００４３】
２……ステアリングホイール、２Ｄ……回転部、１０……操舵角検出装置、１２……被検出部、１４……輝度検出手段、２０……マーク、２２……粘着テープ、２４……検出領域、２８……データテーブル手段、３２……操舵角検出手段、３４……直近操舵角保持手段、θ……操舵角、θ０……直近の操舵角、Ｌ……輝度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置および操舵角検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に装着されるタイヤの性能評価を行うための評価項目として操縦安定性や車両の運動特性があり、これら操縦安定性や運動特性を評価する上でステアリングホイールの操舵角は重要な測定項目である。
従来は、専用の操舵角計や操舵角力計が組み込まれ車種毎に開発されたステアリングホイールを用意し、測定対象となる車両に設けられているステアリングホイールをいったん取り外したのち、前記の専用のステアリングホイールを車両に取り付けて使用している。
また、特許文献１に示すような回転角度を測定する角度測定器を操舵機構に組み込んで操舵角を検出することが考えられる。
あるいは、特許文献２に示すように初めから操舵機構に組み込まれた回転角度検出装置を使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６６８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−０６５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した操舵角計や操舵角力計が組み込まれた専用のステアリングホイールを用いる場合には、車両への装着作業が煩雑となり手間が掛かることは無論のこと、車種毎に開発された高価な専用のステアリングホイールを用意しなくてはならず、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
また、特許文献１、２に示される装置を用いる場合であっても、それら装置を車両に装着する作業が煩雑となり手間が掛かることから、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、測定作業の容易化およびコストダウンを図る上で有利な操舵角検出装置および操舵角検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、前記回転部の外周に沿って設けられ、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部と、予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出手段と、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
また本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、前記回転部の外周に沿って、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部を設け、予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出ステップと、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを備え、前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
ステアリングホイールの回転部の外周に沿って被検出部を設け、被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち回転部の外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出し、操舵角と輝度とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力し、操舵の特定は、検出された輝度と、直近の操舵角とに基づいて行うようにした。
したがって、高価な専用のステアリングホイールを用意する必要がなく、また、専用のステアリングホイールの交換作業や車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込むといった煩雑な作業が不要となるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における被検出部１２の一例を示す展開図である。
【図４】第１の実施の形態における被検出部１２の他の例を示す展開図である。
【図５】第１の実施の形態におけるステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
【図６】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０におけるデータテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の動作フローチャートである。
【図８】第２の実施の形態における被検出部１２の一例を示す展開図である。
【図９】第２の実施の形態における被検出部１２の他の例を示す展開図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
【図１１】光の反射率の変化の向きが図８、図９とは逆になった場合におけるステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明による車両の操舵角検出装置および操舵角検出方法の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態の操舵角検出装置１０によって操舵角が検出されるステアリングホイール２について説明する。
ステアリングホイール２は、運転者により操作される円環状のリム部２Ａと、リム部２Ａの内側の中央に配置された中央ケース部２Ｂと、リム部２Ａと中央ケース部２Ｂとを接続する複数のスポーク部２Ｃとを備えている。
中央ケース部２Ｂの背面に回転部２Ｄが一体的に設けられ、回転部２Ｄの背面にボス部２Ｅが一体的に設けられ、このボス部２Ｅは不図示のステアリングシャフトに結合されている。
したがって、回転部２Ｄは、ステアリングシャフト方向、すなわち、回転軸方向から見て回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイール２と一体に回転する。
【０００９】
次に、本実施の形態の操舵角検出装置１０について説明する。
図１に示すように、操舵角検出装置１０は、被検出部１２と、輝度検出手段１４と、操作部１６と、ＥＣＵ１８とを含んで構成されている。
【００１０】
被検出部１２は、回転部２Ｄの外周に沿って設けられ、外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が回転部２Ｄの外周に沿って単調に増加または減少するものである。
図３、図４は、回転部２Ｄの全周にわたって設けられた被検出部１２の展開図である。
本実施の形態では、図３、図４に示すように、被検出部１２は、光の反射量が回転部２Ｄの一周に沿って単調に増加あるいは減少する単一のマーク２０を含んで構成されている。
すなわち、図３に示す例では、マーク２０は、濃淡が均一であり、外周と直交する方向の幅が外周に沿って単調に変化している。
図４に示す例では、マーク２０は、外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化している。なお、図４では、ハッチングによる描画の都合上、マーク２０における濃淡が段階的に変化した状態で図示されているが、マーク２０における濃淡は無段階に変化しているものとする。
【００１１】
本実施の形態では、回転部２Ｄの外周全周に、帯状の粘着テープ２２（図３、図４）が粘着され、被検出部１２は、粘着テープ２２の表面に形成されている。
このような粘着テープ２２を用いることにより、被検出部１２を簡単に回転部２Ｄの外周に設けることができるため、操舵角の測定作業の容易化を図る上で有利となる。
【００１２】
輝度検出手段１４は、予め定められた測定箇所において被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、図３、図４に示すように、濃淡画像のうち回転部２Ｄの外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域２４に該当する画像の輝度を検出するものである。
輝度検出手段１４は、撮像部１４Ａと、信号処理部１４Ｂとを備えている。
撮像部１４Ａは、予め定められた測定箇所において被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成するものである。
このような撮像部１４Ａとして、複数の受光素子が格子状に配列され２次元の濃淡画像を生成するＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなど従来公知のさまざまな撮像素子が使用可能である。
信号処理部１４Ｂは、撮像部１４Ａから供給される濃淡画像のうち検出領域２４に該当する画像の輝度を検出するものである。
信号処理部１４Ｂは、図１に示すように後述するＥＣＵ１８と別に設けても、あるいは、ＥＣＵ１８によって実現してもよい。
【００１３】
なお、撮像部１４Ａは、２次元の濃淡画像を生成するものに限定されない。
撮像部１４Ａとして、複数の受光素子が直線状に配列され１次元の濃淡画像を生成するラインセンサを用いてもよい。
要するに、輝度検出手段１４は、被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち検出領域２４に該当する画像の輝度を検出するものであればよい。
【００１４】
また、輝度検出手段１４は、例えば、被検出部１２に対向する車室内の箇所に固定すればよく、輝度検出手段１４の車室内への固定は、例えば、不図示の取り付け部材を介して運転席前方に位置するインスツルメントパネルに固定すればよく、輝度検出手段１４を固定する箇所や固定手段は任意である。
【００１５】
また、輝度検出手段１４は、検出領域２４に該当する画像の輝度Ｌを検出できればよく、したがって、輝度検出手段１４（撮像部１４Ｂ）と回転部２Ｄの外周との距離が多少変動してもかまわない。
したがって、回転部２Ｄは、図１に示すように、回転軸方向から見て回転軸の周りに非円形を呈していても、あるいは、回転軸と同心円を呈していてもよい。
【００１６】
図５は、ステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
図５は、ステアリングホイール２を１回転させた場合に、言い換えると、ステアリングホイール２を中立位置である０度から例えば時計回り方向に３６０度回転させた場合に、輝度検出手段１４によって検出される輝度Ｌを示している。
なお、ステアリングホイール２の中立位置とは、車両を直進させる場合に対応している。
前述したように、被検出部１２は、光の反射量が回転部２Ｄの一周に沿って単調に増加あるいは減少する単一のマーク２０を含んで構成されているため、輝度検出手段１４で検出される輝度Ｌは操舵角θに応じて単調に増加あるいは減少している。
したがって、ステアリングホイール２を中立位置から時計方向あるいは反時計方向に３６０度以上回転させていくと、輝度Ｌは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形として検出されることになる。
【００１７】
図１に示すように、操作部１６は、使用者の操作に応じて生成した信号をＥＣＵ１８に供給するものである。
本実施の形態では、操作部１６は、基準角度設定スイッチ２６を含んで構成されている。
基準角度設定スイッチ２６の機能については後述する。
【００１８】
図１に示すように、ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ１８Ａと、制御プログラムなどを格納する第１のＲＯＭ１８Ｂと、データの再書き込みが可能な第２のＲＯＭ１８Ｃと、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ１８Ｄと、インターフェース部１８Ｅなどがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。
インターフェース部１８Ｅは、輝度検出手段１４、操作部１６との間でインターフェースをとるものである。
ＥＣＵ１８は、図２に示すように、データテーブル手段２８と、データテーブル作成手段３０と、操舵角検出手段３２と、直近操舵角保持手段３４とを含んで構成されている。
データテーブル手段２８は、第２のＲＯＭ１８Ｃによって構成される。
データテーブル作成手段３０と、操舵角検出手段３２と、直近操舵角保持手段３４とは、ＣＰＵ１８Ａが前記制御プログラムを実行することにより実現されるものである。
【００１９】
データテーブル手段２８は、ステアリングホイール２の１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルを記憶するものである。
このデータテーブルは、図５に示すように輝度Ｌと操舵角θとが関連付けられたデータで構成される。
【００２０】
データテーブル作成手段３０は、前記データテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納するものである。
【００２１】
操舵角検出手段３２は、データテーブル手段２８のデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力するものである。
操舵角検出手段３２による操舵角の特定は、輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌと、以下に説明する直近操舵角保持手段３４で保持される直近の（直前の）操舵角θ０とに基づいてなされる。
出力された操舵角データは、ＥＣＵ１８のインターフェース部１８Ｅを介して接続された不図示の外部装置、例えば、データロガーに供給され、データロガーに蓄積され、さまざまな評価に供される。
出力される操舵角データの形態は、デジタル信号であっても、あるいは、アナログ信号であってもよい。
【００２２】
直近操舵角保持手段３４は、操舵角検出手段３２によって新たな操舵角θが特定される毎に、該操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持するものである。
【００２３】
次に、操舵角検出装置１０の動作について図６、図７のフローチャートを参照して説明する。
まず、図６に示すように、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出を行うに先立って、予めデータテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納する処理を実行する。
すなわち、使用者は、ステアリングホイール２の操舵角θを実測できるようにステアリングホイール２に分度器を取着する（ステップＳ１０）。
次に、使用者は、データ入力用の外部装置としてのパーソナルコンピュータをインターフェース部１８Ｅに接続する（ステップＳ１２）。
そして、使用者は、分度器を用いてステアリングホイール２を中立位置から例えば時計回り方向に向かって所定角度、例えば２度回転させる毎に、前記パーソナルコンピュータを操作する。これにより、実測された操舵角θは、前記パーソナルコンピュータを介してデータテーブル作成手段３０に供給される（ステップＳ１４）。
【００２４】
データテーブル作成手段３０は、前記の実測された操舵角θを受け付ける毎に、該実測された操舵角θと、そのとき輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌとを対応付けたデータをデータテーブル手段２８に格納することで中間データテーブルを作成する（ステップＳ１６）。具体的には、中間データテーブルの操舵角θは、所定角度の整数倍となっており、本例では、操舵角θ＝０度、５度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度、……、３６０度と離散的な値となっている。
【００２５】
次に、データテーブル作成手段３０は、前記パーソナルコンピュータから供給される前記の実測された操舵角θが３６０度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判定結果が否定であれば、データテーブル作成手段３０はステップＳ１４に戻る。
ステップＳ１８の判定結果が肯定であれば、データテーブル作成手段３０は中間データテーブルの作成を終了する。
中間データテーブルでは、操舵角θが離散的な値、本例では操舵角θが５度毎であるため、操舵角θの分解能が低いものに留まっている。
そこで、より分解能の高い操舵角θの検出を行うため、データテーブル作成手段３０は、中間データテーブルの操舵角θおよび輝度Ｌについて補間処理を行うことにより操舵角θおよび輝度Ｌの分解能をより高くした、例えば、操舵角θの分解能を１度としたデータテーブルを作成する（ステップＳ２０）。なお、前記の補間処理としては従来公知のさまざまな補間方法が使用可能である。
【００２６】
次に、補間された操舵角θおよび輝度Ｌに基づいて以下のようにデータテーブルを作成する（ステップＳ２２）。
すなわち、通常、ステアリングホイール２は中立位置に対して時計回りに１回転以上しかつ中立位置に対して反時計回りにも１回転以上回転する。
したがって、中立位置に対応する操舵角θを０度とし、時計回り方向における操舵角θを正の値、反時計回り方向における操舵角θを負の値とすると、操舵角θは−１８０度〜１８０度の範囲を超えて変化する。
そのため、データテーブルを構成する操舵角θおよび輝度Ｌは、ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したものとする必要がある。
前述したように輝度Ｌは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形となるので、操舵角θが０度を下回る範囲および３６０度を上回る範囲については、操舵角θ＝０度〜３６０度に対応する輝度Ｌのデータを繰り返して使用してデータテーブルを作成すればよい。
ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したデータテーブルが作成されたならば、データテーブルをデータテーブル手段２８に格納する（ステップＳ２４）。
ここで、データテーブルは、図８に示すように輝度Ｌと操舵角θとが関連付けられたデータとなっている。
以上でデータテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納する処理が終了する。
【００２７】
次に、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出動作について説明する。
予めステアリングホイール２がほぼ中立位置に位置し、したがって、操舵角θは０度近傍の値であるものとする。
この状態で、使用者が基準角度設定スイッチ２６を操作することで、基準角度設定信号が操舵角検出手段３２に供給される（ステップＳ３０）。
【００２８】
操舵角検出手段３２は、基準角度設定信号を受け付けると、データテーブル手段２８のデータテーブルを参照し、操舵角θ＝０度近傍で、輝度検出手段１４から供給される輝度Ｌと合致するデータテーブル上の輝度Ｌを特定する。そして、特定した輝度Ｌに対応する操舵角θをデータテーブルから特定し、この特定した操舵角θ（基準角度）を示す操舵角データを出力する（ステップＳ３２：輝度検出ステップ）。
【００２９】
直近操舵角保持手段３４は、ステップＳ３２で特定された操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する（ステップＳ３４：直近操舵角保持ステップ）。
操舵角検出手段３２は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角ｄを特定し、該特定した操舵角ｄに対応する操舵角データを出力する（ステップＳ３６：操舵角検出ステップ）。
より詳細に説明すると、図５に示すように、輝度Ｌは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形となるため、データテーブル上においては、同一の輝度Ｌに対して複数の操舵角θが対応するため、輝度Ｌが特定されただけでは真の操舵角θは特定されない。
そこで、操舵角検出手段３２は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角ｄを特定するため、真の操舵角θを特定でき、該特定した真の操舵角ｄに対応する操舵角データを出力することができる。
以下、ステップＳ３４に戻って同様の処理を繰り返して行う。
【００３０】
以上説明したように本実施の形態によれば、ステアリングホイール２の回転部２Ｄの外周に沿って被検出部１２を設け、被検出部１２を撮像して濃淡画像を生成すると共に、濃淡画像のうち回転部２Ｄの外周方向に沿った一定幅の濃淡画像の領域である検出領域２４に該当する画像の輝度Ｌを検出し、操舵角θと輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定し該操舵角θを示す操舵角データを出力し、操舵角θの特定は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいて行うようにした。
したがって、輝度検出手段１４を、例えば車室内に装着すれば足りるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
すなわち、従来は、車両のステアリングホイールを操舵角計や操舵角力計を有する専用のステアリングホイールに交換したり、あるいは、車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込んだりする必要がある。
そのため、前者の場合は、ステアリングの交換作業が煩雑なものとなることは無論のこと、高価な専用のステアリングホイールを用意するためにコストが掛かる不都合がある。また、後者の場合も、煩雑でコストがかかる作業が必要となる不都合がある。これに対して本実施の形態では、作業の容易化およびコストダウンを図る上で極めて有利となる。
【００３１】
また、ステアリングホイール２の回転部２Ｄに被検出部１２を設ければ、どのような車両であっても煩雑な作業を行うことなく的確に操舵角データを得ることができるため、さまざまな車両を用いた評価試験を行う上で有利となる。
また、本実施の形態の装置および方法で得られる操舵角データの分解能と精度は、輝度検出手段１４が検出する輝度Ｌの分解能と精度に依存する。
したがって、輝度検出手段１４を適宜選択することにより必要な分解能と精度を有する操舵角データを得ることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態に係る操舵角検出装置は、被検出部１２の構成が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第１の実施の形態では、回転部２Ｄの外周に設けられる被検出部１２のマーク２０が単一であったが、第２の実施の形態では、被検出部１２が複数のマーク４０を含んで構成されている。
第２の実施の形態では、図８、図９に示すように、被検出部１２は、光の反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少する複数のマーク４０を含んで構成されている。
すなわち、図８に示す例では、マーク４０は、濃淡が均一であり、外周と直交する方向の幅が外周に沿って単調に変化している。
また、図９に示す例では、マーク４０は、外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化している。なお、図９では、ハッチングによる描画の都合上、１つのマーク４０における濃淡が段階的に変化した状態で図示されているが、１つのマーク４０における濃淡は無段階に変化しているものとする。
また、被検出部１２は、反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少するマーク４０の部分で構成される変化部４２と、複数のマーク４０の境の箇所によって構成され、光の反射量が最小値から最大値に、あるいは、最大値から最小値に遷移する遷移部４４とで構成されている。
【００３３】
図１０は、ステアリングホイール２の操舵角θと、輝度検出手段１４によって検出された輝度Ｌとの関係を示す説明図である。
図１０は、ステアリングホイール２を１回転させた場合に、言い換えると、ステアリングホイール２を中立位置である０度から例えば時計回り方向に３６０度回転させた場合に、輝度検出手段１４によって検出される輝度Ｌを示している。
前述したように、被検出部１２は、反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少する変化部４２と、光の反射量が最小値から最大値に、あるいは、最大値から最小値に遷移する遷移部４４とで構成されている。
したがって、輝度Ｌと操舵角θとの関係を示す波形Ｓ０は、被検出部１２の変化部４２と遷移部４４とに対応した形状を呈している。
すなわち、波形Ｓ１は、傾斜部αと直線部βとからなる単位波形Ｗが繰り返されることで構成されている。
すなわち、傾斜部αは、操舵角θが増加するに従って輝度Ｌが最小値から単調に増加する部分である。
直線部βは、隣接する傾斜部αの最小値と傾斜部αの最大値とを結び輝度Ｌを示す縦軸と平行する部分である。
したがって、ステアリングホイール２を中立位置から時計方向あるいは反時計方向に回転させていくと、輝度Ｌは単位波形Ｗ１の繰り返しの波形として検出されることになる。
【００３４】
次に、図１、図２を流用しつつ第２の実施の形態の操舵角検出装置１０について説明する。なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略あるいは簡単に行う。
【００３５】
図２に示すように、データテーブル手段２８は、第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール２の１回転にわたって実測された複数の操舵角θと、該複数の操舵角θのそれぞれに対応して輝度検出手段１４で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するものである。
このデータテーブルは、図１０に示すように輝度Ｌと操舵角θとが関連付けられたデータで構成される。
【００３６】
データテーブル作成手段３０は、前記データテーブルを作成してデータテーブル手段２８に格納するものである。
【００３７】
操舵角検出手段３２がデータテーブル手段２８のデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力し、操舵角検出手段３２による操舵角の特定が、輝度検出手段１４で検出された輝度Ｌと、以下に説明する直近操舵角保持手段３４で保持される直近の（直前の）操舵角θ０とに基づいてなされる点は第１の実施の形態と同様である。
また、直近操舵角保持手段３４は、操舵角検出手段３２によって新たな操舵角θが特定される毎に、該操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する点も第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
データテーブル作成手段３０によるデータテーブルの作成処理およびデータテーブル手段２８への格納処理は、第１の実施の形態の図６と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
次に、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出動作について説明するが、この検出動作についても第１の実施の形態における図７と同様であるため、第１の実施の形態と異なるステップＳ３６の動作について重点的に説明する。
ステアリングホイール２が時計方向あるいは反時計方向に回転され、操舵角θが変化すると、輝度検出手段１４から供給される輝度Ｌは、図１０に示す波形Ｓ０に沿って増加し、あるいは、減少する。
本実施の形態では、ステアリングホイール２が時計方向に回転された場合、操舵角θが正の方向に変化することから、輝度Ｌは傾斜部αに沿って増加する方向に連続的に変化し、やがて輝度Ｌは最大値に至ると直線部βに沿って最小値に瞬間的に遷移し、再び輝度Ｌは傾斜部αに沿って増加する方向に連続的に変化する。
この場合、ステアリングホイール２の時計方向への回転が続く限り、輝度Ｌは上述のような変化を繰り返す。
これに対して、ステアリングホイール２が反時計方向に回転されると、操舵角θが負の方向に変化することから、輝度Ｌは傾斜部αに沿って減少する方向に連続的に変化し、やがて輝度Ｌは最小値に至ると直線部βに沿って最大値に瞬間的に遷移し、再び輝度Ｌは減少する方向に連続的に変化する。
この場合、ステアリングホイール２の反時計方向への回転が続く限り、輝度Ｌは上述のような変化を繰り返す。
上述のことを言い換えると、１つの傾斜部α上においては、操舵角θが増加すると輝度Ｌは増加し、操舵角θが減少すると輝度Ｌは減少する関係となる。
【００４０】
一方、図１０から明らかなように、同一の輝度Ｌに対して複数の操舵角θが対応することになるため、輝度Ｌが特定されただけでは真の操舵角θは特定されない。
そこで、本実施の形態では、操舵角検出手段３２は、現在検出されている輝度Ｌが、データテーブル上の波形Ｓ０を構成する複数の傾斜部αのうち、どの傾斜部αに対応しているかを、直近の操舵角θ０に基づいて特定する。
そして、操舵角検出手段３２は、波形Ｓ０のうちこの特定した傾斜部αを用いて、現在検出されている輝度Ｌに対応する操舵角θを真の操舵角θとして特定するようにしている。
また、本実施の形態では、上述したように、１つの傾斜部α上においては、操舵角θが増加すると輝度Ｌは連続的に増加し、操舵角θが減少すると輝度Ｌは連続的に減少する関係となる。
したがって、傾斜部αが特定されている限り、１つの輝度Ｌに２つ以上の操舵角θが対応するといったことがなく、輝度Ｌと操舵角θとが必ず一対一の関係となる。
そのため、輝度Ｌに基づいて真の操舵角θを的確に特定することができる。
【００４１】
なお、被検出部１２の各マーク４０は、光の反射量が回転部２Ｄの外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少するが、光の反射率の変化の向きが図８、図９とは逆になった場合は、波形Ｓ０の傾斜部αと直線部βとの位置関係も図１０とは逆になり、具体的には図１１に示すような位置関係となる。
この場合は、１つの傾斜部α上においては、操舵角θが増加すると輝度Ｌは連続的に減少し、操舵角θが減少すると輝度Ｌは連続的に増大する関係となる。
したがって、傾斜部αが特定されている限り、１つの輝度Ｌに２つ以上の操舵角θが対応するといったことがなく、輝度Ｌと操舵角θとが必ず一対一の関係となることは、図１０の場合と同様である。
【００４２】
以上説明したように第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール２の回転部２Ｄの外周に沿って被検出部１２を設け、輝度Ｌを検出し、操舵角θと輝度Ｌとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定し該操舵角θを示す操舵角データを出力し、操舵角θの特定は、検出された輝度Ｌと、直近の操舵角θ０とに基づいて行うようにした。
したがって、第１の実施の形態と同様に、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
【符号の説明】
【００４３】
２……ステアリングホイール、２Ｄ……回転部、１０……操舵角検出装置、１２……被検出部、１４……輝度検出手段、２０……マーク、２２……粘着テープ、２４……検出領域、２８……データテーブル手段、３２……操舵角検出手段、３４……直近操舵角保持手段、θ……操舵角、θ０……直近の操舵角、Ｌ……輝度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
前記回転部の外周に沿って設けられ、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部と、
予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出手段と、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、
前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、
前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出装置。
【請求項２】
前記被検出部は、前記光の反射量が前記回転部の一周に沿って単調に増加あるいは減少する単一のマークを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の操舵角検出装置。
【請求項３】
前記マークは、濃淡が均一であり、前記外周と直交する方向の幅が前記外周に沿って単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項４】
前記マークは、前記外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項５】
前記被検出部は、前記光の反射量が前記回転部の前記外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少する複数のマークを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の操舵角検出装置。
【請求項６】
前記マークは、濃淡が均一であり、前記外周と直交する方向の幅が前記外周に沿って単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項７】
前記マークは、前記外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項８】
前記複数のマークの境の箇所は、前記光の反射量が最小値から最大値に、あるいは、最大値から最小値に遷移する遷移部として形成されている、
請求項５乃至７に何れか１項記載の操舵角検出装置。
【請求項９】
前記回転部の外周全周に帯状の粘着テープが粘着され、
前記被検出部は、前記粘着テープの表面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至８に何れか１項記載の操舵角検出装置。
【請求項１０】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、
前記回転部の外周に沿って、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部を設け、
予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出ステップと、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、
前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを備え、
前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出方法。
【請求項１】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
前記回転部の外周に沿って設けられ、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部と、
予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出手段と、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、
前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、
前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出装置。
【請求項２】
前記被検出部は、前記光の反射量が前記回転部の一周に沿って単調に増加あるいは減少する単一のマークを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の操舵角検出装置。
【請求項３】
前記マークは、濃淡が均一であり、前記外周と直交する方向の幅が前記外周に沿って単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項４】
前記マークは、前記外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項５】
前記被検出部は、前記光の反射量が前記回転部の前記外周の一定の長さ毎に単調に増加あるいは減少する複数のマークを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の操舵角検出装置。
【請求項６】
前記マークは、濃淡が均一であり、前記外周と直交する方向の幅が前記外周に沿って単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項７】
前記マークは、前記外周の延在方向に沿って濃淡が単調に変化する、
ことを特徴とする請求項２記載の操舵角検出装置。
【請求項８】
前記複数のマークの境の箇所は、前記光の反射量が最小値から最大値に、あるいは、最大値から最小値に遷移する遷移部として形成されている、
請求項５乃至７に何れか１項記載の操舵角検出装置。
【請求項９】
前記回転部の外周全周に帯状の粘着テープが粘着され、
前記被検出部は、前記粘着テープの表面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至８に何れか１項記載の操舵角検出装置。
【請求項１０】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに沿って延在しステアリングホイールと一体に回転する回転部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、
前記回転部の外周に沿って、前記外周の延在方向に沿った一定の長さの領域の光の反射量が前記回転部の外周に沿って単調に増加または減少する被検出部を設け、
予め定められた測定箇所において前記被検出部を撮像して濃淡画像を生成すると共に、前記濃淡画像のうち前記回転部の外周方向に沿った一定幅の前記濃淡画像の領域である検出領域に該当する画像の輝度を検出する輝度検出ステップと、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記輝度検出手段で検出された輝度とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、
前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを備え、
前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５７２７０（Ｐ２０１１−２５７２７０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３２１２４（Ｐ２０１０−１３２１２４）
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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