CN106488091A - 捕获车辆前方的图像并且执行车辆控制的车载相机装置 - Google Patents

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Abstract

一种捕获车辆前方的图像并且执行车辆控制的车载相机装置，包括：控制电路板和输出图像数据的相机模块。相机模块包括：光学元件，其使入射光折射以使入射光发散或聚焦；以及图像传感器元件，通过光学元件传输的入射光在图像传感器元件中形成图像。控制电路板基于由相机模块输出的图像数据来执行识别本车前方的状况的识别处理，并且还根据识别处理的结果来执行前灯控制处理、前向碰撞预防处理和车道偏离警告处理中的至少两个车辆控制处理。根据车载相机装置，将树脂制成的透镜用于光学元件。

Description

捕获车辆前方的图像并且执行车辆控制的车载相机装置
技术领域
本公开内容涉及捕获车辆前方的图像的车载相机装置。
背景技术
常规地，已知车载相机装置。车载相机装置用于基于捕获的车辆前方的图像来识别车道边界线。根据该类型的相机装置，例如，第4143521号日本专利公开了一种车载相机，该车载相机具有通过截除在预定波长范围中的波长来使进入成像器的入射光减弱的滤光器，以便容易地识别混凝土道路上的黄色车道线或蓝色车道线。
然而，常规车载相机装置通常使用由玻璃制成的透镜。因此，对于相机装置难以实现进一步的重量减小或成本降低。
而且，根据常规相机装置，由于没有防止透镜的透射比由于透镜的变黄而降低，所以在变黄发生之前/之后成像器中每个像素的光接收强度被改变。因此，可能出现图像识别精度降低的问题。
发明内容
鉴于上述情况已经实现了本公开内容并且本公开内容旨在提供有助于重量减小、成本降低、长寿命操作和可靠性提高中至少之一的车载相机装置。
根据本公开内容的车载相机装置的一个方面，车载相机装置设置有相机模块和控制电路板。相机模块包括：光学元件，其使入射光折射以使入射光发散或聚焦；以及图像传感器元件，通过光学元件传输的入射光在图像传感器元件处形成图像。相机模块输出基于以下信号的图像数据：由图像传感器元件向所述信号施加光电变换。
控制电路板基于由相机模块输出的图像数据来执行识别本车前方的状况的识别处理，并且基于识别处理的识别结果来执行前灯控制处理、前向碰撞预防处理和车道偏离警告处理中的至少两个车辆控制处理。
根据本公开内容的车载相机装置的另一方面，将树脂制成的透镜用于光学元件。因此，与一般使用的玻璃透镜相比，车载相机装置可以容易地实现重量减小、成本降低和长寿命操作。
根据本公开内容的车载相机装置的又一方面，相机模块还包括使进入图像传感器元件的入射光减弱的滤光器。滤光器具有以下光谱特性：传输具有大于或等于预定下截止波长的波长的光，基于在树脂制成的透镜变黄之前/之后变化的树脂制成的透镜的透射比的变化率确定预定下截止波长。
根据这些配置，可以使在树脂制成的透镜变黄之前/之后将图像传感器元件的光接收强度的变化最小化。因此，在识别处理中，例如，可以使用预定阈值来执行图像数据的二值化，使得即使在树脂制成的透镜变黄之后仍可以在不降低精度的情况下获得识别结果。因此，车载相机装置可以提高可靠性并且有助于长期操作。
附图说明
在附图中：
图1为示出相机装置的截面图；
图2为示出拆卸的相机装置的透视图；
图3为示出拆卸的图像传感器的透视图；
图4为示出控制电路板的外部视图；
图5为示出加热丝的布置的图；
图6为示出车辆的电配置的框图；
图7为示出切换处理的流程图；
图8为示出图像传感器的总体配置的图；
图9A和图9B为示出在使用非球面透镜时获得的效果的一组说明图，其中，图9A为球面透镜的焦距，以及图9B为非球面透镜的焦距；
图10A和图10B为示出光学高通滤波器的效果的一组曲线图，其中，图10A为在布置光学高通滤波器之前的透镜透射比和传感器光谱灵敏度，以及图10B为在布置光学高通滤波器之后的透镜透射比和传感器光谱灵敏度；
图11A和图11B为示出配置RCCC拜耳的滤色器的布置的一组说明图，其中，图11A为单位模式(pattern)，以及图11B为完整模式；
图12为示出集成至后视镜的壳(casing)的轮廓的图；以及
图13为示出在相机装置为立体相机的情况下车辆的电配置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来描述本公开内容的示例性实施方式。实施方式中使用的参考标记被适当地用于权利要求书中。然而，这是为了帮助为理解本公开内容做准备，而不是为了限制本公开内容的技术范围。
(第一实施方式)
[1-1配置]
图1和图2中示出的相机装置附接至车辆的挡风玻璃2的内部(从车辆舱室侧)。相机装置1被布置在挡风玻璃2的上端的中心部分(在后视镜的附近)。相机装置1设置有图像传感器11、支架12、罩13、第一导热构件14和第二导热构件15、盖子16、通风扇17和加热丝18。在图1和图2中，示出了挡风玻璃2的一部分。在图2中，为了便于说明，省略了通风扇17和加热丝18。应当注意的是，将其上安装有相机装置的车辆称为“本车”。相机装置1对应于车载相机装置的示例。
如图3所示，图像传感器11设置有相机模块111、电气接线112、控制电路板113、壳114和下盖115。
相机模块111设置有透镜111a、透镜镜筒构件111b(在下文中又被称为透镜镜筒)以及布置在透镜镜筒中的透镜的光轴上的图像传感器(未示出；在下文中被称为成像器)，并且相机模块111捕获本车前方的场景。透镜镜筒构件111b是具有圆柱形状的部分，从而支承其内部的透镜111a。图像传感器由已知的阵列型图像传感器和RGBC拜耳配置而成，其中，阵列型图像传感器具有布置成阵列以获取光学图像的光接收元件，例如CMOS传感器和CCD传感器，而RGBC拜耳由多个类型的滤色器构成，每个类型的滤色器具有不同的通带(根据本实施方式，通带被定义为与红色、绿色、蓝色和透明色中每一个相对应的波长区域)。光接收元件中的每一个被配置成接收通过构成RGBC拜耳的滤色器中的任何一个的入射光。
光接收元件具有接收光带，接收光带具有对于与至少可见光相对应的波长的敏感性。光接收元件对应于图像传感器元件的示例，其中，通过透镜111a传输的入射光在图像传感器元件中形成图像。透镜111a是由包含例如聚烯烃树脂的透明材料构成的树脂制成的透镜，该树脂制成的透镜是使入射光折射以使光发散或聚焦的光学元件的示例。
电气接线112是将相机模块111和控制电路板113电连接的部件(例如，柔性印制板)。
控制电路板113是设置有包括CPU、ROM和RAM的微型计算机的板状部件，并且控制电路板113基于从下述信号产生的图像数据来执行用于识别本车前方的状况的识别处理：所述信号通过相机模块111中的图像传感器被进行光电转换。控制电路板113基于识别处理的结果来执行车辆控制处理，以控制本车上安装的设备。随后将描述要在识别处理中识别的对象和车辆控制处理的内容。在控制电路板113上安装有图像处理电路79。如图4所示，图像处理电路79是利用3.3V的源进行操作的电子设备，其具有能够以3.3V或更小来驱动的信号线。因此，图像处理电路79消耗较少的电力和热量。此外，图像处理电路79包括多个外部连接端子(例如，端子79a)，外部连接端子的端子间距为1.27mm或更小。因此，可以容易地使图像处理电路79和控制电路板113缩小。当图像处理电路79由单个设备(例如，IC芯片)配置而成时，设备具有多个外部连接端子，其中，外部连接端子的端子间距为1.27mm或更小。然而，当图像处理电路79由多个设备(例如，IC芯片)配置而成时，设备中的至少一个可以具有多个外部连接端子，其中，外部连接端子的端子间距为1.27mm或更小。
壳114是具有侧壁和上壁的容器状构件，并且在下部具有开放空间，从而容纳要从上面覆盖的相机模块111、电气接线112和控制电路板113。此外，在壳114中的玻璃侧壁部分1141上形成缺口部分1142。缺口部分1142使得相机模块111的透镜镜筒构件111b能够暴露于挡风玻璃2。在壳114利用随后将描述的方法经由支架12已经被固定至挡风玻璃2的状态下，玻璃侧壁部分1141是壳114的与壳114内部的相机模块111相比定位得更接近于挡风玻璃2侧的上壁的一部分。
下盖115覆盖壳114的下部。另一方面，图1和图2中示出的支架12由树脂制成，支架12大体上具有板形，在支架12的中心部分形成开口12a，并且在开口12a的附近的区域中形成缺口部分12b，以使得支架12具有U形。支架12用于将图像传感器11的壳114固定至挡风玻璃12。换言之，支架12的表面中的垂直于厚度方向的一个表面固定(在该示例中，粘附)至挡风玻璃2，而壳114附接至经固定的支架12，由此壳114固定至挡风玻璃2。因此，在支架12中，由于在壳114经由支架12固定至挡风玻璃2的状态下形成开口12a，所以壳114和挡风玻璃2彼此面对。换言之，壳114和挡风玻璃2在没有部件存在于壳114与挡风玻璃2之间的状态下彼此面对。缺口部分12b位于从壳114露出的相机模块111的前方。支架12的缺口部分12b位于从壳114露出的相机模块111的前方。缺口部分12b以梯形形状形成，使得缺口部分12b的宽度沿相机模块111的捕获方向向前地增加，以覆盖相机模块111的图像角。由此，确保了相机模块111的视场。
罩13由树脂制成，其具有梯形底面以及在除了底面的两侧上设置为垂直直立的侧面。罩13放置在支架12的缺口部分12b中。根据本实施方式，壳114附接至其中放置了罩13的支架12，由此罩13覆盖相机模块111的透镜镜筒构件111b。罩13被布置成使得罩13的底面位于相机模块111的透镜镜筒构件111b之下。由于以该方式来布置罩13，所以防止透镜111a捕获超过相机模块111的视角的场景。
第一导热构件14为由硅制成的片状构件，其具有大于或等于1[W/m·K]并且小于或等于50[W/m·K]的热导率。第一导热构件14具有粘性以便粘附至与第一导热构件14接触的材料。第一导热构件14被设置成与在支架12中形成的挡风玻璃2和壳114接触。根据本实施方式，第一导热构件14被附接并粘附至壳114的玻璃侧壁部分1141。然后，壳114经由支架12被固定至挡风玻璃2，由此第一导热构件14附着于挡风玻璃2并且与其相粘附。第一导热构件14具有与壳114的玻璃侧壁部分1141的上表面相同的尺寸和形状。因此，第一导热构件14与玻璃侧壁部分1141中的区域1141a接触，区域1141a关于成像方向位于缺口部分1142的后面部分中。第一导热构件14还与玻璃侧壁部分1141中的区域1141b接触。区域1141b的两侧将缺口部分1142夹在中间。
第二导热构件15是由与第一导热构件14的材料相同的材料制成的片状构件，并且第二导热构件15被设置成与支架12和挡风玻璃2相接触以位于支架12与挡风玻璃2之间。根据本实施方式，第二导热构件15具有与支架12的上表面相同的尺寸和形状，并且第二导热构件15附接至支架12的整个上表面。通过使用粘合剂来使第二导热构件15固定至支架12和挡风玻璃2。根据本实施方式，第二导热构件15经由黑陶瓷3附接至挡风玻璃2，以防止用于将第二导热构件15固定至挡风玻璃2的粘合剂等从本车外部可见。在黑陶瓷3中，对应于相机模块111的图像角来形成梯形缺失部分3a，以便确保相机模块111的视场。
盖子16为具有侧壁和底壁的容器状构件，盖子16在上部敞开。盖子16从下部覆盖图像传感器11、支架12和罩13，从而难以从本车的车辆舱室视觉地识别这些配置。根据本实施方式，在盖子16的下表面上形成通孔16a。
通风扇17使存在于盖子16内的空气循环，并且通风扇17在被放置在形成于盖子16中的通孔16a中的情况下固定至盖子16。加热丝18加热挡风玻璃2中的位于相机模块111的透镜111a的前方的部分。根据本实施方式，加热丝18由铜制成，并且其两端电连接至电源(未示出)。加热丝18在被供电时产生热。如图5所示，加热丝18被布置在车辆舱室中挡风玻璃2和黑陶瓷3的表面上。
换言之，加热丝18设置有以S形弯曲的S形部分18a，并且S形部分18a叠加在黑陶瓷3的梯形缺失部分3a上，因此S形部分18a被布置成沿与梯形缺失部分3a的高度方向垂直的方向多次截断缺失部分3a。
关于图像传感器的详细配置，例如，相关技术文献例如第2013-199973、2014-215644和2014-260494号日本专利申请公开了详细的配置。
接着，将参照图6来描述相机装置1的电气功能。在图6中，省略了不具有电气功能的构件例如支架12或罩13。本车设置有连接至公共总线4的检测单元5、传感器单元6、运动单元7、人机接口单元(在下文中被称为HMI单元)8、识别单元9和控制单元10。
检测单元5设置有车载相机51和雷达装置52，作为用于检测本车周围的状况的装置。车载相机51设置有右侧相机511、左侧相机512、后方相机513和上述相机模块111。右侧相机511布置在本车的右侧视镜上，从而捕获本车的右侧。左侧相机512布置在本车的左侧视镜上，从而捕获本车的左侧。后方相机513布置在本车的后面部分的后保险杠上，从而捕获本车的后方。每个相机捕获围绕车辆的场景，以便反复地获取图像数据(在下文中又被称为捕获图像)。
雷达装置52是已知装置，在该装置中发射和接收毫米波雷达波或激光雷达波，以检测在预定搜索范围内的反射雷达波的物体。雷达装置52生成包括距离本车的距离、关于本车的相对速度和关于本车的横向位置的对象信息，并且向识别单元9输出对象信息。此外，作为雷达装置，可以提供声呐(未示出)，以检测沿预定方向的反射由声呐发射的超声波的存在的对象。
传感器单元6设置有温度传感器61作为检测安装在本车上的设备的状态的装置。温度传感器61布置在相机模块111的附近，从而检测相机模块111的温度。传感器单元6包括：输出本车的位置数据的设备(例如，GPS：全球定位系统设备)；提供地图数据的装置(例如，导航系统)；通信装置(例如，便携式设备例如智能电话或道路车辆通信设备)；检测车辆周围的环境的、除了检测车辆的行为的传感器例如车辆速度传感器、加速度传感器、转向角传感器和横摆率传感器(未示出)以外的传感器(例如，雨滴传感器、雨刮器操作信号、外部空气温度等)。传感器单元6可以使用由这些传感器各自检测的检测数据，或者由这些传感器检测的组合检测数据。
运动单元7设置有作为本体系统、动力传动系统和底盘系统的控制对象的设备，包括：改变车辆的行驶方向的转向单元71；减小行驶速度并且重新生成能量的制动器72；由诸如引擎或马达的发动机配置而成的动力生成单元73，从而生成动力来使车辆移动；对旋转速度和转矩进行变换以传输动力的传动单元74；前灯75；指示车道变化或右/左转向的方向指示器76；以及移除挡风玻璃上的引起低能见度的附着物质例如雨滴、雪、污点等雨刮器77。
HMI单元8作为对用于人与装置之间的通信的接口进行服务的装置，设置有蜂鸣器81、扬声器82、指示器83和显示器84，例如，设置在中央控制台中的导航显示器、设置在中央控制台上的平视显示器或布置在车辆内部/外部的电子镜(后视镜或侧视镜)。此外，可以提供其他单元，包括：由电动机等配置而成振动单元(未示出)，其使转向装置和座椅振动；反作用力生成器(未示出)，其生成施加于转向装置和制动踏板的反作用力。这些单元可以被操作以便从装置向人传送信息。此外，可以提供灵敏度调节单元，以便调节随后将描述的识别单元和控制单元中的识别处理(容易识别的阶段)的灵敏度，以及确定处理的处理定时，从而从人向装置传送信息。
识别单元9是安装在控制电路板113上的电路的一部分，并且识别单元9基于车载相机51的捕获图像和雷达装置52的检测结果来执行识别处理，以识别本车周围的状况。应当注意的是，将基于车载相机51的相机模块111的捕获图像的识别处理称为第一识别处理，而将基于雷达装置52的检测结果的识别处理称为第二识别结果。根据本实施方式，识别单元9对以下进行识别：行车道(又被称为车道)、道路形状、路面状况、光源、前方车辆、迎面而来的车辆、静止车辆、前方行人、迎面而来的行人、静止的人、两轮机动车辆、自行车、障碍物、路边物体、标志、交通信号、道路标志、告示牌、隧道、避难所、阻挡相机模块111的视野的物体、天气环境、建筑物等。
道路形状指的是道路曲率和道路坡度。路面状况指的是例如由于雨或雪而可能反光的路面。光源包括例如前方车辆的尾灯、迎面而来的车辆的前灯等。前方行人是在本车前方沿与本车行驶的方向相同的方向行走的行人。迎面而来的行人是在本车前方沿与本车的行驶方向相反的方向行走的行人。静止的人指的是保持静止的人。障碍物包括例如岩石。路边物体包括例如路边石、护栏、杆、树、墙、建筑物、停放的车辆和停放的两轮机动车辆、电线杆等。此外，在路边提供避难所，以避免车辆从后方接近本车。作为阻挡相机模块111的视野的物体，示例包括：粘附至挡风玻璃2上的相机模块111的透镜111a的前面部分的污点，或者粘附至透镜111a的污点，或者附着于挡风玻璃2的上部的材料例如纸等。天气情况包括例如雨、雪或背光。
通过识别道路上的白线的位置来识别行车道。通过对相机模块11的捕获图像应用已知的白线识别处理(例如，使用图像二值化处理和霍夫变换的白线识别处理)来识别白线的位置。通过对相机模块111的捕获图像应用已知的识别处理来识别光源。换言之，识别单元9在从捕获图像中捕获的对象之中识别具有预定亮度或更大亮度、具有接近于预定形状的形状并且具有接近于预定颜色的颜色的对象，并且识别在捕获图像中的位置坐标。此外，例如，识别单元9将光源识别为前方车辆的尾灯或刹车灯，或者识别为迎面而来的车辆的前灯。识别单元9在光源的颜色接近于预定颜色范围内的红色时将光源识别为前方车辆的尾灯或刹车灯，而在光源的颜色接近于预定颜色范围内的白色时将光源识别为迎面而来的车辆的前灯。
控制单元10是安装在控制电路基板113上的电路的一部分，并且基于识别单元9的识别结果来执行车辆控制处理。根据本实施方式，控制单元10执行以下处理作为车辆控制处理：车道偏离警告处理、车道保持处理、前灯控制处理、正面碰撞预防处理、交叉路口碰撞预防处理、前向碰撞预防处理、标志指示处理、限速指示处理、超过限速警告处理、自动雨刮器处理、车道变换支持处理、环视显示处理、自动停车处理、全速度范围自适应巡航控制处理、盲点警告处理、后向两侧来车警告处理、前向两侧来车警告处理、车间距离警告处理、追尾碰撞警告处理和错误启动预防处理。
对于车道偏离警告处理，控制单元10执行车道偏离判定，并且基于车道偏离判定的判定结果从蜂鸣器81和扬声器82输出警告声音，以警告本车的乘客。车道偏离判定确定本车是否即将偏离车道或者已经偏离车道。基于车道和道路形状等的识别结果来执行车道偏离警告处理。
车道保持处理基于车道、道路形状等的识别结果来控制转向单元71，以防止本车偏离车道。
前灯控制处理在远光与近光之间控制本车的前灯75，并且还控制要转动的前灯75的光轴。基于车道、道路形状和光源等的识别结果来执行前灯控制处理。
当本车可能与在交叉路口之前在本车的前方穿过的车辆等碰撞时，正面碰撞预防处理控制与本车的移动有关的对象例如转向单元71和制动器72以防止其间的碰撞。当本车在交叉路口改变行驶方向并且可能与行人或车辆等碰撞时，交叉路口碰撞预防处理控制与本车的移动有关的对象例如转向单元71和制动器72以防止其间的碰撞。当本车可能与前方车辆碰撞时，前向碰撞预防处理控制与本车的移动有关的对象例如转向单元71和制动器72以防止其间的碰撞。正面碰撞预防处理、交叉路口碰撞预防处理和前向碰撞预防处理包括以下处理：所述处理在识别出告示牌或隧道但是本车无法在告示牌下通过或者无法穿过隧道的情况下从蜂鸣器81或扬声器82输出警告声音。基于关于路面状况、前方车辆、迎面而来的车辆、静止车辆、前方行人、迎面而来的行人、静止的人、两轮机动车辆、自行车、障碍物、路边物体、告示牌和隧道等的识别结果来执行正面碰撞预防处理和交叉路口碰撞预防处理。此外，除了在执行正面碰撞预防处理和交叉路口碰撞预防处理时使用的识别结果以外，还基于关于避难所的识别结果来执行前向碰撞预防处理。
标志指示处理在显示器84上显示标志、交通信号、道路标志和告示牌的内容。基于关于标志、交通信号、道路标志和告示牌的检测结果来执行标志指示处理。基于标志等的识别结果来执行限速指示处理，以便在显示器84上显示标志所指示的限速。
基于标志等的识别结果来执行超过限速警告处理，从而在本车行驶超过限速时从蜂鸣器81和扬声器82输出警告声音，从而警告本车的乘客。
自动雨刮器处理在由于雨等而需要时控制雨刮器77的操作。当基于关于路面状况和天气情况等的识别结果确定能见度降低时，执行自动雨刮器处理。
车道变换支持处理控制转向单元71、制动器72、传动单元74和方向指示器76，以便在变换车道时对驾驶员进行支持。例如，车道变换支持处理检测在相邻车道上行驶的车辆，并且在驾驶员变换车道时通知驾驶员。环视显示处理在显示单元84上显示捕获的本车周围的图像。自动停车处理控制转向单元71和制动器72，以便自动停放本车。全速度范围自适应巡航控制处理控制制动器72、动力生成单元73和传动单元74，以便使本车跟踪前方车辆行驶。应当注意的是，基于行车道、道路形状、前方车辆、迎面而来的车辆、静止车辆、前方行人、迎面而来的行人、静止的人、两轮机动车辆、自行车、障碍物、路边物体、光源、标志、交通信号和道路标志等的识别结果来执行车道变换支持处理、环视显示处理、自动停车处理和全速度范围自适应巡航控制。
当车辆等进入作为本车的盲点的对角后向(diagonal-backward)区域时，盲点警告处理控制蜂鸣器81和扬声器82以输出声音来警告驾驶员。当本车在停车场等中向后行驶时，在车辆等进入作为本车的盲点的对角后向区域的情况下，后向两侧来车警告处理控制蜂鸣器81和扬声器82以输出声音来警告驾驶员。当本车在具有低能见度的交叉路口行驶时，在车辆等存在于本车前方的盲点区域中的情况下，前向两侧来车警告处理控制蜂鸣器81和扬声器82以输出声音来警告驾驶员。应当注意的是，基于任何前方车辆、迎面而来的车辆、静止车辆、前方行人、迎面而来的行人、静止的人、两轮机动车辆、自行车、障碍物、路边物体、光源、标志、交通信号和道路标志等的识别结果来执行盲点警告处理、后向两侧来车警告处理和前向两侧来车警告处理。
在本车与前方车辆之间的车间距离变得比预定警告距离短的情况下，车间距离警告处理控制蜂鸣器81和扬声器82以警告驾驶员。当本车可能与前方车辆碰撞时，追尾碰撞警告处理从蜂鸣器81和扬声器82输出声音以警告驾驶员。基于关于前方车辆和光源的识别结果来执行车间距离警告处理和追尾碰撞警告处理。错误启动预防处理是以下处理：其在本车已经停止并且尽管在本车的正向存在建筑物但是驾驶员仍压下加速器时对制动器72进行控制。基于关于建筑物和光源等的识别结果来执行错误启动预防处理。
当在上述车辆控制处理中识别到阻挡相机模块111的视野的物体时，控制单元10停止在车辆控制处理中执行的控制的一部分，尤其是对与本车的移动有关的对象例如转向单元71和制动器72等的控制。此外，当在上述车辆控制处理中识别到相机模块111不能识别图像的天气情况例如暴雨时，控制单元10同样停止在车辆控制处理中执行的控制的至少一部分。
控制单元10执行随后描述的切换处理(图7)，以便在基于相机模块111的捕获图像的第一识别处理与基于雷达装置52的检测结果的第二识别处理之间进行切换。
[1-2处理]
在下文中，将参照图7所示的流程图来描述由控制单元10执行的切换处理。当本车的点火开关打开时，激活切换处理。当切换处理被激活时，雷达装置52并未操作，但是识别单元9基于相机模块111的捕获图像来执行识别处理(第一识别处理)。
首先，在步骤S11(S代表步骤)处，控制单元10从温度传感器61获取相机模块111的温度。然后，控制单元10确定相机模块111的温度是否为预定阈值Th或小于预定阈值Th(S12)。例如，将阈值Th设置为略低于相机模块111的耐热温度的105℃。换言之，根据本实施方式，相机模块111可以在105℃或较低的温度条件下操作以执行处理。当确定相机模块111的温度为阈值TH或较低时(S12：是)时，控制单元10确定相机模块的视野是否被阻挡(S13)。当控制单元10确定相机模块111的视野未被阻挡(S13：否)时，处理返回至步骤S11，并且重复执行步骤S11以后的处理。
另一方面，当控制单元10确定相机模块111的视野被阻挡时(S13：是)，控制单元10停止相机模块111的操作并且激活雷达装置52(S14)。然后，控制单元10将第一识别处理切换至第二识别处理(S15)并且中止切换处理。类似地，当控制单元10在步骤S12处确定相机模块111的温度并非小于或等于阈值Th(即，超过阈值Th)时(S12：否)，控制单元10执行步骤S14以后的处理。换言之，在相机模块111的温度超过阈值Th或者相机模块111的视野被阻挡时，控制单元10将第一识别处理切换至第二识别处理。
[1-3效果和优点]
根据上述第一实施方式，可以获得以下效果和优点。
(1a)在安装于车辆上的捕获车辆前方的图像的相机装置1中，设置了包括透镜111a、图像传感器26(参见图8)和控制电路板113的相机模块111。作为透镜111a，使用树脂制成的透镜。因此，与将玻璃透镜用作透镜111a的配置相比，透镜111a重量轻并且可以容易地形成。此外，透镜111a是非常防震的。因此，可以生产具有轻的重量和低的成本的相机装置，从而相机装置获得长的操作寿命。
(2a)可以在105℃或更低的温度条件下操作相机模块111。因此，提高了基于相机模块111的捕获图像来获得识别结果的稳健性，由此可以有利地执行前灯控制处理、前向碰撞预防处理和车道偏离警告处理中的至少两个车辆控制处理。
[2.第二实施方式]
[2-1.第一实施方式与第二实施方式之间的差异]
由于第二实施方式与第一实施方式在其基本配置方面类似，所以省略对于共同配置的说明，而仅将主要描述不同的配置。
在上述第一实施方式中，省略了对于包括透镜111a的透镜镜筒构件111b的内部配置以及透镜111a的形状的详细说明。然而，在第二实施方式中，将描述这些配置。根据第二实施方式，提供了滤光器，其不同于第一实施方式的滤光器。在第一实施方式中，相机模块111和控制电路板113容纳于同一壳114中。相反，根据第二实施方式，相机模块111和控制电路板113中的每一个容纳于不同的壳中，这不同于第一实施方式。在第一实施方式中，提供RGBC拜耳作为一组滤色器。然而，根据第二实施方式，提供RCCC拜耳作为一组滤色器，这不同于第一实施方式。
[2-2图像传感器11的配置]
图8所示的图像传感器11设置有多个透镜111a、透镜镜筒构件111b、红外截止滤波器24、光学高通滤波器25和图像传感器26。
透镜111a使入射光折射以使入射光被发散或聚焦，从而根据传输的入射光在图像传感器26的表面上形成光学图像。例如，透镜111a可以由包括平凸透镜、双凹透镜、凸弯月形透镜的四个透镜配置而成，以抑制像差例如色差或彗差。此外，多个透镜111a中的至少一个可以由非球面透镜配制而成。
如图9A所示，球面透镜可以包括以下折射面：该折射面的球面形状被限定为具有单曲率。在球面透镜中，焦点位置可能取决于折射面的位置(即，中心位置和外周位置)而变化。换言之，聚光位置可能取决于进入透镜111a的入射光的角度而变化(被称为场曲率现象)。然而，如图9B所示，非球面透镜的折射面包括不是平面或球面的弯曲表面。通过优化折射面的外周部分的形状，焦点位置在其中心部分和外周部分处可以相同，使得不可能发生场曲率现象。因此，在图像传感器26的表面不需要弯曲情况下，可以避免分辨率在图像传感器26的表面的外周部分附近的降低。
透镜镜筒构件111b在其中容纳多个透镜111a，从而形成通过氮净化的密封空间。红外截止滤波器24是使进入图像传感器26的入射光减弱的滤光器，其具有以下光谱特性：传输具有小于或等于预定截止波长的上限值(在下文中被称为上截止波长)的波长的光，以截止红外光。具体地，红外光滤波器24截止具有超过上截止波长的波长的光，其中，上截止波长选自范围从650nm至750nm的波长区域。根据本实施方式，将上截止波长设置成700nm，以截止包括在入射光中的近红外光。此外，将红外光滤波器24布置在透镜111a的后侧，但是可以布置在透镜111a的前侧。
光学高通滤波器25用作使进入图像传感器26的入射光减弱的滤光器，其具有以下光谱特性：传输具有大于或等于预定截止波长的下限值(在下文中被称为下截止波长)的波长的光。基于在透镜111a变黄之前/之后变化的透镜111a的透射比的变化率来确定截止波长。具体地，光学高通滤波器25截止具有小于下截止波长的波长的光，其中，下截止波长选自范围从400nm至500nm的波长区域。应当注意的是，将下截止波长设置成450nm。
图10A和图10B示出在透镜111a的变黄发生之前/之后的透射比以及构成RGBC拜耳的单位模式的四种类型的滤色器之中的RGB(红(R)、绿(G)、蓝(B))滤波器的光谱灵敏度。图10A示出未布置滤光器25的情况，以及图10B示出布置了光学高通滤波器25的情况。应当注意的是，图10A和图10B二者均示出布置了红外截止滤波器24的情况。
如图10A所示，根据仿真结果，与变黄发生之前的透镜111a相比，在透镜111a变黄之后透镜111a的透射比的变化率在波长较小时变得较大。此外，如图10B所示，根据仿真结果，通过将光学高通滤波器25的下截止波长设置为450nm来使透镜111a变黄之前/之后的透射比的变化率最小化。因此，在未布置光学高通滤波器25时，变黄之前/之后的蓝色(B)滤波器的光谱灵敏度的变化率为9％，然而在布置了光学高通滤波器25时，变黄之前/之后的蓝色(B)滤光器的光谱灵敏度的变化率为5％。换言之，提供光学高通滤波器25，从而降低了在透镜111a变黄之前/之后显著变化的蓝色(B)像素的光接收灵敏度的变化率。因此，在变黄发生之前/之后，使图像传感器26的光接收强度的变化率在整体上最小化。
光学高通滤波器25布置在多个透镜111a和红外截止滤波器24的后侧。然而，光学高通滤波器25可以布置在红外截止滤波器24的前侧，或者布置在多个透镜111a的前侧。光学高通滤波器25被配置成使得通过多个透镜111a和红外截止滤波器24传输的入射光借助于偏振特性被划分成四部分，并且四个划分的入射光中的每一个被传输至构成图像传感器26的基本单元的四个像素中的任何一个。然而，可以分别提供具有偏振特性的偏振滤波器。在图8中，为了容易查看附图并且容易理解作为偏振滤波器的光学高通滤波器25的操作，仅利用构成基本单元的四个放大的像素来示出图像传感器26。
图像传感器26由上述阵列型图像传感器和RCCC拜耳26a配置而成，其中，RCCC拜耳26a是一组滤色器，滤色器的通带是对应于红色或透明色的波长区域。图像传感器元件中的每一个(即，各个像素)被配置成接收穿过构成RCCC拜耳26a的滤色器中的任何一个的入射光。
RCCC拜耳26a由滤色器构成，使得对应于相应像素的滤色器被按照某一模式进行布置。RCCC拜耳26a由两种类型的滤色器——R(红色)和C(透明)——构成。作为单位模式，使用针对四个像素的模式，从而覆盖整个阵列型图像传感器。假设构成RCCC拜耳26a的上面两种类型的滤色器为R滤波器和C滤波器，将R滤波器的通带设置成允许具有与红色相对应的波长的光通过，并且将C滤波器的通带设置成包括与特定颜色(红色、绿色和蓝色)相对应的全通带。
根据本实施方式，相机模块111和控制电路板113分别被容纳在不同的壳中。例如，可以提供被集成至图12所示的后视镜的壳20来容纳控制电路板113，而上述壳114可以容纳相机模块111。此外，例如，可以提供由经由固定臂21被集成至后视镜的壳20支承的壳22来容纳相机模块111，并且可以将控制电路板113容纳于壳20中。此外，可以在固定臂21中提供电气接线112。
[2-3效果]
根据第二实施方式，除了第一实施方式中描述的效果(1a)至效果(2a)以外，还可以获得以下效果。
(1b)由于提供了具有传输具有大于或等于预定截止波长的下限值(其基于在透镜111a变黄之前/之后变化的透镜111a的透射比的变化率来确定)的波长的光的光谱特性的光学高通滤波器25，所以可以使透镜111a变黄之前/之后成像器中的光接收强度的变化最小化。因此，在识别处理中，例如，可以使用预定阈值来执行图像数据的二值化，使得即使在透镜111a变黄之后仍可以在不降低精度的情况下获得识别结果。相应地，可以有利地执行前灯控制处理、前向碰撞预防处理和车道偏离警告处理中的至少两个车辆控制处理，从而有助于可靠性和寿命的提高。
(2b)由于下截止波长在范围从400nm至500nm的波长区域内，所以可以使变黄之前/之后成像器的光接收强度的变化率最小化。
(3b)由于提供了具有传输具有小于或等于预定上截止波长限制的波长的光以截止红外光的光谱特性的红外截止滤波器24，所以成像器仅接收具有与可见光相对应的波长的入射光。因此，可以提高识别处理的稳健性。
(4b)由于上截止波长在范围从650nm至750nm的波长区域内，所以可以有利地截止红外光。
(5b)将非球面透镜用作透镜111a，由此可以在不要求成像器的表面弯曲的情况下避免分辨率在成像器的表面上的外周部分附近的降低。
(6b)利用氮来净化透镜镜筒构件111b内部的密封空间，使得可以防止透镜111a氧化，并且可以使透镜111a的变黄最小化。
(7b)成像器的像素中的每一个被配置成接收通过构成RCCC拜耳26a的各个滤色器传输的入射光。因此，可以提高红色/白色对象的识别精度。从而，可以提高针对车道识别所必需的对象例如白线、护栏等或者针对光源(包括其他车辆)例如前灯或尾灯的识别精度。
(8b)由于相机模块111和控制电路板113分别被容纳在不同的壳中，所以相机模块111和控制电路113分布于各自的壳中，由此可以缩小每一个壳，并且可以提高车辆舱室的设计灵活性。
[3.其他实施方式]
本公开内容不限于上述实施方式。然而，可以对本公开内容实现各种修改。
(3A)根据上述实施方式，相机装置1为分子相机(molecular camera)。然而，相机装置不限于分子相机。例如，如图13所示，相机装置可以是立体相机。图13所示的车辆设置有包括车载相机231和雷达装置52的检测单元23。图13所示的雷达装置52与图6所示的雷达装置52相同。车载相机231设置有右侧相机511、左侧相机512、后方相机513、相机模块111和相机模块116。换言之，图13所示的车辆还设置有相机模块116，这不同于图6所示的车辆。相机模块116具有与相机模块111相同的配置。相机模块111和相机模块116被容纳于单个壳中。壳经由支架被布置在挡风玻璃的上部区域的中心部分(接近于后视镜)。相机模块111和相机模块116被布置在关于挡风玻璃的中心部分的左右两侧。如图13所示，相机模块111和相机模块116被容纳于单个壳中。然而，相机模块111和相机模块116可以分别被容纳于两个不同的壳中。此外，相机模块111和相机模块116可以被布置在挡风玻璃的上部区域中关于挡风玻璃的中心部分的左右两侧处。然而，对相机模块111和相机模块116的布置不限于这些位置。
(3B)根据上述实施方式，在相机模块111未进行操作的时段期间，操作雷达装置52。然而，雷达装置52的操作时段不限于该时段。例如，可以同时操作雷达装置52和相机模块111。在该情况下，识别单元9可以基于雷达装置52和相机模块111的捕获图像来执行识别处理。
(3C)根据上述实施方式，当满足条件中的任一条件时，将处理在第一识别处理与第二识别处理之间进行切换，其中，所述条件包括相机模块111的温度超过阈值Th的条件和相机模块111的视野被干扰的条件。然而，用于对处理进行切换的条件不限于这些条件。例如，当在相机模块111中检测到故障时，可以将处理在第一识别处理与第二识别处理之间进行切换。
(3D)根据上述实施方式，当第一识别处理或第二识别处理被切换时，终止切换处理。然而，可以多次切换第一识别处理和第二识别处理。例如，在当相机模块111的温度超过阈值Th时第一识别处理被切换至第二识别处理的情况下，可以在相机模块111的温度低于或等于比阈值Th低的预定阈值时将第二识别处理切换至第一识别处理。在该情况下，借助于第一导热构件14和第二导热构件15的冷却作用来迅速冷却相机装置1。因此，可以缩短将第二识别处理切换至第一识别处理所需的时间(即，恢复第一识别处理所需的时间)。
(3E)根据上述实施方式，相机装置1和雷达装置52检测本车前方的状况。然而，用于检测本车前方的状况的装置的组合不限于此。例如，相机装置1和声呐可以检测本车前方的情况。
(3F)根据上述实施方式，识别单元9能够执行第一识别处理和第二识别处理二者。然而，识别单元9可以被配置成仅执行第一识别处理。在该情况下，本车可以仅设置有相机装置1作为用于检测本车前方的状况的装置。
(3G)控制单元10可以执行各个车辆控制处理中的一部分。例如，前灯控制处理可以生成前灯控制命令信号例如远光命令信号或近光命令信号，并且向外部控制单元例如前灯装置传送命令信号。
(3G)可以向透镜111a施加抗反射涂层(即，AR涂层)，从而抑制反射光例如太阳光或来自前灯的光进入成像器。
(3I)可以将包括在上述实施方式的一个元件中的功能分配到多个元件中，或者可以将包括在多个元件中的功能集成到一个元件。此外，可以省略上述实施方式中的配置的一部分。可以将上述实施方式中的配置的至少一部分添加至上述实施方式中的其他实施方式中的配置，或者上述实施方式中的配置的至少一部分可以替换上述实施方式中的其他实施方式中的配置。注意，可以将本公开内容的实施方式定义为包括在由权利要求书中的术语指定的技术构思中的各个方面。

Claims (10)

1.一种安装在车辆舱室中的车载相机装置(1)，其捕获车辆前方的图像，所述装置包括：
相机模块(111、116)，其包括光学元件(111a)和图像传感器元件(26)，所述光学元件(111a)使入射光折射以使所述入射光发散或聚焦，通过所述光学元件传输的入射光在所述图像传感器元件(26)中形成图像，所述相机模块(111、116)输出基于信号的图像数据，由所述图像传感器元件向所述信号施加光电变换；以及
控制电路板(113)，其基于由所述相机模块输出的图像数据来执行识别本车前方的状况的识别处理，并且基于所述识别处理的识别结果来执行前灯控制处理、前向碰撞预防处理和车道偏离警告处理中的至少两个车辆控制处理，
其中，将树脂制成的透镜用于所述光学元件。
2.根据权利要求1所述的车载相机装置，其中，
所述相机模块还包括滤光器(24、25)，其使进入所述图像传感器元件的入射光减弱；以及
所述滤光器(25)具有以下光谱特性：传输具有大于或等于预定下截止波长的波长的光，基于在所述树脂制成的透镜变黄之前/之后变化的所述树脂制成的透镜的透射比的变化率来确定所述预定下截止波长。
3.根据权利要求2所述的车载相机装置，其中，所述下截止波长选自范围从400nm至500nm的波长区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车载相机装置，其中，
所述相机模块还包括滤光器(24、25)，其使进入所述图像传感器元件的入射光减弱；以及
所述滤光器(24)具有以下光谱特性：传输具有小于或等于预定上截止波长的波长的光，以截止红外光。
5.根据权利要求4所述的车载相机装置，其中，所述上截止波长选自范围从650nm至750nm的波长区域。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的车载相机装置，其中，
将非球面透镜用作所述光学元件。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的车载相机装置，其中，
所述相机模块还包括容纳多个由树脂制成的透镜的透镜镜筒构件(111b)；以及
以氮气净化所述透镜镜筒构件。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的车载相机装置，其中，
所述相机模块还包括RCCC拜耳(26a)，所述RCCC拜耳(26a)为一组滤色器，所述滤色器中的每一个具有以下通带：所述通带为与红色或透明色相对应的波长区域；以及
所述图像传感器元件中的每一个通过构成所述RCCC拜耳的滤色器中的任何一个来接收所述入射光。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的车载相机装置，其中，
所述相机模块和所述控制电路板分别被容纳在不同的壳(20、22、114)中。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的车载相机装置，其中，
所述相机模块能够在105℃或更低的温度条件下操作。
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