CN106627586B - 车载传感器、车辆用灯具、车辆以及路面状态传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载传感器、车辆用灯具、车辆以及路面状态传感器，能够恰当地检测出水或水的状态。搭载于车辆上的车载传感器具备：光射出部，其向车辆外的空间射出水分子对光的吸收率相互不同的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；光检测部，其分别检测第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；以及水检测部，其根据由光检测部检测出的第1波长区域的红外光的光量与第2波长区域的红外光的光量的差异，检测车辆外的空间内的水。

Description

车载传感器、车辆用灯具、车辆以及路面状态传感器
技术领域
本发明涉及一种车载传感器、车辆用灯具、车辆以及路面状态传感器。
背景技术
已知射出与外来光的强度最弱的波长区域对应的波长区域的红外光来进行拍摄，根据所拍摄的影像计算路面形状的路面形状识别装置(例如，参照专利文献1)。此外，已知对形成彩色图像的个别的彩色像素矩阵分别执行直方图均衡处理步骤，由此高效地检测出物理性的物体表现的图像处理装置(例如，参照专利文献2)。
存在无法恰当地检测出车辆外空间中的水的问题。此外，存在无法恰当地检测出路面上的水的状态的问题。
专利文献1：国际公开2012/086070号
专利文献2：日本特表2008-502062号公报
发明内容
在第1方式中，搭载于车辆上的车载传感器具备：光射出部，其向车辆外的空间射出水分子对光的吸收率相互不同的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；光检测部，其分别检测第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；以及水检测部，其根据由光检测部检测出的第1波长区域的红外光的光量与第2波长区域的红外光的光量的差异，检测车辆外的空间内的水。
光检测部是拍摄第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像的拍摄装置，水检测部根据第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像之间的差异来检测水。
水检测部根据第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像之间的每个区域的亮度值的差值，检测通过拍摄装置拍摄的车辆外的空间内的每个区域的水量。
水检测部根据第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像之间的每个区域的亮度值的差值，检测通过拍摄装置拍摄的车辆外的空间内的每个区域的水滴量，车载传感器还具备：图像处理部，其根据由水检测部检测出的每个上述区域的水滴量，对拍摄车辆外的空间而得到的图像按每个区域实施去雾处理。
光射出部以时分方式射出第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光，拍摄装置与光射出部射出第1波长区域的红外光以及第2波长区域的红外光同步地以时分方式进行拍摄，由此以时分方式拍摄第1波长区域的红外光的图像以及第2波长区域的红外光的图像。
拍摄装置具有：光分离部，其将入射到拍摄装置的光分离为第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；第1拍摄部，其通过由光分离部分离出的第1波长区域的红外光进行拍摄；以及第2拍摄部，其通过由光分离部分离出的第2波长区域的红外光进行拍摄。
水检测部根据光量的差异、液相水对上述第1波长区域的红外光的吸收率与液相水对上述第2波长区域的红外光的吸收率的差异、固相水对上述第1波长区域的红外光的吸收率与固相水对上述第2波长区域的红外光的吸收率的差异来检测车辆外空间的水的状态为液相还是固相。
光射出部向车辆外射出具有第1圆偏振光成分的第1波长区域的红外光和具有第1圆偏振光成分的第2波长区域的红外光，车载传感器还具备：圆偏振光滤光片，其使来自车辆外的空间的光中与第1圆偏振光成分的旋转方向反向旋转的第2圆偏振光成分透射，光检测部检测透过圆偏振光滤光片后的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光。
在第2方式中，车辆用灯具具备：上述车载传感器；以及照明光源，其射出对上述车辆外进行照明的作为可见光的照明光。
在第3方式中，车辆具备上述的车载传感器。
在第4方式中，检测路面上的水的状态的路面状态传感器具备：光射出部，其向路面射出水分子对光的吸收率相互不同的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；光检测部，其分别检测第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；以及水检测部，其根据由光检测部检测出的第1波长区域的红外光的光量与第2波长区域的红外光的光量的差异、液相水对第1波长区域的红外光的吸收率与液相水对第2波长区域的红外光的吸收率的差异、固相水对第1波长区域的红外光的吸收率与固相水对第2波长区域的红外光的吸收率的差异，检测路面上的水的状态为液相还是固相。
另外，上述发明的概要并没有列举本发明的全部特征。此外，这些特征群的子组合也会成为发明。
附图说明
图1概要性地表示一实施方式中的车辆10的功能结构。
图2示意性地表示第1前照灯单元130的功能结构。
图3是用于说明水分子的吸收光谱的示意图。
图4示意性地表示车载传感器132的动作时序。
图5示意性地表示在车载传感器132中检测雾的存在时的动作时序。
图6是用于说明冻结的水的吸收光谱与液体水的吸收光谱的差异的示意图。
图7示意性地表示在车载传感器132中检测路面的冻结时的动作时序。
图8示意性地表示作为拍摄装置270的变形例的拍摄装置870的模块结构。
图9示意性地表示使用拍摄装置870时的动作时序。
符号说明
10车辆、100车载系统、110控制装置、130第1前照灯单元、132车载传感器、134照明光源、136透明罩、140第2前照灯单元、144照明光源、146透明罩、180用户IF部、190用户、200水检测部、210图像处理部、220发光控制部、230光源、231第1发光元件、232第2发光元件、240第1圆偏振光滤光片、241偏振镜、242λ/4板、250光射出部、260拍摄控制部、270拍摄装置、271透镜、272拍摄元件、280第2圆偏振光滤光片、281偏振镜、282λ/4板、290检测光摄像头、292可见光摄像头、401、402、403红外光图像、411、412区域、431、432差分图像、481、482图像、491、492标记、501、502、503红外光图像、511、512区域、531、532差分图像、551、552去雾滤波器、571图像、572可见光图像、591、592显示用图像、600、610吸收光谱、701、702、703红外光图像、711、712、721、722区域、731、732差分图像、741、742区域、781、782图像、791、792标记、870拍摄装置、871透镜、872拍摄元件、873光分离部、901、902、911、912红外光图像。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并不限定要求专利保护的范围所涉及的发明。此外，在实施方式中说明的特征的全部组合并不一定是本发明的解决手段所必需的。
图1概要性地表示一实施方式中的车辆10的功能结构。在本实施方式中，车辆10为汽车。车辆10具备车载系统100。车载系统100具有第1前照灯单元130、第2前照灯单元140、控制装置110以及用户IF部180。
第1前照灯单元130和第2前照灯单元140是车辆用灯具的一例。第1前照灯单元130和第2前照灯单元140被设置在车辆10的前部。第1前照灯单元130被设置在车辆10的车宽度方向的左侧。第2前照灯单元140被设置在车辆10的车宽度方向的右侧。第1前照灯单元130具有照明光源134、车载传感器132以及透明罩136。第2前照灯单元140具有照明光源144以及透明罩146。照明光源134和照明光源144是对应的部件，具有大致相同的功能。透明罩136和透明罩146是对应的部件，具有大致相同的功能。第1前照灯单元130具备车载传感器132，这一点与第2前照灯单元140不同。在本实施方式中，主要说明第1前照灯单元130的功能。
照明光源134射出用于照明车辆10外的空间的照明光。照明光源134主要射出作为可见光的照明光。照明光源134包含卤素灯泡、氙气灯泡、发光二极管(LED)等而构成。
车载传感器132通过光取得车辆10外的空间即外部空间的信息。例如，车载传感器132向外部空间射出红外光作为检测光，检测来自外部空间的红外光的返回光，由此取得与车辆10的外部空间的水相关的信息。具体地，车载传感器132射出波长不同的波长区域的红外光，在每个波长区域拍摄基于返回光的图像。车载传感器132射出的红外光，波长区域不同，水的吸收系数根据波长区域而不同。因此，在车载传感器132拍摄的每个波长区域的图像中，产生与外部空间中的水量对应的差异。车载传感器132根据拍摄到的每个波长区域的图像的差值来检测水。例如，车载传感器132根据所拍摄到的图像的差值图像检测在路面等是否存在水、在路面等存在的水的量、路面是否被冻结、是否产生了雾、所产生的雾的量等。另外，水是车载传感器132的检测对象的物质的一例。
控制装置110控制车载传感器132和照明光源134。此外，控制装置110将由车载传感器132检测出的信息输出到用户IF部180。用户IF部180提供车辆10的乘客即用户190与车载系统100的用户接口。例如，用户IF部180具有显示部，在显示部中显示通过车载传感器132拍摄到的图像。例如，在通过车载传感器132检测出路面上有冰的情况下，用户IF部180显示通过车载传感器132检测出的冰的所在位置。另外，例如也可以在车辆10所具备的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)内构筑控制装置110。也可以在ECU外独立地构筑控制装置110。
图2示意性地表示第1前照灯单元130的功能结构。照明光源134射出用于照明车辆10外的空间即外部空间的作为可见光的照明光。照明光源134射出的照明光通过透明罩136向车辆10的外部空间射出。
车载传感器132具备光射出部250、检测光摄像头290、可见光摄像头292、水检测部200以及图像处理部210。通过控制装置110整体控制车载传感器132的各部。也可以将车载传感器132作为1个拍摄系统来提供。
光射出部250具有发光控制部220、光源230以及第1圆偏振光滤光片240。光源230发出检测光。在本实施方式中，检测光为红外线。更具体地，检测光也可以是近红外光。检测光所属的波长区域也可以是800nm以上1000nm以下。光源230包括第1发光元件231和第2发光元件232。第1发光元件231和第2发光元件232也可以是LED等。
第1发光元件231以第1波长区域的红外光发光。第2发光元件232以与第1波长区域不同的第2波长区域的红外光发光。水分子的第1波长区域的光的吸收系数与水分子的第2波长区域的光的吸收系数相互不同。这样，光射出部250可以向车辆10外的空间射出水分子对光的吸收率相互不同的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光。作为一例，第1波长区域为800nm以上850nm以下，第2波长区域为940nm以上950nm以下。第1波长区域也可以是1400nm以上1500nm以下。第2波长区域也可以是1100nm以上1200nm以下。第1发光元件231发出的光和第2发光元件232发出的光分别通过第1圆偏振光滤光片240和透明罩136后，向车辆10的外部空间射出。
第1圆偏振光滤光片240将来自光源230的红外光变换为第1圆偏振光。第1圆偏振光例如为向左旋转的左圆偏振光。第1圆偏振光滤光片240包括偏振镜241和λ/4板242。偏振镜241将入射的红外光变换为直线偏振光后入射到λ/4板242。λ/4板242被配置成λ/4板242的光学轴相对于偏振镜241的偏振光轴成45°的角度，以便将入射的红外光变换为左圆偏振光。属于射出λ/4板242的红外波长区域的左圆偏振光通过透明罩136后，向车辆10的外部空间射出。另外，λ/4板242具有针对第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光的适当的延迟，以便将第1发光元件231发出的第1波长区域的红外光和第2发光元件232发出的第2波长区域的红外光实质上变换为左圆偏振光。也可以考虑透明罩136引起的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光的延迟来决定λ/4板242的延迟，以便将第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光实质上变换为左圆偏振光。
这样，光射出部250向外部空间射出通过第1圆偏振光滤光片240进行变换而得的第1圆偏振光。由此，光射出部250向车辆10的外部空间射出具有第1圆偏振光成分的第1波长区域的红外光和具有第1圆偏振光成分的第2波长区域的红外光。从光射出部250射出的红外光被车辆10的外部空间的物体反射后，一部分成为返回光而返回到车辆10。检测光摄像头290检测来自车辆10的外部空间的返回光。
检测光摄像头290具有拍摄控制部260、拍摄装置270以及第2圆偏振光滤光片280。来自车辆10的外部空间的返回光通过透明罩136后入射到检测光摄像头290。入射到检测光摄像头290的光入射到第2圆偏振光滤光片280。第2圆偏振光滤光片280透射来自车辆10的外部空间的光中与第1圆偏振光的旋转方向相反的第2圆偏振光。第2圆偏振光例如为向右旋转的右圆偏振光。
具体地，第2圆偏振光滤光片280包括偏振镜281和λ/4板282。λ/4板282对第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光具有与λ/4板242实质上相同的延迟。将λ/4板282配置成λ/4板282的慢轴与光射出部250的λ/4板242的慢轴实质上一致。入射到第2圆偏振光滤光片280的光通过λ/4板282后入射到偏振镜281。偏振镜281被设置成偏振镜281的偏振轴相对于光射出部250的偏振镜241的偏振轴成90°的角度。由此，第2圆偏振光滤光片280透射来自车辆10的外部空间的光中属于第1波长区域或第2波长区域的第2圆偏振光。从第2圆偏振光滤光片280射出的光入射到拍摄装置270。
拍摄装置270通过来自车辆10的外部空间的光中透射了第2圆偏振光滤光片的光进行拍摄。拍摄装置270具备透镜271和拍摄元件272。透镜271为成像透镜，在拍摄元件272上对入射的光进行成像。拍摄元件272例如为COMS图像传感器等。另外，在拍摄元件272中不设置彩色滤光片。此外，拍摄装置270不具有切断红外光的红外滤光片。另外，拍摄装置270也可以具有切断第1波长区域和第2波长区域以外的红外光的红外滤光片。拍摄元件272生成基于入射的红外光的光量的图像信号。拍摄装置270分开拍摄第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像。另外，作为检测光使用800nm至1000nm波长区域的红外光的情况下，有时可以利用可见光用摄像头构筑拍摄装置270。例如，有时可以通过从单色拍摄用可见光用摄像头去除红外滤光片，来构筑对800nm至1000nm波长区域的红外光具有必要的灵敏度的拍摄装置270。
另外，在本实施方式中，在拍摄元件272上不设有分离第1波长区域的光与第2波长区域的光的滤光器。为了使拍摄装置270分开拍摄第1波长区域的红外光图像和第2波长区域的红外光图像，光射出部250以时分方式射出第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光。具体而言，发光控制部220时间上交替地驱动第1发光元件231和第2发光元件232，使第1发光元件231和第2发光元件232在时间上交替地发光。并且，拍摄装置270与光射出部250射出第1波长区域的红外光的定时和射出第2波长区域的红外光的定时同步地，以时分方式进行拍摄，由此以时分方式拍摄第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像。由此，拍摄装置270能够分开拍摄第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像。将由拍摄装置270的拍摄元件272生成的图像信号输出到水检测部200和图像处理部210。
水检测部200根据由拍摄装置270拍摄的第1波长区域的红外光的图像与第2波长区域的红外光的图像之间的差异，检测水。例如，水检测部200也可以根据由拍摄装置270拍摄的第1波长区域的红外光的图像与第2波长区域的红外光的图像之间的差分图像，检测水存在的区域。例如，水检测部200也可以根据差分图像的每个区域的亮度值的大小，检测水存在的区域。此外，水检测部200也可以根据差分图像的亮度值的大小检测水量。此外，水检测部200也可以根据差分图像的亮度值的大小，检测是否产生了雾。此外，水检测部200也可以根据差分图像的亮度值的大小，检测雾的浓度。也可以以构成雾的细微的水滴的量为指标计算出雾的浓度。水检测部200也可以根据差分图像的每个区域的亮度值的大小，检测每个区域的雾的浓度。所谓雾的浓度，可以是构成雾的细微的水滴的量。这样，水检测部200也可以根据第1波长区域的红外光的图像与第2波长区域的红外光的图像之间的每个区域的亮度值的差异，检测由拍摄装置270拍摄的车辆10的外部空间内的每个区域的水量。此外，水检测部200也可以根据第1波长区域的红外光的图像与第2波长区域的红外光的图像之间的每个区域的亮度值的差异，检测由拍摄装置270拍摄的车辆10外的空间内的每个区域的水滴量。另外，通过水检测部200检测的水量、雾的浓度等的值也可以是表示水量、浓度的相对值的指标值，而不是水量、浓度的绝对值。将水检测部200的水的检测结果输出到图像处理部210。
可见光摄像头292通过可见光拍摄图像来生成可见光图像的图像信号。可见光摄像头292被设置成可见光摄像头292的拍摄光轴与检测光摄像头290的拍摄光轴实质上一致。此外，可见光摄像头292被设置成可见光摄像头292的拍摄范围与检测光摄像头290的拍摄范围实质上一致。在可见光摄像头292中可设有红外滤光片。除了设有用于切断包含第1波长区域和第2波长区域的大范围的红外波长区域的光的红外滤光片外，可见光摄像头292也可以具有与拍摄装置270大致相同的结构。将可见光摄像头292生成的可见光图像的图像信号输出到图像处理部210。
图像处理部210根据来自可见光摄像头292和拍摄装置270的图像信号实施图像处理。图像处理部210也可以根据水检测部200的水的检测结果来实施图像处理。例如，图像处理部210也可以对可见光图像实施强调通过水检测部200检测出水的区域所对应的区域的图像处理。此外，图像处理部210根据由水检测部200检测出的每个区域的水滴量，来对拍摄车辆外的空间而得的图像按每个区域实施去雾处理。例如，图像处理部210也可以根据由水检测部200检测出的每个区域的水滴量，对通过可见光摄像头292得到的可见光图像按每个区域实施去雾处理。另外，图像处理部210也可以对通过拍摄装置270得到的红外光图像按每个区域实施去雾处理。
另外，从检测光摄像头290射出的检测光的光轴、检测光摄像头290的拍摄光轴与来自照明光源134的照明光的光轴大致一致。因此，车辆10的对面车与车辆10的光射出部250同样地射出了检测光的情况下，有时来自该对面车的检测光直接入射到检测光摄像头290。但是，在检测光摄像头290上设有第2圆偏振光滤光片280，因此若与来自光射出部250的检测光同样地，来自对面车的检测光为左圆偏振光，则来自对面车的检测光实质上被第2圆偏振光滤光片280切断。因此，能够抑制对面车的检测光造成的影响。
图3是用于说明水分子的吸收光谱的示意图。在图3的水分子的吸收光谱中，λa的吸收系数大于λb的吸收系数。即，与λb的光相比，水对λa的光的吸收更强。在此，若对λa的光和λb的光假定水背后的物体的吸收系数的差异小于水的吸收系数的差异，则在水存在的区域所对应的图像区域中，通过λa的红外光得到的红外光图像变得比通过λb的红外光得到的红外光图像暗。因此，水检测部200在从λb的红外光图像减去λa的红外光图像而得的差分图像中，判定在表示亮度值的像素值大于预先决定的值的区域内存在水。此外，水检测部200判定在像素值更大的区域内存在更多的水。通过这样在水的检测中使用吸收率不同的多个波长区域，能够更适当地检测出水。
图4示意性地表示车载传感器132的动作时序。图4为在车载传感器132中检测水的存在时的动作时序的一例。在此，第1发光元件231发出包含λa的波长区域的红外光，第2发光元件232发出包含λb的波长区域的红外光。发光控制部220交替地驱动第2发光元件232和第1发光元件231，从而从光射出部250交替地射出λb的红外光和λa的红外光。
拍摄装置270在从光射出部250射出λb的红外光的时间内进行拍摄动作，从而拍摄出基于λb的红外光的图像。在图4中，红外光图像401表示通过λb的红外光拍摄到的图像。此外，拍摄装置270在从光射出部250射出λa的红外光的时间内进行拍摄动作，从而拍摄出基于λa的红外光的图像。在图4中，红外光图像402表示通过λa的红外光拍摄到的图像。反复进行该动作，由此检测光摄像头290能够以时分方式拍摄λb的红外光图像和λa的红外光图像。另外，发光控制部220从拍摄控制部260取得拍摄控制部260驱动拍摄元件272的驱动信号，在与驱动信号同步的定时切换第1发光元件231和第2发光元件232的驱动，由此能够以时分方式分开拍摄λb的红外光图像和λa的红外光图像。
红外光图像401内的区域411以及红外光图像402内的区域412对应于路面上存在的水洼的区域。红外光图像402为基于波长λa的红外光的图像，因此水洼区域的亮度值大于红外光图像401的亮度值。
水检测部200从红外光图像401减去通过红外光图像401的下个拍摄动作得到的红外光图像402，由此生成差分图像431。此外，水检测部200从通过红外光图像402的下个拍摄动作得到的红外光图像403减去红外光图像402，由此生成差分图像432。水检测部200对时间上连续拍摄的红外光图像反复应用同样的处理，由此依次生成差分图像。
水检测部200将差分图像431中像素值大于用于检测水的存在的预先决定的基准值的区域判断为水存在的区域。图像处理部210生成显示用图像，该显示用图像是对通过可见光摄像头292的拍摄动作得到的图像481上重叠表示水的存在的标记491而得的图像。同样地，在下个时间步骤中，水检测部200在差分图像432中判断像素值大于预先决定的值的区域，图像处理部210生成对通过可见光摄像头292的拍摄动作得到的图像482上重叠表示水的存在的标记492而得的显示用图像。这些显示用图像被输出到控制装置110，通过用户IF部180提示给用户190。由此，可以将水存在的区域通知给用户190。
图5示意性地表示在车载传感器132中检测雾的存在时的动作时序。在此，假设在检测光摄像头290的整个拍摄范围内存在雾。另外，第1发光元件231、第2发光元件232以及拍摄装置270的动作时序与在图4中说明的动作时序相同，因此省略说明。
红外光图像501表示通过λb的红外光进行拍摄而得的图像。此外，红外光图像502表示通过λa的红外光进行拍摄而得的图像。红外光图像502是通过红外光图像501的下个拍摄动作得到的图像。在检测光摄像头290的整个拍摄范围内产生了雾，因此红外光图像502成为亮度值整体小于红外光图像501的图像。红外光图像501内的区域511以及红外光图像502内的区域512对应于产生了浓雾的区域。因此，区域511的亮度值与区域512的亮度值的差大于其他区域的亮度值的差。
水检测部200从红外光图像501减去红外光图像502，由此生成差分图像531。此外，水检测部200从通过红外光图像402的下个拍摄动作得到的红外光图像503减去红外光图像502，由此生成差分图像532。水检测部200对时间上连续拍摄的红外光图像反复应用同样的处理，由此依次生成差分图像。
水检测部200在差分图像531中提取出像素值大于用于检测雾的存在的预先决定的基准值的区域，并将提取出的区域判断为存在雾的区域。另外，差分图像531中的像素值大于基准值的区域的面积大于预先决定的大小的情况下，水检测部200也可以判断为产生了雾。例如，在差分图像531中，具有比基准值大的像素值的区域的面积相对于差分图像531的整体面积的比大于预先决定的值的情况下，水检测部200也可以判断为产生了雾。此外，从红外光图像501和红外光图像502的至少一方提取出的模糊量大于预先决定的值的情况下，水检测部200可以判断为产生了雾。
在水检测部200中判断为产生了雾的情况下，图像处理部210生成与差分图像531的像素值的大小对应的强度的去雾滤波器551。在图5的去雾滤波器551中，以斜线的密度示意性地表现去雾处理的强度。图像处理部210对通过可见光摄像头292的拍摄动作得到的图像571应用去雾滤波器551来生成显示用图像591。由此，能够得到根据雾的浓度抑制了雾的显示用图像591。同样地，在下个时间步骤中，图像处理部210根据差分图像532生成去雾滤波器552，对可见光图像572应用去雾滤波器552来生成显示用图像592。这些显示用图像被输出到控制装置110，通过用户IF部180提示给用户190。通过车载传感器132可以恰当地检测出雾的浓度，对产生了浓雾的区域所对应的区域应用比其他区域强的去雾处理。因此，一样可以向用户190提供清楚的显示用图像。
图6是用于说明冻结的水的吸收光谱与液体水的吸收光谱的差异的示意图。吸收光谱600表示液体水的吸收光谱，吸收光谱610表示冻结的水的吸收光谱。一般，通过水冻结，吸收光谱从液体水的吸收光谱600向长波长侧偏移。
如吸收光谱600所示那样，对于液体水，λa的吸收系数大于λb的吸收系数。另一方面，如吸收光谱610所示那样，对于冻结的水，λa的吸收系数小于λb的吸收系数。因此，若对λa的光和λb的光假定水背后的物体的吸收系数的差异小于冻结的水的吸收系数的差异，则在有冻结的水的区域所对应的图像区域中，通过λa的红外光得到的红外光图像变得比通过λb的红外光得到的红外光图像亮。因此，水检测部200在从λb的红外光图像减去λa的红外光图像而得的差分图像中，判定在像素值为负，并且表示像素值小于预先决定的值的区域内存在冻结的水，即冰。此外，水检测部200判断出在判断为存在冰的区域内的、像素值更小的区域内存在更多的冰。
图7示意性地表示在车载传感器132中检测路面的冻结时的动作时序。另外，第1发光元件231、第2发光元件232以及拍摄装置270的动作时序与在图4中说明的动作时序相同，因此省略说明。
红外光图像701表示通过λ据的红外光进行拍摄而得的图像。此外，红外光图像702表示通过λ据的红外光进行拍摄而得的图像。红外光图像702是通过红外光图像701的下个拍摄动作得到的图像。在此，假定路面的一部分区域冻结，除此以外的区域为湿润的状态。红外光图像701内的区域711以及红外光图像702内的区域712对应于湿润状态的路面部分。红外光图像701内的区域721以及红外光图像702内的区域722对应于冻结状态的路面部分。如上所述，水为液体的情况下，λa的吸收系数大于λb的吸收系数，因此与湿润状态对应的区域712的亮度值小于对应的区域711的亮度值。另一方面，水冻结的情况下，λa的吸收系数小于λb的吸收系数，因此与冻结状态对应的区域722的亮度值大于对应的区域721的亮度值。
水检测部200从红外光图像701减去红外光图像702，由此生成差分图像731。此外，水检测部200从通过红外光图像702的下个拍摄动作得到的红外光图像703减去红外光图像702，由此生成差分图像732。水检测部200对连续拍摄的红外光图像反复应用同样的处理，由此依次生成差分图像。
水检测部200将差分图像731中像素值大于用于检测水的存在的预先决定的基准值的区域判断为水存在的区域。此外，在差分图像731中，将像素值为负，且像素值小于用于检测冰的存在的预先决定的基准值的区域判断为有冰存在区域。例如，水检测部200将差分图像731中的区域741判断为冰存在的区域。这样，水检测部200可以根据光量的差异、液相水对第1波长区域的红外光的吸收率与液相水对第2波长区域的红外光的吸收率的差异、固相水对第1波长区域的红外光的吸收率与固相水对第2波长区域的红外光的吸收率的差异，检测水的状态为液相还是固相。例如，水检测部200可以根据在路面所对应的区域中检测出的第1波长区域的红外光的光量与第2波长区域的红外光的光量的差异、液相水对第1波长区域的红外光的吸收率与液相水对第2波长区域的红外光的吸收率的差异、固相水对第1波长区域的红外光的吸收率与固相水对第2波长区域的红外光的吸收率的差异，检测路面上的水的状态为液相还是固相。
图像处理部210生成显示用图像，该显示用图像是对通过可见光摄像头292的拍摄动作得到的图像781上重叠表示冰的存在的标记791而得的图像。同样地，在下个时间步骤中，水检测部200在差分图像732中检测出冰存在的区域742，图像处理部210生成对通过可见光摄像头292的拍摄动作得到的图像782上重叠表示水的存在的标记792而得的显示用图像。这些显示用图像被输出到控制装置110，通过用户IF部180提示给用户190。由此，可以将冻结的区域通知给用户190。
另外，在以上说明的车载系统100中，车载传感器132也可以采用没有可见光摄像头292的结构。在该结构中，也可以通过拍摄装置270来拍摄可见光图像。例如，在图4的动作时序中，也可以在红外光图像402的拍摄定时和红外光图像403的拍摄定时之间，设置不从光射出部250射出红外光的期间，在该期间内驱动拍摄装置270来进行拍摄，从而能够对可见光图像进行拍摄。
如以上说明的那样，根据车载系统100，搭载于车辆10的车载传感器132使用水的吸收系数不同的2个波长区域的检测光，由此能够恰当地检测与车辆10的外部空间的水相关的信息。并且，根据所检测出的水的信息，能够向车辆10的乘客即用户190提供恰当的信息。例如，能够将水洼的存在通知给用户190。此外，可以将降低了雾的影响的图像提供给用户190。此外，能够将冻结的水的存在通知给用户190。
图8示意性地表示作为拍摄装置270的变形例的拍摄装置870的模块结构。拍摄装置870具有透镜871、光分离部873、拍摄元件872a和拍摄元件872b。
透镜871为成像透镜。通过了透镜871的光入射到光分离部873。光分离部873将入射到拍摄装置270的光分离为第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光。光分离部873例如为二向色镜。具体地，光分离部873使第1波长区域的红外光透射，并反射第1波长区域的红外光。
拍摄元件872a被设置于透射了光分离部873的第1波长区域的红外光的光路上。拍摄元件872a通过由光分离部873分离出的第1波长区域的红外光进行拍摄。拍摄元件872b被设置于光分离部873反射后的第2波长区域的红外光的光路上。拍摄元件872b通过由光分离部873分离出的第2波长区域的红外光进行拍摄。另外，也可以在拍摄元件872a上设置用于选择性地使第1波长区域的红外光透射的红外滤光片。此外，也可以在拍摄元件872b上设置用于选择性地使第2波长区域的红外光透射的红外滤光片。通过拍摄装置870，从入射光分离出第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光，在相同的定时可以分开拍摄第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像。
图9示意性地表示使用拍摄装置870时的车载传感器132的动作时序。图9是与图4对应的动作时序。发光控制部220驱动第1发光元件231和第2发光元件232，从光射出部250持续射出第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光。在各拍摄定时，拍摄装置870拍摄基于λa的红外光的红外光图像和基于λb的红外光的红外光图像。例如，拍摄红外光图像901的拍摄元件872的曝光期间与拍摄红外光图像911的拍摄元件872的曝光期间相同。此外，红外光图像902和红外光图像912是红外光图像901和红外光图像911的下一拍摄定时的图像，拍摄红外光图像902的拍摄元件872的曝光期间与拍摄红外光图像912的拍摄元件872的曝光期间相同。
水检测部200从红外光图像901减去红外光图像902，由此生成与图4的差分图像431对应的差分图像。对于图像处理部210中基于差分图像的处理，能够应用与关联图4等而说明的处理相同的处理，因此在此省略说明。通过拍摄装置870，能够在相同定时拍摄波长区域不同的红外光的图像，因此能够缩短用于取得检测水所需要的红外光图像的时间。
另外，作为拍摄装置870的光分离部873，也可以应用分束器和红外滤光片的组合，而不是应用二向色镜。例如，作为光分离部873的一部分可以使用半透半反镜，在半透半反镜的透射光的出射面与拍摄元件872a之间设置选择性地使第1波长区域的红外光透射的红外滤光片，在半透半反镜的反射光的出射面与拍摄元件872b之间设置选择性地使第2波长区域的红外光透射的红外滤光片。
此外，作为波长分离方式的其他例子，也可以使用二维地配置有透射波长区域相互不同的多个种类的红外滤光部而成的红外光滤光器。例如，也可以应用将红外滤光片设置在具有与各红外滤光元件分别对应的光电变换元件的拍摄元件的前面的结构，该红外滤光片是二维矩阵状地排列选择性地使第1波长区域的红外光透射的红外滤光元件和选择性地使第2波长区域的红外光透射的红外滤光元件而形成的红外滤光片。在该情况下，通过选择性地使第1波长区域的红外光透射的红外滤光元件和与该红外滤光元件对应的光电变换元件的多个对，形成通过第1波长区域的红外光进行拍摄的拍摄部。同样地，通过选择性地使第2波长区域的红外光透射的红外滤光元件、以及接收透射了该红外滤光元件的红外光的光电变换元件的光电变换元件的多个对，形成通过第2波长区域的红外光进行拍摄的拍摄部。由此，能够使用单一的拍摄元件，分开拍摄第1波长区域的红外光的图像和第2波长区域的红外光的图像。
根据以上说明的拍摄装置270或拍摄装置870以及变形例，能够以同一拍摄光轴拍摄红外光图像。作为拍摄红外光图像的拍摄装置的其他例子，也可以分开设置通过第1波长区域的红外光进行拍摄的拍摄装置和通过第2波长区域的红外光进行拍摄的拍摄装置。
此外，在上述实施方式中，作为车载传感器132，示例了具有拍摄装置的结构。但是，拍摄装置是用于检测光的光检测部的一例，可以采用不拍摄图像的结构的车载传感器。例如，作为用于检测水的光检测部，能够采用应用1个受光元件，通过该受光元件以时分方式检测第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光，根据所检测出的第1波长区域的红外光的光量与第2波长区域的红外光的光量的差异来检测水的结构。作为另外其他的方式，能够采用对检测光的每个波长区域设置受光元件的结构。例如，能够采用设置了接受第1波长区域的红外光的受光元件和接受第2波长区域的红外光的受光元件的方式。在这些方式中，也可以采用作为检测光而使用了圆偏振光的结构。
在上述实施方式中，以检测水为目的，举例示出了作为检测光而使用红外光的方式。但是，检测对象并不限定于水，也可以将与在本实施方式中说明的结构同样的结构应用于水以外的各种检测对象。此外，也可以根据检测对象恰当地选择检测光的波长区域。作为检测光的波长区域，除了红外波长区域以外，也可以选择可见波长区域、紫外波长区域等各种波长区域。即，也可以将检测对象的物质对光的吸收率相互不同的至少2种波长区域的光用作检测光。在该情况下，与上述实施方式同样地，作为要照射的检测光而能够应用第1圆偏振光。在该情况下，也可以在检测光摄像头290中，在每个波长区域拍摄透射了第2圆偏振光滤光片280的光的图像，根据拍摄到的每个波长区域的图像的差异来检测检测对象的物质。
此外，在上述实施方式中，以抑制外来光的干扰为目的，示例了使用向特定方向旋转的红外波长区域的圆偏振光的结构。但是，作为检测光，也可以不使用圆偏振光。例如，作为检测光，实质上也可以采用非偏振光的光。另外，作为检测光使用圆偏振光的结构，不仅能够应用于检测特定检测对象的车载传感器132，也可以应用于拍摄车辆10的外部空间的图像的彩色摄像头或单色摄像头。
另外，也可以通过MPU等处理器来实现上述的车载系统100的至少一部分的功能。例如，车载传感器132具备CPU、存储器以及存储装置，关于车载传感器132的各功能，也可以通过将存储于存储装置中的程序加载到存储器并由CPU执行，由此实现发光控制部220、拍摄控制部260、水检测部200以及图像处理部210的功能。该程序既可以通过CD-ROM等机器可读介质提供给车载系统100，也可以通过网络提供给车载系统100。此外，水检测部200和图像处理部210的功能也可以安装在车载传感器132的外部装置中，而不是安装在车载传感器132内。例如，可以将水检测部200和图像处理部210安装在控制装置110中。
此外，在上述实施方式中，作为车辆10的一例示例了汽车。但是，车辆并不限定于汽车，也可以是包含列车等各种交通工具的概念。此外，也可以将关联于车载系统100而说明的结构的至少一部分应用于车辆以外的各种物体，例如路灯、电线杆、信号灯，或建筑物、桥梁等构造物。例如，将与上述车载系统100涉及的车载传感器132的各方式同样的结构用作检测射出到道路、线路等路面上的检测光的返回光来检测路面上的水的状态的路面状态传感器，例如可以设在存在于道路、线路等通道的近旁或通道上的路灯、信号灯等物体上。另外，道路是包含街道的概念。例如，路面并不限于车辆通行的路面，而是包含车辆不通行的道路、街道、人行道等路面的概念。也就是说，与车载传感器132的各方式同样的结构的传感器不仅可以用作车辆用传感器，也可以用作非车辆用路面状态传感器。
以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。本领域的技术人员应明确可以对上述实施方式进行各种变更或改良。从要求专利保护的范围的记载可明确，本发明的技术范围应还包含进行这样变更、改良后的方式。
关于在要求专利保护的范围、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法的动作、顺序、步骤以及阶段等各处理的执行顺序，应注意只要没有特别明示“之前”、“提前”等或者在后面的处理中使用前面的处理的输出，则能够按照任意的顺序来实现。关于要求专利保护的范围、说明书以及附图中的动作流程，即使为了方便而使用“首先”、“接着”等来进行说明，也并不表示必须按照该顺序实施。

Claims (7)

1.一种搭载于车辆上的车载传感器，其特征在于，具备：
光射出部，其向上述车辆外的空间射出水分子对光的吸收率相互不同的第1波长区域的红外光和第2波长区域的红外光；
拍摄装置，其分别检测上述第1波长区域的红外光和上述第2波长区域的红外光，拍摄上述第1波长区域的红外光的图像和上述第2波长区域的红外光的图像；
水检测部，其根据上述第1波长区域的红外光的图像和上述第2波长区域的红外光的图像之间的每个区域的亮度值的差值，检测通过上述拍摄装置拍摄的上述车辆外的空间内的每个区域的水滴量；以及
图像处理部，其根据由上述水检测部检测出的每个上述区域的水滴量，对拍摄上述车辆外的空间而得到的图像实施每个区域不同强度的去雾处理。
2.根据权利要求1所述的车载传感器，其特征在于，
上述光射出部以时分方式射出上述第1波长区域的红外光和上述第2波长区域的红外光，
上述拍摄装置与上述光射出部射出上述第1波长区域的红外光以及上述第2波长区域的红外光同步地以时分方式进行拍摄，由此以时分方式拍摄上述第1波长区域的红外光的图像以及上述第2波长区域的红外光的图像。
3.根据权利要求1或2所述的车载传感器，其特征在于，
上述拍摄装置具有：
光分离部，其将入射到上述拍摄装置的光分离为上述第1波长区域的红外光和上述第2波长区域的红外光；
第1拍摄部，其通过由上述光分离部分离出的上述第1波长区域的红外光进行拍摄；以及
第2拍摄部，其通过由上述光分离部分离出的上述第2波长区域的红外光进行拍摄。
4.根据权利要求1或2所述的车载传感器，其特征在于，
上述水检测部还根据上述亮度值的差值、液相水对上述第1波长区域的红外光的吸收率与液相水对上述第2波长区域的红外光的吸收率的差异、固相水对上述第1波长区域的红外光的吸收率与固相水对上述第2波长区域的红外光的吸收率的差异来检测车辆外空间的水的状态为液相还是固相。
5.根据权利要求1或2所述的车载传感器，其特征在于，
上述光射出部向上述车辆外射出具有第1圆偏振光成分的上述第1波长区域的红外光和具有上述第1圆偏振光成分的上述第2波长区域的红外光，
上述车载传感器还具备：圆偏振光滤光片，其使来自上述车辆外的空间的光中的与上述第1圆偏振光成分的旋转方向反向旋转的第2圆偏振光成分透射，
上述拍摄装置检测透过上述圆偏振光滤光片后的上述第1波长区域的红外光和上述第2波长区域的红外光。
6.一种车辆用灯具，其特征在于，具备：
权利要求1至5中任一项所述的车载传感器；以及
照明光源，其射出对上述车辆外进行照明的作为可见光的照明光。
7.一种车辆，其特征在于，
具备权利要求1至5中任一项所述的车载传感器。
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