JP2006020283A - 画像アレイセンサのための制御回路及びヘッドライトの自動制御 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は画像アレイセンサを制御すると共にシリアル通信インターフェースを介して画像アレイセンサとマイクロコントローラの間の通信を制御する制御システムに関する。制御システムはデータスループットを減小するため他のパラメータと同様のウィンドウ機能、動作モード、感度等の画像アレイセンサの各種特性を有効に制御することができる。本発明の重要な特性は、制御回路が比較的少数の出力ピンを有するCMOSにかなり容易且つ有効に構成されることができ、マイクロコントローラと同様に画像アレイセンサに基いて制御回路にCMOSをかなり容易且つ有効に集積させ、部品数を減少させ、したがって、システムの全体コストを減少させるという事実に関連している。
【選択図】 図9
Description
ヘッドライトの自動調光システムは運輸省(DOT)規則によりヘッドライトの自動調光を供給するように適用され、3°で40000カンデラ、6°で32050カンデラ、9°で1500カンデラ及び12°で750カンデラの強度を供給する。そのような放出パターンの例は図1に示されている。本発明で使用されるヘッドライトの自動調光システムは図2から4に示されているような光学システム及び図5から8に示されているような画像処理システムを含んでいる。他の車両の運転者を過度の光輝に晒すことなく、最長の適度な時間、高ビームのヘッドライトを残存させるため、本発明によるヘッドライトの自動調光システムは制御車両に関する他の車両の水平角度位置と同様に距離の関数として車両の高ビームへッドライトを制御する。以下により詳細に説明するように、光学システムは他の車両のヘッドライトとテールランプとを識別するように適応されている。他の車両のヘッドライトとテールランプからの光線は画素センサアレイで空間的に分離され、道路標識及び雪等からの反射のような他の周囲の光源に関するヘッドライトとテールランプとの増加した識別を供給する。光学システムは入射光源の水平及び垂直の両方の位置を光学システムの視野内に決定させる。画像処理システムは画素を処理し、制御車両に関して別の車両の距離及び水平角度位置の関数としてヘッドライトの自動制御を供給する。そのように、本発明によるシステムは、高ビームヘッドライトをできる限り長く残存させることにより車両の孔ビームヘッドライトの最適制御を供給するように適応され、他の車両の運転者が過度な量の光輝に晒されるのを防ぐ。
図2から4を参照すると、光学システムは1対のレンズ103及び104、レンズホルダ105及び画像アレイセンサ106を備えている。図2及び3に最良に示されているように、レンズ103及び104はアレイの異なる部分に同一の視野を映させるために垂直に間隔を置いている。レンズ103,104はデバイスの視野内の光源に対し比較的小さくなっている。
画像処理が図5から8に示されている。画像処理システムは画像アレイセンサ106、マイクロプロセッサ204、例えば、モトローラ型HC08、ヘッドライト制御ユニット205及び一対のヘッドライト206を備えている。上述したように、アクティブ画素アレイセンサは画像アレイセンサ106のため使用されてもよい。そのようなアクティブ画素センサは画像アレイ201及びアナログデジタルコンバータ(ADC)202を備えている。タイミング及び制御回路203はADC202と同様に画像アレイセンサ201を制御するために使用され、集積時間、読出しタイミング、画素選択、利得オフセット及び他の変数を制御する。マイクロコントローラ204は画像アレイセンサ201により収集されたデータを分析するために使用される。マイクロプロセッサ204は、例えば、順番にヘッドライト206を制御するリレイとして実行する、ヘッドライト制御装置、在来の装置と通信している。順番に、ヘッドライト制御装置205はヘッドライト206に加えられた電圧を変え、高ビーム又は明るいランプを入り切りさせる。
本発明による制御システムは上述した例示の適用のため柔軟なウィンドウ機能を経済的に実行するように適用されている。例えば、上述した例示の適用において3つの重要な考察がある。第1に、画像アレイセンサの動作のモードと同様にウィンドウサイズと方向付けを制御できることで大きな有用性があり、例えば、上述したように、二重ウィンドウと単一ウィンドウの動作モード間を切り換える能力である。第2に、感度、フレーム読み出し繰り返しタイミング、及び読み出すフレーム数等の他のパラメータは制御されるためすべて必要である。第3に、上述した例示の適用では、実際はすべての新しい読み出しは以前の読み出しからの設定において主な変更を必要とし、設定を急速に変更することができなければならない。そのような適用において動作設定で頻繁に非常に多くの変更の必要があるとしても、各読み出し前に書かれる設定のすべてを要求することによりオーバーヘッドはほとんど追加されない。これはまた、時間の掛かるアドレス伝送及びバス構造のさらなる複雑さ及び画像アレイ制御回路のアドレスデコーディングの必要性を除去する。
Claims (43)
- ウィンドウを規定する画素センサのアレイから成り、各画素センサは行アドレスと列アドレスのアレイにあり、選択する行アドレスのための行入力と選択する列アドレスのための列入力とを有し、前記画素センサの入射光を基に前記選択する行アドレスと前記選択する列アドレスで前記画素センサのため画素出力信号を生成するように動作する画像センサと、
前記出力信号をデジタル化するように動作する前記画素センサと通信するアナログデジタルコンバータと、
前記画像システムのため命令を生成するように動作するプロセッサと、
前記画像センサ、前記アナログデジタルコンバータ、及び前記プロセッサと通信し、
(a)前記プロセッサから命令を受け取り、
(b)前記受け取った命令を基に前記画像センサウィンドウの第1サブウィンドウを決定し、
(c)前記サブウィンドウの各画素に対応して前記選択する行アドレスと前記選択する列アドレスを決定するように動作する制御システムとを、
備えたことを特徴とする画像システム。 - 前記プロセッサはシリアルバスを介して前記制御システムと通信している請求項1に記載の画像システム。
- 前記シリアルバスは前記プロセッサから前記制御システムに新しい命令を伝送するように動作する請求項2に記載の画像システム。
- 前記新しい命令が前記プロセッサから前記制御システムに伝送される時に前記シリアルバスは前記制御システムから前記プロセッサへの前の命令を直ぐに処理することにより決定された結果を伝送するようにさらに動作し、前記プロセッサは前記制御システムから伝送された結果を診断テストポイントとして使用するように動作する請求項3に記載の画像システム。
- 前記シリアルバスは前記制御システムから前記プロセッサにデジタル化された画素データを伝送するようにさらに動作する請求項3に記載の画像システム。
- 前記制御システムは、
列アドレスを開始するサブウィンドウを保持するための第1レジスタと、
列アドレスを終了するサブウィンドウを保持するための第2レジスタと、
行アドレスを開始するサブウィンドウを保持するための第3レジスタと、
行アドレスを終了するサブウィンドウを保持するための第4レジスタとを備えた請求項2に記載の画像システム。 - 前記制御システムは、
列オフセットを保持するための第5レジスタと、
行オフセットを保持するための第6レジスタとをさらに備え、
前記制御システムは前記第1サブウィンドウ、前記列オフセット、及び前記行オフセットの位置を使用して第2サブウィンドウを決定するようにさらに動作する請求項6に記載の画像システム。 - 前記制御システムは単一サブウィンドウの動作モードと二重サブウィンドウの動作モードの間で切り換わるようにさらに動作する請求項7に記載の画像システム。
- 前記制御システムは二者択一的に、前記第1サブウィンドウから少なくとも1つの画素センサの出力信号を読み、前記第2サブウィンドウから少なくとも1つの画素センサの出力信号を読むようにさらに動作する請求項7に記載の画像システム。
- 各画素センサは該画素センサの入射光を集積することにより信号を生成するように動作し、画素センサの各行は集積周期を開始するためのリセット信号を有し、前記制御システムは、
前記命令から決定された値に初期化され、周期的に増分されるリセット行カウンタと、
前記命令から決定された値に初期化され、周期的に増分される変換行カウンタと、
前記リセット行カウンタ値を基に画素センサの行リセットに信号を送るための論理と、
前記変換行カウンタ値を基に画素センサ出力の生成に信号を送るための論理とをさらに含み、
前記集積周期は前記変換行カウンタの初期値と前記リセット行の初期値との差から決定される請求項6に記載の画像システム。 - 少なくとも1つのサブウィンドウのすべての行にアクセスする必要のある前記時間はフレーム周期を規定し、前記制御システムは前記命令から決定された値に初期化された集積フレーム周期カウンタをさらに備え、前記集積時間は前記集積フレーム周期カウンタから決定された多数のフレーム周期により拡張される請求項10に記載の画像システム。
- 少なくとも1つのサブウィンドウの1セットのすべての行はフレームを規定し、該フレームを読むことは該フレームで各画素のため前記画素出力信号を生成することを含み、前記制御システムは前記命令から決定された値に初期化されたフレーム読取りカウンタをさらに備え、前記制御システムは前記フレーム読取りカウンタの前記初期化された値を基に前記命令を終了する前に読み取られる多数のフレームを決定するようにさらに動作する請求項1に記載の画像システム。
- 前記アナログデジタルコンバータは前記出力信号をデジタル化するため逐次近似を使用する請求項1に記載の画像システム。
- 前記画像センサは画素センサのアレイからなり、該アレイは画像ウィンドウを規定し、各画素センサは行アドレスと列アドレスを有し、各画素センサは集積周期中の前記画素センサへの入射光を示す信号を出力するように動作し、前記制御システムは、
プロセッサと通信するためのシリアルインターフェースと、
該シリアルインターフェースと通信し、前記プロセッサからの命令を受け取るように動作する複数のレジスタと、
該複数のレジスタの少なくとも1つのレジスタと通信し、前記受け取った命令を基に前記画像ウィンドウの少なくとも1つのサブウィンドウを決定するように動作する論理と、
該論理と通信し、前記少なくとも1つのサブウィンドウの各画素に対応して前記画像センサに行アドレス及び列アドレスを供給するように動作する出力とを備えたことを特徴とする画像センサを制御するための制御システム。 - 前記少なくとも1つのサブウィンドウは第1サブウィンドウを備え、前記複数のレジスタは、
列アドレスを開始する第1サブウィンドウを保持するための第1レジスタと、 列アドレスを終了する第1サブウィンドウを保持するための第2レジスタと、 行アドレスを開始する第1サブウィンドウを保持するための第3レジスタと、 行アドレスを終了する第1サブウィンドウを保持するための第4レジスタと備えた請求項14に記載の制御システム。 - 前記複数のレジスタは、
第2サブウィンドウのため列オフセットを保持するための第5レジスタと、
前記第2サブウィンドウのため行オフセットを保持するための第6レジスタとをさらに備え、
前記列オフセットにより示された多数の列及び前記行オフセットにより示された多数の行によって前記第1サブウィンドウから分離される時に前記第2サブウィンドウを決定するように動作される請求項15に記載の制御システム。 - 単一サブウィンドウの動作モードと二重サブウィンドウの動作モードの間で切り換えるようにさらに動作する請求項16に記載の制御システム。
- 前記第1サブウィンドウからの少なくとも1つの画素センサの出力と前記第2サブウィンドウからの少なくとも1つの画素からの出力を二者択一的に読取るようにさらに動作する請求項16に記載の制御システム。
- 画素センサの各行は集積周期を開始するためのリセット信号を有し、前記命令から決定された値に初期化され、周期的に増分させるリセット行カウンタと、
前記命令から決定された値に初期化され、周期的に増分された読み出し行カウンタと、
前記リセット行カウンタを基に画素センサの行リセットに信号を送るための論理と、
前記読み出し行カウンタを基に画素センサの出力に信号を送るための論理とをさらに備え、
前記集積周期は前記読み出し行カウンタの初期値と前記リセット行の初期値との差から決定される請求項15に記載の制御システム。 - 前記少なくとも1つのサブウィンドウのすべてのすべての行にアクセスする必要がある前記時間はフレーム周期を規定し、前記制御システムは前記命令から決定された値に初期化された集積フレーム周期カウンタをさらに備え、前記集積時間は前記集積フレーム周期のカウンタから決定された多数のフレーム周期により拡張される請求項19に記載の制御システム。
- 前記少なくとも1つのサブウィンドウのすべての1セットのすべての行はフレームを規定し、フレームを読み込むことは該フレームの各画素から信号を生成することを含み、前記レジスタのセットは前記命令から決定された値に初期化されたフレーム読取りカウンタを備え、前記フレーム読取りカウンタの前記初期値を基に前記命令を終了する前に読取られる多数のフレームを決定するように動作する請求項14に記載の制御システム。
- 前記複数のレジスタの少なくとも2つがシフトレジスタである請求項14に記載の制御システム。
- 前記シフトレジスタの少なくとも2つは連続して隣接するレジスタを形成するようにカスケードされ、命令データは前記レジスタに連続してシフトされる請求項22に記載の制御システム。
- 前記シフトレジスタの少なくとも2つは少なくとも1つのサブウィンドウを決定するための論理による使用のため変更されるように動作可能な請求項23に記載の制御システム。
- 前記行アドレス及び前記列アドレスにより特定された前記画素の出力をデジタル化するためのアナログデジタルコンバータをさらに備えている請求項22に記載の制御システム。
- 前記アナログデジタルコンバータは逐次近似のアナログデジタルコンバータである請求項25に記載の制御システム。
- 前記少なくとも2つの変更可能なシフトレジスタは同時に動作するようにさらに動作可能な請求項24に記載の制御システム。
- 前記複数のレジスタの少なくとも1つは連続して隣接するレジスタと並列に前記命令の一部分を受け取るように動作する請求項23に記載の制御システム。
- 前記シリアルインターフェースは双方向性である請求項14に記載のシステム。
- 前記シリアルインターフェースと通信する逐次近似のアナログデジタルコンバータをさらに備えた請求項28に記載のシステム。
- 前記シフトレジスタがカスケードされる命令は別々のアドレス伝送及び復号化を削除する請求項24に記載の制御システム。
- 自動車の少なくとも1つのヘッドライトを制御するシステムであって、
少なくとも1つのヘッドライトと通信し、制御信号に応じて少なくとも1つのヘッドライトを制御するように動作するヘッドライト制御装置と、
前記ヘッドライト制御装置と通信し、少なくとも1つの画像を処理し、接近する車両のヘッドライトと先行する車両のテールランプの存在を検出すると共に制御信号を生成するように動作可能なプロセッサと、
ウィンドウを規定する画素センサのアレイから成り、各画素センサは行アドレスと列アドレスの前記アレイにあり、行アドレスを選択するための行入力と列アドレスを選択するための列入力を有し、前記画素センサの入射光を基に前記選択する行アドレスと前記選択する列アドレスで前記画素センサのための画素出力信号を生成するように動作し、前記自動車の前の場面を見るように動作可能な画像センサと、
前記画像センサと通信し、前記出力信号をデジタル化すると共に該デジタル化された出力信号を前記プロセッサに送るアナログデジタルコンバータと、
前記画像センサ、前記アナログデジタルコンバータ、及び前記プロセッサと通信し、
(a)前記プロセッサから命令を受け取り、
(b)前記受け取った命令を基に前記画像センサウィンドウの第1サブウィンドウを決定し、
(c)前記サブウィンドウの各画素に対応して前記選択する行アドレスと前記選択する列アドレスを決定するように動作することを特徴とする制御システム。 - 前記プロセッサはシリアルバスを介して前記制御システムと通信している請求項32に記載の画像システム。
- 前記シリアルバスは前記プロセッサから前記制御システムへ新しい命令を伝送するように動作する請求項33に記載の画像システム。
- 前記新しい命令が前記プロセッサから前記制御システムに伝送される時に前記シリアルバスは前記制御システムから前記プロセッサに前の命令を直ぐに処理することにより決定された結果を伝送するようにさらに動作され、前記プロセッサは前記制御システムから伝送された結果を診断テストポイントとして使用するように動作する請求項34に記載の画像システム。
- 前記シリアルバスは前記制御システムから前記プロセッサにデジタル化された画素データを伝送するようにさらに動作する請求項34に記載の画像システム。
- 前記制御システムは、
列アドレスを開始するサブウィンドウを保持するための第1レジスタと、
列アドレスを終了するサブウィンドウを保持するための第2レジスタと、
行アドレスを開始するサブウィンドウを保持するための第3レジスタと、
行アドレスを終了するサブウィンドウを保持するための第4レジスタとを備えた請求項33に記載の画像システム。 - 前記制御システムは、
列オフセットを保持するための第5レジスタと、
行オフセットを保持するための第6レジスタとをさらに備え、
前記制御システムは前記第1サブウィンドウ、前記列オフセット、及び前記行オフセットの位置を使用して第2サブウィンドウを決定するようにさらに動作可能な請求項37に記載の画像システム。 - 前記制御システムは単一サブウィンドウの動作モードと二重サブウィンドウの動作モードの間で切り換えるようにさらに動作可能な請求項38に記載の画像システム。
- 前記制御システムは二者択一的に、前記第1サブウィンドウから少なくとも1つの画素センサの出力信号を読取り、前記第2サブウィンドウから少なくとも1つの画素センサの出力信号を読取るようにさらに動作可能な請求項38に記載の画像システム。
- 各画素センサは該画素センサの入射光を集積することにより信号を生成するように動作し、画素センサの各行は集積周期を開始するためのリセット信号を有し、前記制御信号は、
前記命令から決定された値に初期化され、周期的に増分されるリセット行カウンタと、
前記命令から決定された値に初期化され、周期的に増分される変換行カウンタと、
前記リセット行カウンタ値を基に画素センサの行リセットに信号を送るための論理と、
前記変換行カウンタ値を基に画素センサ出力の生成に信号を送るための論理とをさらに含み、
前記集積周期は前記変換行カウンタの初期値と前記リセット行の初期値との差から決定される請求項37に記載の画像システム。 - 少なくとも1つのサブウィンドウのすべての行にアクセスする必要がある前記時間はフレーム周期を規定し、前記制御システムは前記命令から決定される値に初期化された集積フレーム周期カウンタをさらに備え、前記集積時間は前記集積フレーム周期のカウンタから決定された多数のフレーム周期によって拡張される請求項41に記載の画像システム。
- 少なくとも1つのサブウィンドウの1セットのすべての行はフレームを規定し、該フレームを読取ることは該フレームの各画素のため前記画素出力信号を生成することを含み、前記制御システムは前記命令から決定される値に初期化されるフレーム読取りカウンタをさらに備え、前記制御システムは前記フレーム読取りカウンタの前記初期値を基に前記命令を終了する前に読取られる多数のフレームを決定するようにさらに動作する請求項32に記載の画像システム。
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