JP2006137383A - 車両用撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車外の照度に係わり無く見易い車外映像を出力する。
【解決手段】 イメージセンサ５が車外映像を輝度データとして出力し、ＤＳＰ７が、イメージセンサ５から出力された輝度データを利用して車外の白黒映像を表す白黒映像信号又は多色映像を表す多色映像信号を生成し、中央処理装置９が、車外の照度に応じてＤＳＰ７が生成する映像信号を白黒映像信号と多色映像信号との間で切り換える。これにより、車外の照度に関係なく常に見易い車外映像を提示することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両後方等の車外方向の映像を撮像する車両用撮像装置に関する。

近年、車両後方を監視可能にするために撮像装置を搭載した車両が増えてきており、このような車両の多くは、夜間等の車外の照度が低い際の感度を考慮して白黒カメラを採用している。

しかしながら、白黒カメラは車外の照度が低い際は見易い映像を出力することはできるが、昼間等の車外の照度が高い際には、カラーカメラにより撮像された映像に比較すると見づらくなる傾向がある。

また、白黒カメラにより撮像された映像には色情報が含まれていないため、運転者が出力された映像から危険を即座に判断することに相当の注意を必要とし、運転者の疲労を増大させる恐れがある。

特開２００４−３０４４６８号公報

解決しようとする問題点は、白黒カメラは、車外照度が低いときはカラーカメラよりも感度の良い映像を得ることができるものの、車外照度が高いとカラーカメラよりも映像が見づらくなる点である。

本発明は、車外の照度変化に係わり無く見易い映像を出力可能とするため、車外映像を輝度データとして出力するイメージセンサと、前記イメージセンサから出力された輝度データを利用して車外の白黒映像を表す白黒映像信号又は多色映像を表す多色映像信号を生成して映像信号を選択的に出力可能な画像処理部と、前記画像処理部が生成する映像信号を、車外の照度に応じて白黒映像信号と多色映像信号との間で切り換える制御部とを備えることを最も主要な特徴とする。

本発明の車両用撮像装置は、車外の照度に応じて出力する映像信号を白黒映像信号と多色映像信号との間で切り換えるので、車外の照度に係わり無く、見易い車外映像を出力することができる。

車外の照度変化に係わり無く見易い映像を出力可能とするという目的を、白黒カメラとカラーカメラとを切り替えることで実現した。

図１は、実施例１に係る車両用撮像装置に用いる車両用後方監視カメラの構成を示すブロック図、図２は、撮像装置本体及び近赤外ＬＥＤ照明装置の取り付け位置、撮像装置本体の撮像範囲、近赤外ＬＥＤ照明装置及びバックランプの照射範囲を説明する車両後部の斜視図である。

本発明の実施例１に係る車両用撮像装置は、例えば車両後方の映像を撮像する車両用後方監視カメラとして適用している。
〔車両用後方監視カメラの構成〕
本発明の実施例１の車両用後方監視カメラ１は、図１に示すように、撮像装置本体２と、近赤外ＬＥＤ照明装置（以下、「照明装置」と略記する。）３とを主な構成要素として備え、撮像装置本体２は、図２に示すように、車両後方が撮像方向となるように車両後部中央に配設されている。また、この実施例では、照明装置３は、図２に示すように配置され、車両のバックランプと共用されている。バックランプと共用とは、近赤外光ランプが可視光のバックランプに代えて取り付けられ、車両用後方監視カメラ１の光源と車両後退時の後部照明の光源とが同一であることをいう。但し、照明装置３はバックランプと一体に構成することもできる。バックランプと一体とは、バックランプのハウジングの中に可視光のバックランプの他に車両用後方監視カメラ１の光源としての近赤外光ランプが並設されていることをいう。

前記照明装置３は、車両後部位置から１０［ｍ］程度の範囲を有する運転者の後方視野範囲Ａよりも広い範囲Ｂに近赤外光を照射する。

なお、照明装置３は、バックランプと共用又は一体に構成されているので、バックランプの光源を交換、又は、バックランプをハウジングごと交換することにより車両後部に取り付けることができ、車両に対する加工を抑制することができる。
〔撮像装置本体の構成〕
撮像装置本体２は、図１に示すように、イメージセンサ５と、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌ−ａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ，相関２重サンプリング回路）／ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ゲイン制御回路）６と、ＤＳＰ（Ｄｉ−ｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）７と、ビデオドライバー８と、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）９と、入出力インタフェイス部１０とを備え、車両後方の映像を撮像して車室内に設けられた表示装置に出力する。

イメージセンサ５は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ−ｔｏｒ）等の固体撮像素子により構成され、車両後方のカラー（多色）映像を撮像する。そして、イメージセンサ５は、車両後方の多色映像を表す輝度データを電荷量データとしてＣＤＳ／ＡＧＣ６及びＤＳＰ７に出力する。

ＣＤＳ／ＡＧＣ６は、一般的なアナログ信号処理回路により構成され、イメージセンサ５から入力された電荷量データに対し相関２重サンプリング処理，アナログゲイン制御処理，及びアナログ／デジタル変換処理を施す。そして、ＣＤＳ／ＡＧＣ６は、上記処理完了後の電荷量データをＤＳＰ７に出力する。

ＤＳＰ７は、マイクロプロセッサにより構成され、イメージセンサ５やＣＤＳ／ＡＧＣ６の動作を制御する。また、ＤＳＰ７は、画像処理部として中央処理装置９の制御に従ってＣＤＳ／ＡＧＣ６から出力される電荷量データに対して画像処理を施した後に、ビデオドライバー８にコンポジット映像出力として出力する。そして、ビデオドライバー８は、入出力インタフェイス部１０の出力端子ＯＵＴを介してコンポジット映像を車室内の表示装置に出力する。

中央処理装置９は、車両用後方監視カメラ１全体の動作を制御する。具体的には、中央処理装置９は、ＣＤＳ／ＡＧＣ６から入力された電荷量データを利用して逆光補正，シャッタースピード，アイリス，アナログゲイン等の車外環境に応じて変化する制御パラメータを演算し（パラメータ演算処理）、演算された制御パラメータで動作するようにＣＤＳ／ＡＧＣ６やＤＳＰ７をフィードバック制御する。また、中央処理装置９は、車外環境に応じて照明装置３の動作を制御する。なお、上記パラメータ演算処理を実行する際の中央処理装置９の動作の詳細については後述する。

入出力インタフェイス部１０は、車両の照明に電力を供給するアクセサリ電源がオン状態であることを示すアクセサリ信号が入力される入力端子ＩＮ１と、車両が後退動作していることを示すリバース信号が入力される入力端子ＩＮ２を有し、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２は中央処理装置９に接続されている。また、入出力インタフェイス部１０は、ビデオドライバー８に接続された出力端子ＯＵＴを有し、出力端子ＯＵＴはコンポジット映像を車室内の表示装置に出力する。

そして、このような構成を有する車両用後方監視カメラ１では、中央処理装置９が制御部として以下に示す撮像制御処理を実行することにより、車外の照度に係わり無く常に見易い映像を運転者に出力する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、撮像制御処理を実行する際の中央処理装置９の動作について説明する。
〔撮像制御処理〕
図３に示すフローチャートは、車両用後方監視カメラ１の電源がオン状態になるのに応じて開始となり、撮像制御処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、中央処理装置９が、入力端子ＩＮ１からアクセサリ信号が入力されているか否かを判別することにより、アクセサリ電源がオン状態であるか否かを判別する。そして、判別の結果、アクセサリ電源がオン状態でない場合（ＮＯ）、中央処理装置９は、昼間走行時であると判断し、撮像制御処理をステップＳ４の処理に進める。一方、アクセサリ電源がオン状態である場合には（ＹＥＳ）、中央処理装置９は、夜間走行時であると判断し、撮像制御処理をステップＳ２の処理に進める。

ステップＳ２の処理では、中央処理装置９が、カラー信号（クロマ信号とバーストフラグ）を除いた輝度信号のみを出力するようにＤＳＰ７を制御することにより、出力端子ＯＵＴから白黒映像を出力する。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、撮像制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、中央処理装置９が、照明装置３をオン状態に制御することにより、夜間撮影時の補助光として近赤外光を照射する。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、この撮像制御処理はステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ４の処理では、中央処理装置９が、ＤＳＰ７から入力された電荷量データに基づいて電荷量が所定の閾値以下であるか否かを判別することにより、車外が暗いか否かを判別する。そして、アクセサリ電源がオフであっても電荷量が閾値以下で車外が暗いと判別した場合（ＹＥＳ）、中央処理装置９は撮像制御処理をステップＳ２の処理に進める。一方、電荷量が閾値以上で車外が暗くないと判別した場合には（ＮＯ）、中央処理装置９は撮像制御処理をステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ５の処理では、中央処理装置９が、輝度信号と共にカラー信号を出力するようにＤＳＰ７を制御することにより、出力端子ＯＵＴからカラー映像を出力する。これにより、このステップＳ５の処理は完了し、撮像制御処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、中央処理装置９が、照明装置３をオフ状態に制御することにより近赤外光の照射を停止する。これにより、このステップＳ８の処理は完了し、この撮像制御処理はステップＳ１の処理に戻る。

こうして、車両用後方監視カメラ１は、車外照度が強い例えば昼間と車外強度の弱い例えば夜間とを判別し、昼間と判定したときはカラー映像を出力し、夜間と判定したときは白黒映像を出力する。このため、昼間、カラー映像により見易く、輝度情報の他に色情報も含まれる映像により安全確認を的確に行うことができる。また、夜間、低照度でも感度の良い白黒映像により安全確認を的確に行うことができる。

さらに、バックランプの位置に取り付けられた照明装置３の近赤外光により、低照度時の感度に限界のある白黒カメラとしての機能を補完して周囲照度が１ルクス以下の場合においても安全確認を的確に行わせることができる。
〔パラメータ演算処理〕
次に、パラメータ演算処理を実行する際の中央処理装置９の動作について説明する。

一般の撮像装置では、逆光補正，シャッタースピード，アイリス，アナログゲイン等の車外環境に応じて変化する制御パラメータを演算する際は、次のように行っている。すなわち、図４に示すように撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアの電荷量に係数を掛け（重み付け処理）、重み付けした後の各エリアの電荷量を利用して制御パラメータを演算する。従って、重み付け量が大きい（大きな係数が掛けられている）エリアは制御パラメータに大きな影響を与える。

また、一般の撮像装置では、撮像したい被写物は撮像画像の中心エリアにあるという仮定に基づき、中心エリアを重点測光領域として中心エリアの重み付け量を大きくする重点測光処理を行っている。そして、このような重点測光処理によれば、撮像画像の中心エリア（図４に示す例ではエリア６）の電荷量が急激に増減した場合であっても、他のエリアの電荷量が増減した場合と比較して、瞬時に制御パラメータが演算，調整され、安定した映像を出力することができる。

ところで、本実施例の車両用後方監視カメラ１では、バックランプ位置に取り付けられた照明装置３を利用するため、図５に示すエリア３，４の照明の強度が最も強く明るく、エリア５に対する照明の強度が強く明るいことから、エリア３，４，５を重点測光領域に設定してしまうと、エリア１，２とエリア６とに被写物があると推論できるにもかかわらず、図５に示すエリア１，２，６のような比較的暗い領域の映像がほとんど見えなくなり、エリア３，４，５の映像のみが鮮明に映し出されてしまう。すなわち、車両後退時に安定した映像が得難くくなる。

そこで、本実施例１の車両用後方監視カメラ１では、中央処理装置９において以下に示すように重み付け処理を行うことにより、車両後退時においても光環境の影響を受け難い安定した映像を出力できるようにしている。以下、図６を参照して、本発明の実施例１となる重み付け処理を実行する際の中央処理装置９の動作について説明する。

本実施例１の重み付け処理では、車外環境が明るい場合、図６に示すように、エリア３，４、エリア１，２，５、及びエリア６の重み付け量をそれぞれ２、３、及び４に設定する。すなわち、この重み付け処理では、エリア１，２の重み付け量を一般の撮像装置の重み付け量２よりも大きく設定する。

そして、このような処理によれば、エリア１，２等の比較的暗い領域の映像も安定して出力することができる。

一方、車外環境が暗い場合には、車両からの照明の強度が比較的強いエリア３，４の重み付け量を一般の撮像装置における重み付け量２よりも小さい重み付け量１としてほとんど重み付けを無くし、エリア５の重み付け量を一般の撮像装置における重み付け量３よりも小さい重み付け量２に設定する。また、被写物が存在する可能性が高く、且つ、車両からの照明の強度が比較的弱く暗いエリア１，２の重み付け量を一般の撮像装置における重み付け量２より大きい重み付け量４に設定し、被写物がある可能性が高いエリア６の重み付け量を一般の撮像装置における重み付け量４と同じに設定する。

前記車外環境が明るい場合の重み付け量と車外環境が暗い場合の重み付け量の設定の切り換え、すなわち昼夜の重み付け量の変更は、前記カラー映像の出力及び白黒映像の出力の切り換えに応じて行われる。

こうして、昼夜に係わらず被写物がある可能性の高いエリアの映像を安定して出力することができると共に、夜間、バックランプの位置から近赤外光を照射する場合でも、全体として見易い安定した映像を出力することができる。

以上のように、実施例１の車両用後方監視カメラ１によれば、中央処理装置９が、車外の照度に応じて出力端子ＯＵＴから出力する映像信号を白黒映像信号と多色映像信号との間で切り換えるので、車外の照度に係わり無く常に見易い車外映像を提示することができる。

また、車外の照度が低いと判別した場合、中央処理装置９が、照明装置３を作動状態に制御して近赤外光を照射するので、１ルクス以下等の低照度時でも運転者の視野を確保することができる。

前記照明装置３は、車両のバックランプの光源と共用又は一体に構成されているので、車両に対する加工を行うことなく簡単に車両に取り付けることができる。

さらに、車外の照度が低いか否かに応じて、中央処理装置９が、逆光補正，シャッタースピード，アイリス，アナログゲイン等の車外環境に応じて変化する制御パラメータを演算するための重み付け量の設定を切り換えるので、車外の照度に関係なく常に見易い車外映像を提示することができる。

なお、前記中央処理装置９は、アクセサリ電源がオン状態であるか否かと前記輝度データが所定の閾値以下であるか否かとにより昼夜を判断したが、何れか一方のみで判断することもできる。

前記実施例では、車両用撮像装置を車両用後方監視カメラとして説明したが、車両側方、車両前方の監視カメラ等として適用することも可能である。

前記重み付け量の切り換えは、別の光量センサの検出による切り換え、或いは手動による切り換えとすることもできる。

、図２は、撮像装置本体と近赤外ＬＥＤ照明装置の取り付け位置、撮像装置本体の撮像範囲、近赤外ＬＥＤ照明装置及びバックランプの照射範囲を説明する車両後部の斜視図である。
車両用撮像装置に用いる車両用後方監視カメラの構成を示すブロック図である（実施例１）。 撮像装置本体と近赤外ＬＥＤ照明装置の取り付け位置、撮像装置本体の撮像範囲、近赤外ＬＥＤ照明装置及びバックランプの照射範囲を説明する車両後部の斜視図である（実施例１）。 撮像制御処理の流れを示すフローチャート図である（実施例１）。 一般の重点測光処理を説明するため撮像映像のエリア分け図である。 重み付け処理を説明するための撮像映像のエリア分け図である。 重み付け設定の一例を示す図表である（実施例１）。

符号の説明

１：車両用後方監視カメラ
２：撮像装置本体
３：近赤外ＬＥＤ照明装置
５：イメージセンサ
６：ＣＤＳ／ＡＧＣ
７：ＤＳＰ（画像処理部）
８：ビデオドライバー
９：中央処理装置（、制御部、ＣＰＵ）
１０：入出力インタフェイス部
ＩＮ１，ＩＮ２：入力端子
ＯＵＴ：出力端子

Claims (7)

1. 車外映像を輝度データとして出力するイメージセンサと、
   前記イメージセンサから出力された輝度データを利用して車外の白黒映像を表す白黒映像信号又は多色映像を表す多色映像信号を生成して映像信号を選択的に出力可能な画像処理部と、
   前記画像処理部が生成する映像信号を、車外の照度に応じて白黒映像信号と多色映像信号との間で切り換える制御部と
   を備えることを特徴とする車両用撮像装置。
2. 請求項１に記載の車両用撮像装置であって、
   前記制御部は、車外の照度が低いと判別した場合、白黒映像信号を生成するように前記画像処理部を制御し、車外の照度が高いと判別した場合、多色映像信号を生成するように前記画像処理部を制御する
   ことを特徴とする車両用撮像装置。
3. 請求項２に記載の車両用撮像装置であって、
   前記制御部は、アクセサリ電源がオン状態であるか否かと前記輝度データが所定の閾値以下であるか否かとの何れか一方又は両者の組合せに応じて、車外の照度が低いか否かを判別する
   ことを特徴とする車両用撮像装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の車両用撮像装置であって、
   車外に近赤外光を照射する近赤外光照明装置を備え、
   前記制御部は、車外の照度が低いと判別した場合、前記近赤外光照明装置を作動状態に制御し、車外の照度が高いと判別した場合、近赤外光照明装置を非作動状態に制御する
   ことを特徴とする車両用撮像装置。
5. 請求項４に記載の車両用撮像装置であって、
   前記イメージセンサは、車両後方の輝度データを出力し、
   前記近赤外光照明装置は、車両のバックランプの光源と共用又は一体に構成されている
   ことを特徴とする車両用撮像装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の車両用撮像装置であって、
   前記制御部は、車外の照度が低いか否かの車外照度環境に応じて変化する制御パラメータを演算するための重み付け量の設定を切り換える
   ことを特徴とする車両用撮像装置。
7. 請求項６記載の車両用撮像装置であって、
   前記制御部は、前記重み付け量の設定の切り換えを前記白黒映像信号と多色映像信号との間の切り換えに応じて行う
   ことを特徴とする車両用撮像装置。
   
   

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