JP2007282028A - On-board camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に設置される車載カメラに関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle camera installed in a vehicle.
夜間の低照度環境時に車両の運転を行う場合にはヘッドライトを点灯させるが、ドライバにとっては、高い輝度差(コントラスト差)により、ヘッドライトの光が照射されない低輝度領域の視認性が悪く、歩行者や自転車など発見が遅れがちである。 When driving a vehicle in a low light environment at night, the headlight is turned on, but for the driver, the high brightness difference (contrast difference) causes poor visibility in the low brightness area where the headlight light is not irradiated, Discovery of pedestrians and bicycles tends to be delayed.
このような問題を解決するための技術として、車両に搭載した車載カメラによってドライバの視野領域を撮影するとともに、これをドライバに向けてモニタ表示することによって、ドライバの視覚を補助する装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1記載の装置では、視認性の良い領域と悪い領域とを共に鮮明に写し出すために、可視光カメラと赤外線カメラとの2種のカメラを用い、得られた2種の画像を合成している。また、特許文献2記載の装置では、露光時間の異なる2種の画像を取得し、これらを合成することによって、高い輝度差に対応し得るダイナミックレンジを確保している。
しかしながら、上記の特許文献1,2記載の装置では、複数のカメラを設ける必要や、画像合成を行う必要があるため、装置が複雑化し、部品点数の増加とコストの上昇を招いてしまう。車載カメラは、車内への設置場所の制限があるため、できるだけコンパクトであることが望ましく、もちろん安価であることも望ましい。 However, in the apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, since it is necessary to provide a plurality of cameras and to perform image composition, the apparatus becomes complicated, resulting in an increase in the number of parts and an increase in cost. The in-vehicle camera is desirably as compact as possible because it has a limited installation place in the vehicle, and of course, it is also desirable that it be inexpensive.
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、輝度差の大きい状況下で視認性のよい画像を一度の撮影で取得することができるとともに、部品点数の削減および低コスト化を図ることができる車載カメラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can obtain an image with good visibility under a situation where the luminance difference is large, and can reduce the number of parts and reduce the cost. An object is to provide an in-vehicle camera that can be realized.
上記目的を達成するために、本発明の車載カメラは、複数のフォトダイオードが2次元配列された固体撮像素子を用いて車外の撮影を行う車載カメラにおいて、前記固体撮像素子は、受光感度の異なる低感度部および高感度部を備え、車両の照明装置から光が照射される高輝度領域を前記低感度部によって撮像し、前記照明装置から光が照射されない低輝度領域を前記高感度部によって撮像することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an in-vehicle camera according to the present invention is an in-vehicle camera that performs imaging outside a vehicle using a solid-state imaging device in which a plurality of photodiodes are two-dimensionally arranged. A low-sensitivity part and a high-sensitivity part are provided, and a high-brightness region irradiated with light from a vehicle lighting device is imaged by the low-sensitivity unit, and a low-brightness region not irradiated with light from the lighting device is imaged by the high-sensitivity unit. It is characterized by doing.
なお、前記低感度部および前記高感度部は、フォトダイオードの受光面積を変えることによって構成されていることが好ましい。また、前記低感度部および前記高感度部は、フォトダイオード上のマイクロレンズの集光性を変えることによって構成されていることも好ましい。また、前記高感度部は、前記低感度部の周りを囲むように配置されていることが好ましい。 The low-sensitivity portion and the high-sensitivity portion are preferably configured by changing the light receiving area of the photodiode. Moreover, it is also preferable that the low sensitivity part and the high sensitivity part are configured by changing the light condensing property of the microlens on the photodiode. Moreover, it is preferable that the said high sensitivity part is arrange | positioned so that the circumference | surroundings of the said low sensitivity part may be enclosed.
また、前記照明装置は、ヘッドライトであることが好ましい。さらに、前記固体撮像素子によって撮像された画像を車内に設置されたモニタへ出力することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said illuminating device is a headlight. Furthermore, it is preferable to output an image captured by the solid-state imaging device to a monitor installed in the vehicle.
本発明の車載カメラでは、固体撮像素子は、受光感度の異なる低感度部および高感度部を備え、車両の照明装置から光が照射される高輝度領域を低感度部によって撮像し、照明装置から光が照射されない低輝度領域を高感度部によって撮像するので、輝度差の大きい状況下で視認性のよい画像を一度の撮影で取得することができるとともに、部品点数の削減および低コスト化を図ることができる。 In the in-vehicle camera of the present invention, the solid-state imaging device includes a low-sensitivity portion and a high-sensitivity portion having different light receiving sensitivities, and images a high-brightness region irradiated with light from the vehicle illumination device by the low-sensitivity portion. Since a low-luminance area that is not irradiated with light is imaged by a high-sensitivity part, an image with good visibility can be obtained by one shooting under a large luminance difference, and the number of parts and the cost can be reduced. be able to.
図1において、本発明に係わる車載カメラ10は、車両11のフロントガラス12の上部に取り付けられており、フロントガラス12を介して車両11の走行方向前方を撮影する。また、モニタ13は、ドライバや同乗者が画面を確認することができるように、ダッシュボード14上に設置されており、車載カメラ10によって得られた画像を表示する。車載カメラ10およびモニタ13は、夜間にドライバの視覚を補助するための運転支援システムとして機能する。なお、車載カメラ10およびモニタ13の設置場所は、上記の位置に限られず、適宜変更してよい。
In FIG. 1, an in-vehicle camera 10 according to the present invention is attached to an upper portion of a
撮像領域15は、車載カメラ10内のCCDイメージセンサ22(図2参照)によって撮像される領域であり、ドライバの視野領域とほぼ一致するように設定されている。撮像領域15中の高輝度領域16は、車両11のヘッドライトから光が照射され、ドライバが目視によって風景を視認することができる領域である。高輝度領域16の周囲は、車両11のヘッドライトから光が照射されない低輝度領域17であり、この領域では、ドライバは目視による物体の視認が困難である。 The imaging area 15 is an area that is imaged by the CCD image sensor 22 (see FIG. 2) in the in-vehicle camera 10, and is set to substantially coincide with the visual field area of the driver. The high brightness area 16 in the imaging area 15 is an area where light is emitted from the headlight of the vehicle 11 and the driver can visually recognize the scenery. The periphery of the high luminance region 16 is a low luminance region 17 where light is not irradiated from the headlight of the vehicle 11, and it is difficult for the driver to visually recognize an object in this region.
図2において、車載カメラ10は、CPU(主制御回路)20、撮像レンズ21、CCDイメージセンサ22、CDS(2重相関サンプリング)/AGC(オートゲインコントロール)回路23、A/D変換器24、DSP(デジタル信号処理回路)25、および通信部26から構成されている。
In FIG. 2, an in-vehicle camera 10 includes a CPU (main control circuit) 20, an
CPU20は、各部の動作制御を行う。撮像レンズ21は、1枚または複数枚のレンズで構成されており、前述の撮像領域15中の光をCCDイメージセンサ22に入射させる。CCDイメージセンサ22は、詳しくは後述するが、受光感度の異なる2種の感度部からなる撮像面22a(図4参照)を備え、高輝度領域16と低輝度領域17とをそれぞれ別の感度部で撮像する。
The
CDS/AGC回路23は、CCDイメージセンサ22から出力された撮像信号をサンプルホールドすると同時に、適切なゲインで増幅を行う。A/D変換器24は、CDS/AGC回路23から出力された撮像信号をデジタル形式の画像データに変換し、これをDSP25に入力する。
The CDS /
DSP25は、入力された画像データに対して、色補間、YC変換、ガンマ補正、輪郭補正、ホワイトバランス補正などの所定の画像処理を施す。通信部26は、DSP25によって画像処理が施された画像データをモニタ13へ出力する。モニタ13には、撮影画像がスルー画表示される。
The
次に、CCDイメージセンサ22の構成を説明する。図3において、CCDイメージセンサ22は、2次元的に配列された受光感度の異なる2種のフォトダイオード(PD)30a,30bと、各PD30a,30bに接続された読み出し転送ゲート(TG)31と、垂直列ごとに設けられた垂直CCD(VCCD)32と、各VCCD32の最終段に共通に接続された水平CCD(HCCD)33と、HCCD33の最終段に接続された出力アンプ34とによって構成されている。PD30aは、PD30bより受光面積が大きく、高感度である。
Next, the configuration of the
PD30a,30bは、受光した光を光電変換して信号電荷を生成し、生成した信号電荷を蓄積する。TG31は、各PD30a,30bに蓄積された信号電荷を露光期間終了時に一斉にVCCD32に転送する。VCCD32は、TG31から転送された信号電荷を受け取り、HCCD33に向けて一段ずつ垂直転送を行う。HCCD33は、各VCCD32の最終段から出力される信号電荷を一段ずつ受け取り、一段分の信号電荷を受け取るたびに出力アンプ34に向けて水平転送を行う。出力アンプ34は、HCCD33の最終段から出力される信号電荷を検出し、信号電荷の電荷量に応じた電圧信号(撮像信号)を出力する。
The PDs 30a and 30b photoelectrically convert received light to generate signal charges, and accumulate the generated signal charges. The
図4において、CCDイメージセンサ22の撮像面22aは、高感度のPD30aが配列されてなる高感度部40と、低感度のPD30bが配列されてなる低感度部41とからなる。PD30a,30bの総数は、実際は数百万個程度と膨大であるため、簡単化のため、個数を大幅に減らして図示している。低感度部41は、前述の高輝度領域16を撮像することができるように、高輝度領域16に合った形状となっている。撮像面22a内の低感度部41以外の領域は高感度部40であり、高感度部40は、前述の低輝度領域17を撮像する。なお、低感度部41および高感度部40の各領域は、高輝度領域16および低輝度領域17の各形状に合わせて適宜変更してよい。また、PD30a,30bは、正方配列に限られず、ハニカム配列などの他の配列としてもよい。
In FIG. 4, the imaging surface 22a of the
図5は、PD30a,30bの断面構造を示す。n型シリコン基板50上には、p型ウェル層51が形成されている。p型ウェル層51内には、光電変換により発生する信号電荷(電子)を蓄積するn型層52a,52bが形成されており、n型層52a,52bの上にはそれぞれ、p+型層53a,53bが形成されている。また、p型ウェル層51の表層には、p+型層52a,52bの他、n型層54が形成されており、n型層54の上方には、ゲート絶縁膜55を介して転送電極56が形成されている。
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the PDs 30a and 30b. A p-
転送電極56は、層間絶縁膜57を介して設けられた遮光膜58によって遮光されており、遮光膜58には、p+型層53a,53bの上方にそれぞれ、開口部58a,58bが形成されている。遮光膜58は、平坦化膜59によって覆われており、平坦化膜59の上には、赤、緑、青などの特定の波長の光を透過させるカラーフィルタ60が設けられている。そして、カラーフィルタ60の上には、入射光を集光するマイクロレンズ61が設けられている。
The
PD30a,30bはそれぞれ、開口部58a,58b下のpnpn接合により、埋め込み型フォトダイオードとして構成されている。なお、開口部58aは、開口部58bより開口面積(受光面積)が大きく、PD30aは、PD30bより受光感度が高い。また、TG31は、n型層52a,52bとn型層54と間のp型ウェル層51と転送電極56とによって構成されており、VCCD32は、n型層54と転送電極56とによって構成されている。転送電極56は、印加される電圧に応じて、TG31およびVCCD32の電荷転送制御を行う。
The PDs 30a and 30b are configured as buried photodiodes by pnpn junctions under the
以上のように、車載カメラ10に内蔵されたCCDイメージセンサ22は、高輝度領域16を撮像する低感度部41と、低輝度領域17を撮像する高感度部40とを備えるので、輝度差の大きい状況下で視認性のよい画像を一度の撮影で取得することができる。また、この車載カメラ10は、CCDイメージセンサ22以外は、通常の車載カメラや監視カメラと同様な構成であるため、部品点数の削減および低コスト化を図ることができる。
As described above, the
上記実施形態では、低感度部および高感度部を、PDの受光面積を変えることによって構成しているが、本発明はこれに限られず、低感度部および高感度部を、マイクロレンズの集光性を変えることによって構成することも可能である。図6は、本発明の第2実施形態を示し、撮像面70は、2次元配列された受光面積の等しいPD71に対し、径が小さく集光性の低いマイクロレンズ72が配された低感度部73と、径が大きく集光性の高いマイクロレンズ74が配された高感度部75とからなる。
In the above embodiment, the low-sensitivity part and the high-sensitivity part are configured by changing the light receiving area of the PD, but the present invention is not limited to this, and the low-sensitivity part and the high-sensitivity part are collected by the condensing of the microlens. It is also possible to configure by changing the sex. FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. An imaging surface 70 is a low-sensitivity portion in which a
また、上記実施形態では、車載カメラに内蔵される固体撮像素子としてCCDイメージセンサを例に挙げているが、本発明はこれに限定されず、CCDイメージセンサに代えて、CMOSイメージセンサなどの他の固体撮像素子を適用することも可能である。 In the above-described embodiment, a CCD image sensor is taken as an example of a solid-state imaging device built in a vehicle-mounted camera. However, the present invention is not limited to this, and a CMOS image sensor or the like can be used instead of the CCD image sensor. It is also possible to apply a solid-state imaging device.
また、上記実施形態では、車載カメラの撮影方向を、ヘッドライトの光が照射される方向(前方)としているが、本発明はこれに限定されず、この撮影方向を、バックライトなどの他の照明装置の光が照射される方向とすることも可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the imaging | photography direction of a vehicle-mounted camera is made into the direction (front) in which the light of a headlight is irradiated, this invention is not limited to this, This imaging | photography direction is used for other things, such as a backlight. The direction in which the light of the illumination device is irradiated can also be set.
また、上記実施形態では、撮像面を低感度部および高感度部の2種の感度部によって構成しているが、本発明はこれに限定されず、撮像面を3種以上の感度部によって構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the imaging surface was comprised by 2 types of sensitivity parts, a low sensitivity part and a high sensitivity part, this invention is not limited to this, An imaging surface is comprised by 3 or more types of sensitivity parts. May be.
10 車載カメラ
11 車両
13 モニタ
15 撮像領域
16 高輝度領域
17 低輝度領域
22 CCDイメージセンサ
22a 撮像面
30a,30b フォトダイオード
40 高感度部
41 低感度部
70 撮像面
72,74 マイクロレンズ
73 低感度部
75 高感度部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Car-mounted camera 11
Claims (6)
前記固体撮像素子は、受光感度の異なる低感度部および高感度部を備え、
車両の照明装置から光が照射される高輝度領域を前記低感度部によって撮像し、前記照明装置から光が照射されない低輝度領域を前記高感度部によって撮像することを特徴とする車載カメラ。 In an in-vehicle camera that performs imaging outside a vehicle using a solid-state imaging device in which a plurality of photodiodes are two-dimensionally arranged,
The solid-state imaging device includes a low sensitivity portion and a high sensitivity portion with different light receiving sensitivities,
An in-vehicle camera, wherein a high-luminance region irradiated with light from a lighting device of a vehicle is imaged by the low-sensitivity portion, and a low-luminance region not irradiated with light from the lighting device is imaged by the high-sensitivity portion.
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2006
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