JP2008064630A

JP2008064630A - 付着物検知機能付き車載用撮像装置

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Publication number: JP2008064630A
Application number: JP2006243283A
Authority: JP
Inventors: Kota Irie; 耕太入江
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】本発明は、車両が停止しているときでも撮像装置のレンズに付着している付着物を検知可能であるとともに、その種別を特定することのできる付着物検知機能付き車載用撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】付着物検知機能付き車載用撮像装置は、レンズ４３と、撮像素子２３と、前記レンズよりも前記撮像素子側の位置に設けられたＬＥＤ２４と、前記レンズ４３を覆う透過性を有するレンズカバー状導光部３１と前記発光体の光を前記レンズカバー状導光部に導光させる導光部３２とで構成された導光部材と、制御部とを備えている。制御部は、ＬＥＤ２４が点灯しているときに撮像素子２３で得られた画像と、ＬＥＤ２４が消灯しているときに撮像素子２３で得られた画像との濃度差分画像に基づいてレンズカバー状導光部３１に付着している付着物の存在を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車外に取り付けられた撮像装置に付着した水滴や汚れ等の付着物を検知する機能を備えた撮像装置に関する。

自動車における利便性や安全性を向上させる技術として、車両にカメラを搭載し、カメラで撮像された画像から道路上の白線や道路標示を認識したり、車両後方の障害物をカメラで検知して、駐車時の運転を支援したりする装置が知られている。

この様な装置に用いられるカメラは車外に取り付けられる場合が多く、カメラのレンズ上に水滴や泥等の汚れが付着する。レンズに付着した水滴や汚れの度合によっては、カメラで撮像された画像から道路上の白線等を明瞭に認識することができなかったり、車両後方の障害物をカメラで検知できなくて、前述した利便性や安全性を向上するための機能を満たすことができなくなることがある。

そこで、カメラのレンズに付着した水滴や汚れを検知し、ユーザーに対して警告を行ったり、自動的に洗浄したりする手段が考えられている。

特許文献１に記載されているカメラの汚れ検出装置では、車両が移動している時に、異なるタイミングで二つのカメラにて撮影された映像に含まれる濃度値の差分を複数フレームにわたって積算し、その積算された濃度値の映像に基づいてカメラに付着した汚れを検知し、カメラのレンズに汚れが付着していることを報知している。

特許文献２に記載されている、ガラス板の濡れや汚れを検出するセンサ装置では、ガラス板とガラス板に結合させた反射手段を設け、ガラス板の外面と反射手段との間を光を反射させながら伝達させ、雨滴が付着しているところではガラス外に光が放出されるので、光線の光量を計測することにより、雨滴を検知している。

特開２００３−２５９３５８号公報特開平１０−２８１９８９号公報

特許文献１に記載のカメラの汚れ検出装置は、異なるタイミングにて二つのカメラにて撮影された映像に含まれる濃度値の差分を複数フレームにわたって積算し、その積算された濃度値の映像に基づいてカメラに付着した汚れを検知している。

このため、水滴のように、動きのある付着物の検知は困難である。また、レンズに付着した汚れ等の付着物によって背景が隠れる場合（泥汚れなど）には付着物を検知できるが、背景を透過しやすい水滴のような付着物の場合には検知するための積算時間を増やさないと困難であり、汚れを検知するまでに時間がかかる。さらに、車両が停止している状態では、付着物の映像と背景の映像とを分離することが難しいので、特許文献１に記載のカメラの汚れ検出装置は、走行中でないと付着物の検知が精度良く行えないという課題がある。

特許文献２に記載のガラス板の濡れ等を検出するセンサ装置は、ガラス板とガラス板に結合させた反射手段を設け、ガラス板に伝達させた光線の光量を計測することで、雨滴を検知している。ガラス板に伝達させた光線の光量を受光するセンサには、フォトダイオードを用いており、雨滴の付着度合や付着している場所を特定することは困難である。また、雨滴以外の物体、例えば、泥や粒の細かい水滴などがガラス面に付着した場合に、これらを付着物として検知し、さらには付着物の種別を特定することは困難である。

本発明は、前述の課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、車両が停止しているときでも撮像装置のレンズ又はレンズカバー等に付着している付着物を検知することのできる付着物検知機能付き車載用撮像装置を提供することである。

この課題を解決するために本発明の付着物検知機能付き車載用撮像装置は、レンズと、撮像素子と、前記レンズよりも前記撮像素子側の位置に設けられた少なくとも一つの発光体と、前記レンズを覆う透過性を有するレンズカバー状導光部と前記発光体の光を前記レンズカバー状導光部に導光させる導光部とで構成された導光部材と、を備え、前記撮像素子は、前記発光体が点灯しているときの画像と前記発光体が消灯しているときの画像とを取得することを特徴としている。

また、本発明の付着物検知機能付き車載用撮像装置は、レンズと、撮像素子と、前記レンズよりも前記撮像素子側の位置に設けられた少なくとも一つの発光体と、前記発光体の光を前記レンズ又はレンズカバーの側方から前記レンズ又はレンズカバーの表面に照射する導光部材と、を備え、前記撮像素子は、前記発光体が点灯しているときの画像と前記発光体が消灯しているときの画像とを取得することを特徴としている。

本発明の車載用撮像装置は、レンズを覆っているカバー部材又はレンズに水滴等の付着物が付着している場合には、発光体から導光部によってカバー部に導光された光、又は導光部材から照射された光が付着物により反射されて撮像素子で撮像されるので、発光体を発光させているときに撮像素子で得られた画像と発光体を発光させていないときに撮像素子で得られた画像とに基づいて前記カバー部材に付着している付着物を車両が停止しているときでも検知することができる。

本発明の付着物検知機能付き車載用撮像装置における導光部材は、円筒形であり、先端内周部が傾斜面とされていることを特徴としている。また、本発明の付着物検知機能付き車載用撮像装置における導光部材は、レンズの側方に配置される棒状体であり、その先端が傾斜されていることを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置における好ましい態様では、少なくとも前記発光体又は前記撮像素子が電子基板に実装されていることを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置における発光体は、前記撮像素子が受光できる波長の光であって、少なくとも近赤外領域を含む赤外線を発光することを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置における演算部は、撮像装置で得られた画像から車両周辺の明るさを判断し、車両周辺が明るいと判断した場合に発光体の光量を増加させ、車両周辺が暗いと判断した場合に発光体の光量を減少させることを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置における導光部材は、少なくとも表面の一部に反射部材が設けられていることを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置においては、発光体及び導光部材と、撮像素子との間には、発光体及び導光部材からの光が撮像素子に入射しないように遮光する遮光部材が具備されていることを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置においては、演算御が、発光体が点灯しているときに撮像素子で得られた画像と、発光体が消灯しているときに撮像素子で得られた画像との濃度差分画像に基づいて所定の輝度範囲にある画素数から所定の輝度範囲の面積を算出する面積算出手段を有し、面積算出手段の算出結果により付着物の数、または大きさを特定することを特徴としている。

さらに、本発明の車載用撮像装置においては、画像処理装置、メモリ及び汎用演算装置で構成される演算部と、レンズ、発光体、導光部材及び撮像素子とで構成される撮像部とが映像信号を伝送する信号線で接続されていることを特徴としている。

本発明は、発光体を発光させているときに撮像素子で得られた画像と発光体を発光させていないときに撮像素子で得られた画像とに基づいて車載用撮像装置のレンズ又はレンズカバー等に付着している付着物を車両が停止しているときでも検知することができる。

図１ないし図５は、本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置に関するものであり、図１は、本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の分解斜視図である。

第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置は、基部箱体１、電子基板２１、導光部材３Ａ、レンズホルダー４、カバー部材５で構成されている。

基部箱体１は、上部が開口された箱体であり、金属や合成樹脂で形成されており、基部箱体１とカバー部材５とで車載用撮像装置のハウジングを構成している。

電子基板２１は、支持基板２２にスペーサを介して支持されており、演算部を構成する制御回路が設けられている。また、電子基板２１には、その中央に画像データを取得するためのＣＣＤからなる撮像素子２３が実装されており、撮像素子２３を挟んで対向する位置に発光体であるＬＥＤ２４，２４がそれぞれ実装されている。撮像素子２３とＬＥＤ２４，２４が電子基板２１に直接実装されているので、配線等が不要であり、その後の組み立て作業を簡単にできる。

導光部材３Ａは、ＬＥＤ２４の光をレンズ４３の前方に導光するものであり、レンズ４３を覆うレンズカバー状導光部３１とレンズカバー状導光部３１の周辺から立設している導光部３２とからなり、レンズカバー状導光部３１はレンズ４３の保護カバーを兼ねている。導光部３２は、その内周面がレンズ支持筒体４２に沿うように円弧状に形成され、その外周面はレンズカバー状導光部３１の外周と同じ円弧状に形成されている。導光部材３Ａは、ＬＥＤ２４からの光を効率よく伝達させることが可能で耐久性や加工性がよい樹脂を用いて形成されている。

レンズホルダー４は、箱体４１と、箱体４１の上面に取り付けられたレンズ支持筒体４２とで構成されており、レンズ支持筒体４２の先端には、対象物を撮像素子２３に結像するレンズ４３が取り付けられている。箱体４１には孔４４が形成されており、レンズ支持筒体４２の側部に導光部材３Ａの導光部３２を位置させてその基端部を孔４４に臨ませる。また、箱体４１は、その内部に電子基板２１と支持基板２２とが配置して固定されるように構成されており、箱体４１内に電子基板２１等を固定すると、電子基板２１の撮像素子２３がレンズ４３と対向する位置に配置され、ＬＥＤ２４が孔４４に臨んでＬＥＤ２４の光が導光部３２に導光されるように構成されている。

カバー部材５の中央部には開口部５１が形成されており、カバー部材５でレンズホルダー４を覆ったときに、開口部５１に導光部材３Ａのレンズカバー状導光部３１が位置するように構成されている。

図２は本実施形態の導光部材３Ａの詳細を模式的に示すものであり、導光部３２の基部端面に対向してＬＥＤ２４，２４が配置されており、導光部３２には、その表面から光が外部に逸散しないように表面に反射部材３３が設けられており、ＬＥＤ２４の光がレンズカバー状導光部３１に確実に導光されるように構成されている。そのため、ＬＥＤ２４，２４の光を導光部３２から逃がさずにレンズカバー状導光部３１に導光でき、強い光を付着物に照射することができ付着物をより確実に検知できる。反射部材３３としては、導光部３２の表面に直接金属によって蒸着メッキを施している。反射部材としては、金属の薄膜を導光部３２に貼着してもよいし、アルミ等の金属を蒸着した薄膜を貼着してもよい。また、反射部材３３は導光部３２の全ての表面に設けるのが最も良いが表面の一部に設けてもよい。さらに、導光部３２とＬＥＤ２４における撮像素子２３側には、ＬＥＤ２４の光や導光部３２から漏れた光が撮像素子２３に入射しないように遮光部材３４が設けられている。ＬＥＤ２４及び導光部３２からの光が撮像素子２３に入射しないので、撮像素子２３で得られる画像がぼけることがない。遮光部材３４はレンズ支持筒体４２で兼用するように構成しても良い。

次に、図３、４により本実施形態の発光体であるＬＥＤ２４について説明する。本実施形態の発光体としては、点灯と消灯との切り替えにおける応答性の良いものが望ましいのでＬＥＤを用いている。また、ＬＥＤ２４で可視光線を発光すると、ＬＥＤ２４からの光が後続車や対向車のドライバーの目に入り、ドライバーの運転の妨げとなる虞があるので、図３に示されるように、撮像素子２３が感知できる波長の赤外線を用いており可視光線を用いていない。

図４はＬＥＤ２４の発光タイミングと撮像素子２３の露光タイミングとの関係を示す図である。図４に示されるように、ＬＥＤ２４は、撮像素子２３の１つ置きの露光と同期して点灯するように、その点灯・消灯が制御されている。ＬＥＤ２４の点灯する時間は、撮像素子２３の映像取り込み時間（例えばＮＴＳＣの規格であれば１６．６ms）と同じ、あるいはそれよりやや長ければよい。これにより、ＬＥＤ２４の点灯時における画像と消灯時における画像が撮像素子２３で露光されて取得される。

また、本実施形態では、消灯時における画像の輝度分布から車両周辺の明るさを認識し、この認識結果をもとにＬＥＤ２４が発光する光量を調節している。車両周辺が明るい場合には、ＬＥＤ２４の光量を多くし、逆に車両周辺が暗い場合には光量を少なくする。ＬＥＤ２４の発光光量を調節する手段としては、ＬＥＤ２４をパルス発光させ、光量を多くする場合にはそのパルス幅を広くし発光時間を長くして光量を多くし、逆に光量を少なくする場合にはそのパルス幅を狭くして発光時間を短くすればよい。また、ＬＥＤ２４に供給する電流を変えることによって発光光量を調節してもよい。

図５は本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置のシステム構成を示している。Ａ／Ｄ変換回路６１は、撮像素子２３で取得された、ＬＥＤ２４の点灯時および消灯時の画像信号を、Ａ／Ｄ変換してデジタル画像データとし、メモリ６２へ転送する。メモリ６２は転送されたデジタル画像データを記憶する。画像演算装置６３は、メモリ６２で記憶されている画像データを画像演算処理し、点灯時の画像と消灯時の画像との濃度差分画像を生成する。

汎用演算装置６４は、濃度差分画像から得られる輝度情報に基づいて付着物の付着状態の解析を行う。レンズカバー状導光部３１に付着物が存在する場合には、所定の輝度以上をもつ領域が複数存在するので、汎用演算装置６４は、この領域毎の画素数や重心座標を算出することで、付着物の数や大きさ、付着物の位置を特定する。さらに、濃度差分画像における輝度情報と所定の輝度以上をもつ領域の面積や形状情報を算出し、この算出結果をもとに付着物の種別（水滴、曇り、その他の汚れ）を特定する。周辺装置６５は、車載用撮像装置からの画像に基づいて駐車時の運転を支援する装置、あるいは、白線や道路標示を認識して運転時の安全性を補助するための装置であり、汎用演算装置６４は、解析結果を通信手段によって周辺装置６５へ通知する。

撮像素子制御回路６６は、撮像素子２３の露光タイミングや撮像素子２３の感度を制御し、発光体制御回路６７は、ＬＥＤ２４を点灯・消灯させたり、汎用制御装置６４からの車両外部の明るさの信号によりパルス発光させるときのパルス幅を制御し、ＬＥＤ２４の発光する光量を制御している。

本実施形態では、撮像装置で得られた画像による車両周辺の明るさに基づきＬＥＤ２４の発光する光量を制御しているので、車両周辺の明暗に関係なく、ＬＥＤ２４が点灯しているときの画像とＬＥＤ２４が消灯しているときの画像とには、付着物が付着していることによる一定の明度差が生じるので安定して付着物の付着を検知できる。

次に、図６〜図１２により、本実施形態における付着物検知について説明する。

電子基板２１に実装されているＬＥＤ２４が発光すると、その光は導光部材３Ａの導光部３２内を反射しながらレンズカバー状導光部３１に導光される。レンズカバー状導光部３１に、例えば、水滴等の付着物が付着していると、レンズカバー状導光部３１に導光された光は付着物によって反射されて、撮像素子２３によって撮像されるので、撮像素子２３によって取得された画像は明るくなる。

図７は、レンズカバー状導光部３１に付着物が付着されていない状態において、撮像素子２３によって撮像された画像であり、付着物による光の反射がないので、ＬＥＤ２４が点灯しているときの画像とＬＥＤ２４が消灯しているときの画像には差がない。そのため、ＬＥＤ２４の点灯時の画像とＬＥＤ２４の消灯時の画像との濃度差分画像は全体が暗くなっており、その濃度ヒストグラムは図８に示すように輝度値の低い方に分布し、所定の輝度以上の領域は少ない。

図９は、レンズカバー状導光部３１に雨滴が付着している状態において、撮像素子２３によって撮像された画像であり、ＬＥＤ２４の光が雨滴によって反射されて撮像素子２３で撮像されるので、ＬＥＤ２４の点灯時の画像とＬＥＤ２４の消灯時の画像との濃度差分画像は、雨滴が付着している部分が明るくなっており、その濃度ヒストグラムは図１０に示すように輝度値の高い方に分布している。明るくなっている部分の輪郭部分が特に明るくなっているので、付着物が雨滴であることが特定できる。

図１１は、レンズカバー状導光部３１に泥等の汚れが付着している状態において、撮像素子２３によって撮像された画像であり、ＬＥＤ２４の光が泥等の汚れによって反射されて撮像素子２３で撮像されるので、ＬＥＤ２４の点灯時の画像とＬＥＤ２４の消灯時の画像との濃度差分画像は泥等の汚れが付着している部分が明るくなっている。明るくなっている部分が全体的に同じ明るさであるので、付着物が泥等の汚れと特定できる。

図１２は、レンズカバー状導光部３１にくもりがある状態において、撮像素子２３によって撮像された画像であり、ＬＥＤ２４の光がくもりによって反射されて撮像素子２３で撮像されるので、ＬＥＤ２４の点灯時の画像とＬＥＤ２４の消灯時の画像との濃度差分画像は、画像全体が僅かに明るくなっており、レンズカバー状導光部３１にくもりがあることが特定できる。

次に、本発明の付着物検知機能付き車載用撮像装置の制御動作について、図１３のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップ１０１で、ＬＥＤ２４をパルス発光させて点灯させ、ＬＥＤ２４の光をレンズカバー状導光部３１に導光する。ステップ１０２では、ＬＥＤ２４の点灯状態において撮像素子２３の露光を開始し、ステップ１０３で撮像素子２３の露光を終了し、ＬＥＤ２４が点灯時の画像データ（Ａ）を取得する。ステップ１０４でＬＥＤ２４のパルス発光を停止し、ＬＥＤ２４を消灯状態にする。ステップ１０５では、撮像素子２３で取得した画像データ（Ａ）をメモリ６２に転送し、メモリ６２で記憶する。

ステップ１０６で撮像素子２３の露光を開始し、ステップ１０７で撮像素子２３の露光を終了し、ＬＥＤ２４が消灯時の画像データ（Ｂ）を取得し、ステップ１０８では、撮像素子２３で取得した画像データ（Ｂ）をメモリ６２に転送し、メモリ６２で記憶する。

ステップ１０９では、画像演算装置６３が、メモリ６２で記憶されている画像データ（Ａ）と画像データ（Ｂ）とから濃度差分画像（Ｃ）を算出し、ステップ１１０で濃度差分画像（Ｃ）を二値化処理して画像（Ｄ）を算出する。ステップ１１１では、汎用演算装置６４で二値化処理した画像（Ｄ）に基づき所定の輝度範囲にある領域の面積、形状等を演算する。ステップ１１２では、汎用演算装置６４でレンズカバー状導光部３１に付着している付着物の程度を判定し、付着物の付着量が撮像素子２３で画像を取得するのに障害となるかどうかを判断する。ステップ１１３で付着物の付着量が障害となると判断した場合には周辺装置６５に報知する。

ステップ１１４では、汎用演算装置６４はＬＥＤ２４の消灯時の画像データ（Ｂ）の輝度分布から車両周辺の明るさを判定し、ステップ１１５では、発光体制御回路６７は車両周辺の明るさによりＬＥＤ２４が発光するパルス幅を制御してＬＥＤ２４の光量を調節する。

図１４、図１５は、本発明の第２の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置を示している。本実施形態では、第１の実施形態とは導光部材の構成が相違している。本実施形態の導光部材は、樹脂で形成された円筒形の先端の内側が切除されて傾斜面３５に形成され、リング状導光部材３Ｂに構成されている。リング状導光部材３Ｂは、レンズ支持筒体４２の外側に配置され、傾斜面３５からの光が、レンズ４３の側方からレンズ４３の表面に照射されるように構成されている。リング状導光部材３Ｂは撮像素子２３で取得する画像にケラレが生じないように、レンズ４３の画角にあわせて設計される。本実施形態では、レンズを保護するためのレンズカバーをレンズ４３に装着するのが好ましく、レンズカバーを装着する場合は、ＬＥＤ２４からの光がリング状導光部材３Ｂの傾斜面３５からレンズカバーの表面に照射されるように構成する。

ＬＥＤ２４の光は、箱体４１の孔４４を介してリング状導光部材３Ｂで導光されて先端の傾斜面３５からレンズ４３またはレンズカバーの表面に照射される。レンズ４３またはレンズカバーに、付着物が付着していると、照射された光が付着物によって反射されて、撮像素子２３によって撮像されることになる。

本実施態様では、導光部材をリング状にすることにより、その構成が簡単であり導光部材の加工及び組立が容易であり、コストを抑えることができる。

図１６、図１７は、本発明の第３の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置を示している。本実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態とは導光部材の構成が相違しており、本実施形態の導光部材は、第２の実施形態におけるリング状導光部材３Ｂの一部で形成されているということができる。すなわち、導光部材は、細長い直方体の一面がレンズ支持筒体４２に沿うように円弧状に形成され、対向する他面も円弧状に形成され、先端が傾斜面３６に形成されて棒状導光部材３Ｃが構成されている。棒状導光部材３Ｃは、レンズ支持筒体４２の側部に、先端の傾斜面３６がカバー５の穴５２から露出するように配置され、カバー５の開口部５１から出ているレンズ４３の側方からレンズ４３の表面全体に光を照射するように構成されている。本実施形態では、レンズを保護するためのレンズカバーをレンズ４３に装着するのが好ましく、レンズカバーを装着する場合は、ＬＥＤ２４の光が棒状導光部材３Ｃの傾斜面３６からレンズカバーの表面に照射されるように構成する。

ＬＥＤ２４の光は、箱体４１の孔４４を介して棒状導光部材３Ｃで導光され、先端の傾斜面３６からレンズ４３またはレンズカバーの表面に照射される。レンズ４３またはレンズカバーに、付着物が付着していると、照射された光が付着物によって反射されて、撮像素子２３によって撮像されることになる。

本実施態様では、導光部材を棒状にすることにより、その構成が簡単であり導光部材の加工及び組立が容易であり、コストを抑えることができる。

図１８は、本発明の第４の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の要部を示している。本実施形態では、第１〜第３の実施形態に設けられている導光部材３Ａ〜３Ｃをなくし、電子基板２１に実装されている発光体であるＬＥＤ２４Ａをレンズ４３の側方まで延出した構成とし、その先端に傾斜面２５を形成している。ＬＥＤ２４Ａの先端をレンズ４３の側方に配置してＬＥＤ２４Ａの先端傾斜面２５からレンズ表面に直接光を照射する構成としている。

この実施形態では、導光部材をなくすことができ、部品点数を少なくでき構成が簡単になり、また、ＬＥＤ２４Ａの光が導光部材によって減衰することもない。

図１９は、本発明に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置における制御システム構成の第２の実施形態を示しており、第１の実施形態の制御システム構成では、図５に示すように、レンズ４３、撮像素子２３、ＬＥＤ２４等から構成される撮像部と、メモリ６２、画像演算装置６３、汎用演算装置６４等から構成される演算部とを一体の構成としている。しかし、本実施形態では、レンズ４３、撮像素子２３、ＬＥＤ２４、Ａ／Ｄ変換回路７１、ビデオエンコーダ７２、撮像素子制御回路７８及び発光体制御回路７９で撮像部を構成し、また、ビデオデコーダ７３、メモリ７４、画像演算装置７５、汎用演算装置７６で演算部を構成し、撮像部と演算部とを別のユニットに分けて信号線を介して接続する構成としている。

Ａ／Ｄ変換回路７１は、撮像素子２３で取得された、ＬＥＤ２４の点灯時および消灯時の画像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像データとし、デジタル画像データはビデオエンコーダ７２でＤ／Ａ変換されてＮＴＳＣ規格の映像信号に変換される。ビデオエンコーダ７２で変換された映像信号は、信号線を介してビデオデコーダ７３に転送され、ビデオデコーダ７３でデジタル信号に変換されてメモリ７４にデジタル画像データとして記憶される。画像演算装置７５は、メモリ７４に記憶されている画像データを画像演算処理し、点灯時の画像と消灯時の画像との濃度差分画像を生成する。

汎用演算装置７６は、濃度差分画像から得られる輝度情報に基づいて付着物の付着状態の解析を行い、レンズ４３に付着物が付着している場合には、所定の輝度以上の領域が複数存在する。汎用演算装置７６は、この領域毎の画素数や重心座標を算出することにより付着物の数や大きさ、付着物の位置を特定する。さらに、濃度差分画像における輝度情報と所定輝度以上の領域の面積や形状情報を算出し、この算出結果をもとに付着物の種別（水滴、曇り、その他の汚れ）を特定する。汎用演算装置７６は解析結果を周辺装置８０へ通知する。

撮像素子制御回路７８は、撮像素子２３の露光タイミングや撮像素子２３の感度を制御し、発光体制御回路７９は、ＬＥＤ２４を点灯・消灯させたり、汎用制御装置７６からの車両外部の明るさの信号によりパルス発光させるときのパルス幅を制御し、ＬＥＤ２４の発光する光量を制御している。

撮像部と演算部は、ＮＴＳＣ規格の映像信号と撮像素子や発光体の制御を行うための制御信号とを送受信するための通信線とで接続されている。

また、汎用演算装置７６は、消灯状態で取得した画像から車両周辺部の明るさを解析し、その解析結果をもとに、撮像素子２３のシャッター速度やＬＥＤ２４の光量を調節するための制御信号を通信線で撮像部の汎用演算装置７７に送信する。撮像部の汎用演算装置７７は、受信した制御信号に基づき発光体制御回路７９と撮像素子制御回路７８を制御し、ＬＥＤ２４の光量と撮像素子２３のシャッター制御を調節する。

本実施形態では、撮像部と演算部を別のユニットにすることで、撮像部を小型にすることができ、これにより、撮像部の車両への取り付けが容易になるとともに、撮像部を車両に取り付けても車両の意匠を損なわないといった利点がある。

本実施形態では、アナログの映像信号としてＮＴＳＣ規格を用いたが、ＰＡＬ規格でもよい。映像信号をアナログ信号にすることにより、配線を長くした場合でもノイズの影響を受けにくい。また、映像信号としてＩＥＥＥ１３９４規格やそれに相当するデジタルの映像信号でもよい。デジタル信号にすることによって、映像の劣化を抑えることができ、より鮮明な映像を演算部へ転送することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。例えば、前記実施形態では、樹脂で構成した導光部材によってＬＥＤで発光した光を導光してレンズの側部から照射しているが、光ファイバーによって導光して照射してもよいし、また、レンズの周囲に配置した反射鏡等の反射面によって照射してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の分解斜視図。本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置における撮像部を模式的に示す側面図。本発明の車載用撮像装置における撮像素子と発光体の特性を説明するための図であり，（ａ）は撮像素子の波長に対する感度を示す図であり、（ｂ）は発光体の波長と光強度の関係を示す図。発光体の発光タイミングと撮像素子の露光タイミングの関係を示す図。本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の制御システム構成図。本発明の第１の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の要部を模式的に示す図であり、（ａ）は側面断断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）付着物の検知原理を説明するための図。レンズに付着物が付着していない場合の取得画像と濃度差分画像を示す図。レンズに付着物が付着していない場合の濃度差分画像における濃度ヒストグラムを示す図。レンズに雨滴が付着している場合の取得画像と濃度差分画像を示す図。レンズに雨滴が付着している場合の濃度差分画像における濃度ヒストグラムを示す図。レンズに泥等の付着物が付着している場合の取得画像と濃度差分画像を示す図。レンズにくもりがある場合の取得画像と濃度差分画像を示す図。本発明に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の第１の実施形態の動作を示すフローチャート。本発明の第２の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の分解斜視図。本発明の第２の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の要部を模式的に示す図であり、（ａ）は側面断断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）付着物の検知原理を説明するための図。本発明の第３の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の分解斜視図。本発明の第３の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の要部を模式的に示す図であり、（ａ）は側面断断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）付着物の検知原理を説明するための図。本発明の第４の実施形態に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置の要部を模式的に示す図であり、（ａ）は側面断断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）付着物の検知原理を説明するための図。本発明に係る付着物検知機能付き車載用撮像装置における制御システム構成の第２の実施形態を示す図。

符号の説明

１基部箱体、２１電子基板、２１電子基板２１、２２支持基板、２３撮像素子、２４発光体、３Ａ導光部材、３Ｂリング状導光部材、３Ｃ棒状導光部材、３１レンズカバー状導光部、３２導光部、３３反射部材、３４遮光部材、４レンズホルダー、４１箱体、４２レンズ支持筒体、４３レンズ、４４開口部、５カバー部材、５１開口部、６１Ａ／Ｄ変換回路、６２メモリ、６３画像演算装置、６４汎用演算装置、６５周辺装置、６６撮像素子制御回路、６７発光体制御回路、７１Ａ／Ｄ変換回路、７２ビデオエンコーダ、７３ビデオデコーダ、７４メモリ、７５画像演算装置、７６汎用演算装置、７８撮像素子制御回路、７９発光体制御回路、８０周辺装置

Claims

レンズと、撮像素子と、前記レンズよりも前記撮像素子側の位置に設けられた少なくとも一つの発光体と、前記レンズを覆う透過性を有するレンズカバー状導光部と前記発光体の光を前記レンズカバー状導光部に導光させる導光部とで構成された導光部材と、を備え、
前記撮像素子は、前記発光体が点灯しているときの画像と前記発光体が消灯しているときの画像とを取得することを特徴とする付着物検知機能付き車載用撮像装置。
レンズと、撮像素子と、前記レンズよりも前記撮像素子側の位置に設けられた少なくとも一つの発光体と、前記発光体の光を前記レンズ又はレンズカバーの側方から前記レンズ又はレンズカバーの表面に照射する導光部材と、を備え、
前記撮像素子は、前記発光体が点灯しているときの画像と前記発光体が消灯しているときの画像とを取得することを特徴とする付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記導光部材は、円筒形であり、先端内周部が傾斜面とされていることを特徴とする請求項２記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記導光部材は、レンズの側方に配置される棒状体であり、その先端が傾斜されていることを特徴とする請求項２記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
少なくとも前記発光体又は前記撮像素子が電子基板に実装されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記発光体は、前記撮像素子が受光できる波長の光であって、少なくとも近赤外領域を含む赤外線を発光することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記発光体は、点灯状態と消灯状態とを繰り返しており、前記撮像素子が露光状態の時に点灯状態となることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記導光部材は、光透過性のある樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記導光部材は、少なくとも表面の一部に反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記反射部材は、導光部材に直接金属による蒸着メッキ処理されることにより設けられていることを特徴とする請求項９に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記反射部材は、薄い金属シートを貼着されることにより、または金属が蒸着されたシートが貼着されることにより設けられていることを特徴とする請求項９に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記発光体及び前記導光部材と、前記撮像素子との間には、前記発光体及び前記導光部材からの光が前記撮像素子に入射しないように遮光する遮光部材が具備されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
車載用撮像装置は演算部を有し、該演算部は、撮像素子で得られた画像から車両周辺の明るさを判断し、車両周辺が明るいと判断した場合に発光体の光量を増加させ、車両周辺が暗いと判断した場合に発光体の光量を減少させる調光手段を有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記調光手段は、発光体の点滅周期を調節することで光量の調節を行うことを特徴とする請求項１３に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記調光手段は、発光体に流す電流を変化させることで光量の調節を行うことを特徴とする請求項１３に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、前記発光体が点灯しているときに前記撮像素子で得られた画像と、発光体が消灯しているときに前記撮像素子で得られた画像との濃度差分画像に基づいて前記レンズに付着している付着物の存在を判断することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、前記濃度差分画像に基づき、所定の輝度範囲にある画素数から所定の輝度範囲の面積を算出する面積算出手段を有し、面積算出手段の算出結果により付着物の数、または大きさを特定することを特徴とする請求項１６に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、前記面積算出手段の結果に基づき、所定の輝度範囲にある画素領域の重心座標を算出する手段を有し、撮像範囲内における付着物の位置を特定することを特徴とする請求項１７に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、前記面積算出手段の結果に基づき、所定の輝度範囲にある画素領域の連結状態から付着物の形状を判断する手段を有し、付着物の種別を判断することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、画像処理装置、メモリ及び汎用演算装置で構成されており、前記レンズと発光体と導光部材と撮像素子とで構成される撮像部と、前記制御装置とが同一ケース内に収納されていることを特徴とする請求項１６ないし１９のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、画像処理装置、メモリ及び汎用演算装置で構成されており、前記レンズ、前記発光体、前記導光部材及び前記撮像素子とで構成される撮像部と前記演算部とが映像信号を伝送する信号線で接続されていることを特徴とする請求項１６ないし１９のいずれかに記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記映像信号が、アナログ形式の映像信号であることを特徴とする請求項２１に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記映像信号がＮＴＳＣ規格又はＰＡＬ規格であることを特徴とする請求項２２に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記映像信号がデジタル形式の映像信号であることを特徴とする請求項２１に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記映像信号がＩＥＥＥ１３９４規格であることを特徴とする請求項２４に記載の付着物検知機能付き車載用撮像装置。
前記演算部は、付着物の検知結果を外部に接続された周辺機器に通知する通信手段を具備していることを特徴とする前記請求項１６ないし２５のいずれかに記載された付着物検知機能付き車載用撮像装置。