JP2008157880A - Driving support device using on-board camera device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は運転支援装置に係り、特にCMOSエリアセンサを使った車載カメラ装置を用いて撮像した撮像情報を用いて、経路の選択や自動車の誘導などの運転操作に役立てる車載カメラ装置を用いた運転支援装置に関する。 The present invention relates to a driving support device, and in particular, driving using an in-vehicle camera device that is useful for driving operations such as route selection and vehicle guidance using imaging information captured using an in-vehicle camera device using a CMOS area sensor. The present invention relates to a support device.
図13は従来の運転支援装置に用いられる車載カメラ装置の一例の概略構成図を示す。同図において、車載カメラ装置は、撮像装置群であるカメラ310と信号処理出力装置群であるプロセッサ320とからなる。カメラ310はこの車載カメラ装置が搭載された自動車の外部の道路、風景等の被写体像を撮像する装置であり、レンズ311、メカニカルシャッタ312及びローリングシャッタ型CMOSエリアセンサ(以下、ローリング型CMOSセンサという)313から構成されている。
FIG. 13 shows a schematic configuration diagram of an example of an in-vehicle camera device used in a conventional driving support device. In the figure, the in-vehicle camera device includes a
レンズ311は、被写体からの入射光をローリング型CMOSセンサに結像させる。メカニカルシャッタ312は、露光時間を制御するために設けられている。ローリング型CMOSセンサ313は、入射光を光電変換し、これにより得られた電気信号である映像信号をプロセッサ320に出力する。プロセッサ320は、入力された映像信号を所定の信号処理を行って外部へ出力する。この車載カメラ装置は、車庫入れの監視などの用途に限られている。
The
また、カメラ310には固体撮像素子としてローリング型CMOSセンサ313が用いられている。このローリング型CMOSセンサは従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。このローリング型COSセンサでは、簡単のため例えば図14(A)の2行4列の画素P11〜P24からなる概念図と共に説明すると、或る1行の画素P11〜P14を左から右方向へ順番に読み出しを行い(実線矢印I)、1行読み終わると次の行の先頭に戻り(破線矢印II)、続いて次の行の画素P21〜P24を再び左から右方向へ順番に読み出しを行う(実線矢印III)という動作を繰り返す。従って、画素各々が選択された時に初めて露光される処理になるので、画素全て読み終わった時点で各々の画素で信号の取得時間が一致しない。CMOSセンサの全ての画素を読み終わった時点で1枚の絵を読んだことになる。
The
例えば、図14(B)に示すように画面内にて左から右方向へ移動する長方形の物体400をローリング型CMOSエリアセンサで撮影した場合、撮影した画像は各行で撮影時刻が異なるために、同図(C)に401で示すように、長方形の物体が歪んで平行四辺形の像となってしまう。図14の例は静止しているローリング型CMOSセンサにより移動している被写体(長方形の物体400)を撮影した場合であるが、静止している被写体を移動しているローリング型CMOSセンサにより撮影した場合も、上記と同様に撮影画像が歪む。
For example, as shown in FIG. 14B, when a
従って、図15(A)の概念図に示すように、高速走行中の自動車に搭載されたローリング型CMOSセンサで、車外の外部の風景画像(ここでは、トンネル枠106の前方の交差点左手にある点滅する信号機105s、交差点右手にある道路標識105t、交差点を左から右方向へ走行中の自動車105cなど)を撮像すると、その撮影画像は、同図(B)に点線で示すように、信号機105sの撮影画像は105s’に、道路標識105tの撮影画像は105t’に、自動車105cの撮影画像は105c’に示すように菱形に変形する。
Accordingly, as shown in the conceptual diagram of FIG. 15A, a rolling CMOS sensor mounted on an automobile that is traveling at high speed is a landscape image outside the vehicle (here, on the left side of the intersection in front of the tunnel frame 106). When a traffic signal 105s blinking, a
特に自動車105cが高速走行している場合や、高速で動く移動体が被写体の場合に、撮影した画像は著しく歪む。特に遠方地点の被写体を拡大ズームして撮影する場合、画像は顕著に歪むので、自動車誘導や運転操作を支援するために有用かつ鮮明な画像情報にならない。ゆえに、ローリング型CMOSセンサで撮影された画像に基づいて自動車を誘導し運転操作を支援する装置の提供が難しい。
In particular, when the
そこで、従来の運転支援装置に用いられる車載カメラ装置では、図13に示したようにメカニカルシャッタ312をローリング型CMOSセンサ313の入射光側前方に設け、メカニカルシャッタ312を全ラインの1フレーム期間はシャッタオープン期間とし、続くシャッタクローズ期間で全ラインを1ラインずつ画素の読み出しを順次行うことにより、露光プロセスと信号読み出しプロセスとを分離することで、前記の撮影画像の歪みを低減するようにしている。
Therefore, in the in-vehicle camera device used in the conventional driving support device, as shown in FIG. 13, the
しかしながら、従来の車載カメラ装置では、例えば、トンネル前後の地点などの明暗差の大きい風景を悪天候、薄暮や夜間に撮影した場合、車載カメラ装置を構成するローリング型CMOSセンサ313では十分なダイナミックレンジの撮影信号が得られないために、交通標識を認識することは多大な制約を受け、特に高速で移動する場合には撮影画像の焦点ボケが顕著であり、被写体の正確な撮影画像が得られない等の問題がある。
However, in a conventional in-vehicle camera device, for example, when a landscape with a large difference in brightness such as a point before and after a tunnel is photographed in bad weather, dusk or at night, the
また、現在の車載の多目的装置は、音響機器、地図装置、表示部の複合型がある。しかし、地図装置は、地図上の上面図情報を提供するものであるが、その情報は立体情報でないので、経路選択等の際の情報としては不十分である。更に地図装置の情報は既製媒体であり、走行中の情報を即時に運転操作へ反映することは困難である。これにより、車載カメラ装置は車庫入れの監視など用途が限られ、運転支援装置への組み込みに制約がある。 In addition, current on-vehicle multipurpose devices include a composite type of an audio device, a map device, and a display unit. However, the map device provides top view information on the map, but since the information is not three-dimensional information, it is insufficient as information for route selection or the like. Furthermore, the information of the map device is a ready-made medium, and it is difficult to immediately reflect the running information in the driving operation. As a result, the in-vehicle camera device has limited applications such as monitoring of garage entry, and is limited in incorporation into the driving support device.
更に、車載カメラ装置に、メカニカルシャッタ312を必要とするため、制御が複雑になり、また部品点数も多く装置全体が大型になり、更に消費電力の点で不利である。このため、従来は図13の構成の車載カメラ装置に地図装置、表示部を加えた運転支援装置の事例はない。
Further, since the in-vehicle camera device requires the
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、明暗差が大きい地点や逆光になる場所でも、歪みや焦点ぼけが殆ど無く正確な撮影画像に基づいて、運転を正確に支援し得る車載カメラ装置を用いた運転支援装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an in-vehicle camera apparatus that can accurately support driving based on an accurate photographed image with almost no distortion and defocusing even in a place where a difference in light and darkness is large or a place where backlighting occurs. An object of the present invention is to provide a driving support device using the vehicle.
また、本発明の他の目的は、車載カメラで撮影した指定地点の目印、風景等の往路の画像情報をレコーダにより記録した後、復路において適宜再生して表示すると共に、レコーダと地図装置とを連動させることにより、復路において経路の選択や自動車の誘導などの運転操作を支援する車載カメラ装置を用いた運転支援装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to record the image of the forward path such as the landmark of the designated point and the scenery photographed by the in-vehicle camera, and then reproduce and display it appropriately on the return path. It is to provide a driving support device using an in-vehicle camera device that supports driving operations such as route selection and vehicle guidance on the return path by interlocking.
更に、本発明の他の目的は、予め車載カメラで撮影した周辺風景や交通標識等の画像情報と、実風景とを比較させることで、交通標識の認識、経路の選択などを好適に行い得る車載カメラ装置を用いた運転支援装置を提供することにある。 Furthermore, another object of the present invention is to make it possible to suitably perform recognition of traffic signs, selection of routes, and the like by comparing image information such as surrounding scenery and traffic signs previously captured with an in-vehicle camera with actual scenery. The object is to provide a driving support device using an in-vehicle camera device.
上記の目的を達成するため、本発明の車載カメラ装置を用いた運転支援装置は、自動車に搭載されており、自動車の車外で、かつ、走行方向と逆方向の自動車後方の被写体を固体撮像素子により撮像し、少なくとも固体撮像素子から出力された映像信号を用いて運転支援を行う車載カメラ装置を用いた運転支援装置であって、
被写体の光学像を複数の全画素の光電変換領域に同時に露光して光電変換して得た電荷を全画素に蓄積した後、露光期間に蓄積した電荷を各画素から映像信号として順次出力する、固体撮像素子としてのグローバルシャッタ型CMOSエリアセンサにより、自動車の往路走行中に自動車の後方の予め指定した1又は2以上の指定地点の被写体を撮影する車載カメラ装置と、グローバルシャッタ型CMOSエリアセンサにより撮影された指定地点の被写体の映像信号に対して、所定の信号処理を行って映像信号を出力する共に、信号処理を行った映像信号を記録媒体に記録し再生する記録再生手段と、少なくとも自動車が現在走行している走行地点と、指定地点との間の道路地図情報を走行地点及び指定地点の各画像情報と共に生成する地図情報生成手段と、記録再生手段からの映像信号の画像を第1の領域に表示すると共に、地図情報生成手段で生成された道路地図情報及び走行地点及び指定地点の各画像情報を第2の領域に表示する表示手段と、自動車が往路とは逆方向の復路走行中の、指定地点に到る手前の地点走行時に、車載カメラ装置により撮影した指定地点の被写体画像を記録再生手段により記録媒体から再生して表示手段の第1の領域に表示させると共に、地図情報生成手段で生成された指定地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報を表示手段の第2の領域に表示する制御手段とを有し、表示手段の第1及び第2の領域に表示する画像により往路の撮影情報に基づいて復路における運転支援を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a driving support device using an in-vehicle camera device according to the present invention is mounted on an automobile, and a solid-state imaging device is used to detect a subject behind the automobile outside the automobile and in the direction opposite to the traveling direction. A driving support device using an in-vehicle camera device that performs driving support using a video signal output from at least a solid-state image sensor,
After the optical image of the subject is simultaneously exposed to the photoelectric conversion areas of a plurality of pixels and photoelectrically converted and accumulated in all the pixels, the charges accumulated during the exposure period are sequentially output as video signals from each pixel. With a global shutter type CMOS area sensor as a solid-state image sensor, an in-vehicle camera device that captures an object at one or more designated points in the rear of the vehicle while traveling on the road, and a global shutter type CMOS area sensor Recording / reproducing means for performing predetermined signal processing and outputting a video signal to a video signal of a photographed subject at a designated point and recording and reproducing the video signal subjected to the signal processing on a recording medium, and at least an automobile Map information that generates road map information between the travel point where the vehicle is currently traveling and the specified point, together with the image information of the travel point and the specified point The image of the video signal from the generating means and the recording / reproducing means is displayed in the first area, and the road map information generated by the map information generating means and the image information of the travel point and the designated point are displayed in the second area. The display means for displaying and the subject image of the designated point photographed by the in-vehicle camera device is reproduced from the recording medium by the recording / reproducing means when the vehicle is traveling in the reverse direction opposite to the outbound path and before reaching the designated point. Control means for displaying in the first area of the display means, and displaying the road map information in the vicinity of the designated point generated by the map information generating means and the image information of the driving point of the vehicle in the second area of the display means. And driving support in the return path is performed based on the imaging information of the forward path by the images displayed in the first and second areas of the display means.
この発明では、自動車の往路走行時に車載カメラ装置で撮影した指定地点の被写体画像を記録媒体に記録しておき、自動車の復路走行中の、指定地点に到る手前の地点走行時に記録媒体から上記の指定地点の被写体画像を再生して表示手段の第1の領域に表示させると共に、地図情報生成手段で生成された指定地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報を表示手段の第2の領域に表示するようにしたため、復路走行中の自動車が指定地点に到達する以前に運転者に指定地点の被写体画像を視認させて運転支援に供することができる。
In the present invention, the subject image of the designated point taken by the in-vehicle camera device during the traveling of the automobile is recorded on the recording medium, and the above-mentioned recording medium is used to travel from the recording medium when traveling on the way before the designated point while the vehicle is traveling in the backward path. The image of the designated point is reproduced and displayed in the first area of the display means, and the road map information near the designated point generated by the map information generating means and the image information of the driving point of the vehicle are displayed on the display means. Since the information is displayed in the
また、この発明では、車載カメラ装置としてグローバルシャッタ型CMOSエリアセンサを用いるようにしたため、ローリングシャッタ型CMOSエリアセンサを用いた場合に比べて、高速で走行する自動車から被写体画像を広いダイナミックレンジで、かつ、動きによる歪みなく撮影することができる。 Further, in the present invention, since the global shutter type CMOS area sensor is used as the in-vehicle camera device, the subject image from the automobile traveling at a higher speed than in the case of using the rolling shutter type CMOS area sensor can be obtained with a wide dynamic range. In addition, it is possible to shoot without distortion due to movement.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記の制御手段を、自動車が往路走行中に車載カメラ装置により撮影した指定地点の緯度及び経度情報を地図情報生成手段から取得し、取得した指定地点の緯度及び経度情報とその指定地点の被写体画像の記録再生手段による記録媒体の記録場所とをリンクさせて記憶する記憶手段と、自動車が復路走行中に地図情報生成手段から取得した自動車の走行中の緯度及び経度情報と記憶手段に記憶されている指定地点の経度及び緯度情報とを比較して、自動車の走行位置が指定地点に達するよりも所定距離前の地点を検出する検出手段と、検出手段で検出した地点で記憶手段に記憶されている記録媒体の記録場所から指定地点の被写体画像を再生させて表示手段の第1の領域に表示させると共に、地図情報生成手段で生成された検出手段で検出した地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報を表示手段の第2の領域に表示する手段とを有する構成としたことを特徴とする。 Further, in order to achieve the above object, the present invention acquires the latitude and longitude information of the designated point captured by the in-vehicle camera device from the map information generating unit while the vehicle is traveling on the road. The storage means for linking and storing the latitude and longitude information of the designated point and the recording location of the recording medium by the recording / reproducing means for the subject image at the designated point, and the vehicle information acquired from the map information generating means while the automobile is traveling on the return path Detecting means for detecting a point a predetermined distance before the traveling position of the vehicle reaches the designated point by comparing the latitude and longitude information during traveling with the longitude and latitude information of the designated point stored in the storage unit; The object image at the designated point is reproduced from the recording location of the recording medium stored in the storage means at the point detected by the detecting means and displayed in the first area of the display means. Characterized by being configured to have a means for displaying a road map information and the image information of the running point of the motor vehicle in the vicinity of the point detected by the detection means generated by the information generating means into a second region of the display means.
この発明では、自動車が復路走行中にその走行位置が、往路走行中に被写体画像を撮影した指定地点に達するよりも所定距離前の地点で、その地点の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報とを指定地点付近の被写体画像と共に表示手段に自動的に表示することができる。 In the present invention, when the vehicle is traveling in the backward direction, the traveling position is a point a predetermined distance before reaching the designated point where the subject image was captured during the forward traveling, and the road map information of the point and the image of the traveling point of the vehicle The information can be automatically displayed on the display unit together with the subject image near the designated point.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記の制御手段が、自動車が往路とは逆方向の復路走行中の、指定地点に到る手前の第1の地点走行時には、車載カメラ装置により撮影した指定地点の被写体画像を記録再生手段により記録媒体から再生して表示手段の第1の領域に予告表示させると共に、地図情報生成手段で生成された第1の地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報を表示手段の第2の領域に予告表示し、復路走行中の、指定地点に到る手前で、かつ、第1の地点通過後の第2の地点走行時には、車載カメラ装置により撮影した指定地点の被写体画像を記録再生手段により記録媒体から再生して表示手段の第1の領域に確認表示させると共に、地図情報生成手段で生成された第2の地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報を表示手段の第2の領域に確認表示することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an on-vehicle camera device when the control means travels at a first point before reaching a designated point while the vehicle is traveling in a backward direction opposite to the forward path. The subject image of the designated point photographed by the above is reproduced from the recording medium by the recording / reproducing means and displayed in advance in the first area of the display means, and the road map information near the first point generated by the map information generating means and The image information of the travel point of the vehicle is displayed in advance in the second area of the display means, and when traveling on the second point after passing through the first point, before traveling to the designated point during the return trip A subject image of a designated point photographed by the camera device is reproduced from the recording medium by the recording / reproducing means and is displayed in the first area of the display means for confirmation, and the road map near the second point generated by the map information generating means. Information and self Characterized by confirmation display image information of the vehicle traveling location to a second region of the display means.
この発明では、自動車が復路走行中にその走行位置が、往路走行中に被写体画像を撮影した指定地点に達するよりも所定距離前の第1の地点で、その第1の地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報とを指定地点の被写体画像と共に表示手段に予告表示し、その後、第1の地点と指定地点との間の第2の地点で、その第2の地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報とを指定地点の被写体画像と共に表示手段に確認表示することができる。 In the present invention, the road map information near the first point is the first point a predetermined distance before the vehicle reaches the designated point where the subject image was taken during the forward trip while the vehicle is traveling in the backward direction. And the image information of the driving point of the car together with the subject image of the designated point in advance on the display means, and then a road near the second point at the second point between the first point and the designated point. The map information and the image information of the driving point of the car can be confirmed and displayed on the display means together with the subject image at the designated point.
本発明によれば、自動車の往路走行時に車載カメラ装置で撮影した指定地点の被写体画像と、指定地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報とを、復路走行中の自動車が指定地点に到達する以前に運転者に指定地点の被写体画像を視認させるようにしたため、運転者に指定地点手前で往路で撮影した指定地点周辺の交通標識等の風景画像と復路の指定地点付近の実風景とを対比させることができ、その結果、運転者に心に余裕を持たせることで運転操作を容易にさせることができ、経路選択の迷いなどの心理的負担を軽減でき、交通規則を遵守した安全運転を行わせることができる。 According to the present invention, the subject image of the designated point taken by the in-vehicle camera device during the traveling of the vehicle, the road map information near the designated point, and the image information of the traveling point of the vehicle are displayed on the designated point by the vehicle traveling on the return road. The driver was made to see the subject image at the designated point before reaching the location, so the driver captured the scenery image of the traffic signs, etc. around the designated point and the actual scenery near the designated point on the return trip. As a result, driving operation can be facilitated by giving the driver extra leeway, psychological burdens such as hesitation in route selection can be reduced, and traffic rules have been observed. Safe driving can be performed.
また、本発明によれば、指定地点として経路選択を間違えやすい交差点チェックポイント近傍としたときは、その交差点チェックポイントに接近した時に、その周辺風景の画像が表示されるので、その表示画像と復路の指定地点付近の実風景とを対比させることで、運転者は正確な経路選択を行える。 Further, according to the present invention, when the route is selected near the intersection checkpoint where the route selection is easily mistaken as the designated point, the image of the surrounding scenery is displayed when approaching the intersection checkpoint. By comparing with the actual scenery near the designated point, the driver can make an accurate route selection.
また、本発明によれば、車載カメラ装置としてグローバルシャッタ型CMOSエリアセンサを用いることにより、ローリングシャッタ型CMOSエリアセンサを用いた場合に比べて、高速で走行する自動車から被写体画像を広いダイナミックレンジで、かつ、動きによる歪みなく撮影することができるようにしたため、車が高速走行しながら、特に明暗差が大きい車外後方の風景を悪天候、薄暮や夜間に撮影した場合でも、読み出し方式に依存した画像の歪やボケの殆ど無い、明るく鮮明な撮影画像を得ることができ、よって、表示される撮影画像を運転者は正確に視認することができ、交通標識の正確な識別による交通規則を遵守した安全運転や自動車の誘導を正確に行うことができる。また、車載カメラ装置にはメカニカルシャッタが不要であるので、消費電力及び装置の小型化などの点で有利である。 In addition, according to the present invention, by using a global shutter type CMOS area sensor as an in-vehicle camera device, a subject image can be captured from a vehicle traveling at a higher speed than in a case where a rolling shutter type CMOS area sensor is used. In addition, because it is possible to shoot without distortion due to movement, images that depend on the readout method, even when the car is traveling at high speed and the landscape behind the vehicle with a large difference in brightness is taken in bad weather, dusk or at night It is possible to obtain a bright and clear photographed image with almost no distortion and blurring, so that the driver can see the displayed photographed image accurately and comply with traffic rules by accurate identification of traffic signs. Safe driving and vehicle guidance can be performed accurately. In addition, since the on-vehicle camera device does not require a mechanical shutter, it is advantageous in terms of power consumption and downsizing of the device.
更に、本発明によれば、自動車が復路走行中にその走行位置が、往路走行中に被写体画像を撮影した指定地点に達するよりも所定距離前の第1の地点で、その第1の地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報とを指定地点の被写体画像と共に表示手段に予告表示し、その後、第1の地点と指定地点との間の第2の地点で、その第2の地点付近の道路地図情報と自動車の走行地点の画像情報とを指定地点の被写体画像と共に表示手段に確認表示するようにしたため、運転者は心の準備ができ、自動車の正確な誘導ができる。 Further, according to the present invention, when the vehicle is traveling in the backward direction, the traveling position is a first point a predetermined distance before reaching the designated point where the subject image was captured during the forward traveling, and the vicinity of the first point. The road map information of the vehicle and the image information of the driving point of the car are displayed in advance on the display means together with the subject image of the designated point, and then the second point between the first point and the designated point. Since the road map information in the vicinity of the point and the image information of the driving point of the car are confirmed and displayed on the display means together with the subject image of the designated point, the driver can be prepared and the vehicle can be guided accurately.
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明になる運転支援装置の一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の運転支援装置は、車載カメラ装置であるカメラ110と、記録再生装置であるレコーダ120と、表示装置であるディスプレイ130と、マップナビ140とより構成されており、運転を支援する自動車に搭載されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a driving support apparatus according to the present invention. The driving support device according to the present embodiment includes a
カメラ110は、レンズ111とグローバルシャッタ型CMOSエリアセンサ(以下、グローバル型CMOSセンサという)112とから大略構成されており、自動車の外部の風景、道路、交通標識その他の被写体からの入射光をレンズ111で集光して固体撮像素子であるグローバル型CMOSセンサ112の撮像面に光学像を結像させる。グローバル型CMOSセンサ112は、後述する公知の構成であり、被写体の光学像を光電変換して得た電気信号である撮像信号をレコーダ120内の信号処理回路121へ出力する。カメラ110は、ローリング型CMOSセンサではなく、グローバル型CMOSセンサ112を有する点に特徴があり、メカニカルシャッタは有しない。
The
ここで、グローバル型CMOSセンサ112の構成及び動作について説明する。図2は特開2006−100761号公報にて開示された本出願人の提案になるグローバル型CMOSセンサの1画素分の素子構造図を示し、同図(A)は上面図、同図(B)は同図(A)のX−X’線に沿う縦断面図を示す。図2(A)、(B)に示すように、グローバル型CMOSセンサ112は、p+型基板41上にp-型エピタキシャル層42を成長し、このエピタキシャル層42の表面にnウェル43がある。nウェル43上にはゲート酸化膜44を挟んで第1のゲート電極である平面形状がリング状のゲート電極45が形成されている。
Here, the configuration and operation of the
リング状ゲート電極45の中心部に対応したnウェル43の表面にはn+型のソース領域46が形成されており、そのソース領域46に隣接してソース近傍p型領域47が形成され、更にソース領域46とソース近傍p型領域47の外側の離間した位置にはn+型のドレイン領域48が形成されている。更に、ドレイン領域48の下のnウェル43中には埋め込みのp-型領域49がある。この埋め込みのp-型領域49とnウェル43は、図2(A)に示す埋め込みフォトダイオード50を構成している。
An n + -
埋め込みフォトダイオード50とリング状ゲート電極45との間には、第2のゲート電極である転送ゲート電極51がある。ドレイン領域48、リング状ゲート電極45、ソース領域46、転送ゲート電極51には、それぞれメタル配線であるドレイン電極配線52、リング状ゲート電極配線53、ソース電極配線(出力線)54、転送ゲート電極配線55が接続されている。また、上記の各構成の上方には、図2(B)に示すように遮光膜56が形成されており、その遮光膜56の埋め込みフォトダイオード50に対応した位置には開口部57が穿設されている。この遮光膜56は金属、あるいは有機膜等で形成される。光は、開口部57を通して埋め込みフォトダイオード50に達して光電変換される。
Between the embedded photodiode 50 and the ring-shaped
次に、グローバル型CMOSセンサ112の画素構造と撮像素子全体の構造について、電気回路で表現した図3と共に説明する。同図において、まず、画素はm行n列に画素敷き詰め領域61に配置されている。図3ではこれらm行n列の画素のうち、s行t列の一画素62を代表として等価回路で表現している。この画素62は、リング状ゲートMOSFET63と、フォトダイオード64と、転送ゲートMOSFET65とからなり、リング状ゲートMOSFET63のドレインがフォトダイオード64のn側端子とドレイン電極配線66(図2の52に相当)に接続され、転送ゲートMOSFET65のソースがフォトダイオード64のp側端子に接続され、ドレインがリング状ゲートMOSFET63のバックゲートに接続されている。
Next, the pixel structure of the
なお、上記のリング状ゲートMOSFET63は、図2(B)ではリング状ゲート電極45直下のソース近傍p型領域47をゲート領域とし、n+型のソース領域46及びn+型のドレイン領域48を有するnチャネルMOSFETである。また、上記の転送ゲートMOSFET65は、図2(B)では転送ゲート電極51直下のnウェル43をゲート領域、フォトダイオード50の埋め込みのp-型領域49をソース領域、ソース近傍p型領域47をドレインとするpチャネルMOSFETである。
In FIG. 2B, the ring-shaped gate MOSFET 63 has a p-
図3において、m行n列の各画素から1フレーム分の信号を読み出すために、まず読み出しを始める合図を出すフレームスタート信号を発生させる回路67がある。このフレームスタート信号は撮像素子の外から与えられてもよい。このフレームスタート信号は垂直シフトレジスタ68に供給される。垂直シフトレジスタ68は、m行n列の各画素のうちの何行目の画素を読み出すかの信号を出力する。
In FIG. 3, in order to read a signal for one frame from each pixel of m rows and n columns, there is a
各行の画素はリング状ゲート電極、転送ゲート電極、ドレイン電極の電位を制御する制御回路に接続されており、これらの制御回路は垂直レジスタ68の出力信号が供給される。例えば、s行目の各画素のリング状ゲート電極は、リング状ゲート電極配線69(図2の53に相当)を介してリング状ゲート電位制御回路70に接続され、各画素の転送ゲート電極は、転送ゲート電極配線71(図2の55に相当)を介して転送ゲート電位制御回路72に接続され、各画素のドレイン電極は、ドレイン電極配線66(図2の52に相当)を介してドレイン電位制御回路73に接続されている。上記の各制御回路70、72、73には垂直シフトレジスタ68の出力信号が供給される。
The pixels in each row are connected to a control circuit that controls the potentials of the ring-shaped gate electrode, transfer gate electrode, and drain electrode, and these control circuits are supplied with the output signal of the
画素62のリング状ゲートMOSFET63のソース電極は、ソース電極配線74(図2の54に相当)を介して2分岐され、一方はスイッチSW1を介してソース電極電位を制御するソース電位制御回路75に接続され、他方はスイッチSW2を介して信号読み出し回路76に接続されている。信号を読み出すときにはスイッチSW1をオフ、スイッチSW2をオンにし、ソース電位を制御する時にはスイッチSW1をオン、スイッチSW2をオフにする。信号は縦方向に出すので、ソース電極の配線方向は縦にする。
The source electrode of the ring-shaped gate MOSFET 63 of the pixel 62 is branched into two via a source electrode wiring 74 (corresponding to 54 in FIG. 2), one of which is supplied to a source
信号読み出し回路76は次のように構成されている。画素62の出力はリング状ゲートMOSFET63のソースから行われ、出力線74には負荷、例えば電流源77が繋がっている。従って、ソースフォロア回路となっている。電流源77にはキャパシタC1とキャパシタC2の各一端がスイッチsc1とスイッチsc2を介して繋がっている。他端が接地されているキャパシタC1、C2の各一端は、また差動アンプ78の反転入力端子と非反転入力端子に繋がっており、両キャパシタC1及びC2の電位差を差動アンプ78から出力するようになっている。
The
このような信号読み出し回路76はCDS回路(相関二重サンプリング回路)と呼ばれ、ここに描かれた方式以外にも種々の回路が提案されており、この回路に限るわけではない。信号読み出し回路76から出力された信号は、出力スイッチswtを介して出力される。同じ列にある出力スイッチswtは、水平シフトレジスタ79から出力される信号によりスイッチング制御される。
Such a
次に、図3に示すグローバル形CMOSセンサ112の駆動方法について、図4のタイミングチャートと共に説明する。まず、図4(1)に示す期間では、埋め込みのフォトダイオード(図2(A)の50、図3の64等)に光が入射し、光電変換効果により電子・ホール対が発生し、フォトダイオードの埋め込みp-型領域49にホールが蓄積される。このとき転送ゲート電極51の電位はドレイン電位Vddと同じになっており、転送ゲートMOSFET65はオフ状態である。これらの蓄積は、前フレームの読み出し操作が行われている時に同時に実行されている。
Next, a method for driving the
続く図4(2)に示す期間では、前フレームの読み出しが終了すると、同図(A)に示すように新しいフレームスタート信号が発信されて、次のフレームの読み出しが始まる。
最初に行うのは全画素一斉にフォトダイオード(図2(A)の50、図3の64等)からリング状ゲート電極(図2の45)のソース近傍p型領域(図2の47)にホールを転送することである。そのため、図4(B)に示すように転送ゲート電位制御回路72から出力される転送ゲート制御信号がVddからLow2に下がり、転送ゲート電極(図2の41)の電位がLow2となり、転送ゲートMOSFET65がオン状態になる。
In the subsequent period shown in FIG. 4 (2), when the reading of the previous frame is completed, a new frame start signal is transmitted as shown in FIG.
First, all the pixels are performed simultaneously from the photodiode (50 in FIG. 2A, 64 in FIG. 3) to the p-type region (47 in FIG. 2) near the source of the ring-shaped gate electrode (45 in FIG. 2). It is to transfer the hole. Therefore, as shown in FIG. 4B, the transfer gate control signal output from the transfer gate
このとき、リング状ゲート電位制御回路70により制御されるリング状ゲート電極配線69の電位は、図4(C)に示すように、LowからLow1になるが、Low2の方がLow1よりも大きい。Low1はLowと同じでもよい。最も簡便にはLow1=Low=0(V)に設定する。
At this time, the potential of the ring-shaped gate electrode wiring 69 controlled by the ring-shaped gate
一方、ソース電位制御回路75からスイッチSW1を介してソース電極配線74からリング状ゲートMOSFET63のソースに供給されるソース電位をはじめとする、全画素のソース電位は図4(D)に示すように電位S1に設定される。S1>Low1であり、これにより、リング状ゲートMOSFET63がオフのままであり、電流が流れないようにする。この結果、全画素のフォトダイオードに蓄積された電荷(ホール)が、対応する画素のリング状ゲート電極の下に一斉に転送される。
On the other hand, the source potential of all the pixels including the source potential supplied from the source
図2(B)に示すリング状ゲート電極45の下の領域で、ソース近傍p型領域47が最もポテンシャルが低いので、フォトダイオードに蓄積されていたホールはソース近傍p型領域47に達し、そこに蓄積される。ホールが蓄積される結果、ソース近傍p型領域47の電位が上昇する。
In the region below the ring-shaped
続いて、図4(3)に示す期間では、同図(B)に示すように転送ゲート電極が再びVddになり、転送ゲートMOSFET65がオフになる。これにより、フォトダイオード(図2(A)の50、図3の64等)では再び光電変換効果により電子・ホール対が発生し、フォトダイオードの埋め込みp-型領域49にホールが蓄積され始める。この蓄積動作は次の電荷転送時まで続けられる。
Subsequently, in the period shown in FIG. 4C, the transfer gate electrode becomes Vdd again and the
一方、読み出し操作は行単位で順番に行われるので、1行目〜(s−1)行目を読み出す期間(3)では、リング状ゲート電極の電位は図4(C)に示すようにLowの状態で、ソース近傍p型領域47にホールを蓄積したまま待機状態となる。ソース電位は他の行からの信号読み出しが行われている間、その画素からの信号の値により、様々な値をとり得る。また、リング状ゲート電極電位は行毎に様々な値をとり得るが、s行目ではLowに設定され、リング状ゲートMOSFET63がオフ状態である。
On the other hand, since the read operation is performed in units of rows, the potential of the ring-shaped gate electrode is low as shown in FIG. 4C in the period (3) in which the first to (s−1) th rows are read. In this state, a standby state is entered with holes accumulated in the p-
続く図4(4)〜(6)に示す期間では、画素の信号読み出しが行われる。s行目t列目の画素62について代表してこの信号読み出し動作について説明するに、まず、ソース近傍p型領域47にホールを蓄積した状態で、図4(E)に示す垂直シフトレジスタ68の出力信号が、同図(H)に示すようにローレベルである期間(4)において、リング状ゲート電位制御回路70からリング状ゲート電極配線69に出力される制御信号により、リング状ゲート電極45の電位を図4(K)に示すように、LowからVg1に上げる。
In the subsequent period shown in FIGS. 4 (4) to (6), pixel signal readout is performed. This signal readout operation will be described representatively for the pixel 62 in the s-th row and the t-th column. First, in the state where holes are accumulated in the p-
ここで、上記の電位Vg1は、前述した各電位Low、Low1、Vddとの間に
Low≦Low1≦Vg1≦Vdd (ただし、Low<Vdd)
なる不等式が成立する電位である。また、上記の期間(4)ではスイッチSW1が図4(I)に示すようにオフ、スイッチSW2が同図(J)に示すようにオン、スイッチsc1が同図(M)に示すようにオン、スイッチsc2が同図(N)に示すようにオフとされる。
Here, the potential Vg1 is between the potentials Low, Low1, and Vdd described above.
Low ≦ Low1 ≦ Vg1 ≦ Vdd (where Low <Vdd)
Is an electric potential that holds the inequality. In the period (4), the switch SW1 is turned off as shown in FIG. 4I, the switch SW2 is turned on as shown in FIG. 4J, and the switch sc1 is turned on as shown in FIG. The switch sc2 is turned off as shown in FIG.
この結果、リング状ゲートMOSFET63のソースに接続されたソースフォロア回路が働き、リング状ゲートMOSFET63のソース電位は、図4(L)に示すように期間(4)ではS2(=Vg1−Vth1)となる。ここで、Vth1とはバックゲート(ソース近傍p型領域47)にホールがある状態での、リング状ゲートMOSFET63のしきい値電圧である。このソース電位S2がオンとされているスイッチsc1を通してキャパシタC1に記憶される。
As a result, the source follower circuit connected to the source of the ring-shaped gate MOSFET 63 works, and the source potential of the ring-shaped gate MOSFET 63 is S2 (= Vg1-Vth1) in the period (4) as shown in FIG. Become. Here, Vth1 is a threshold voltage of the ring-shaped gate MOSFET 63 in a state in which there is a hole in the back gate (p-
続く図4(5)に示す期間では、リング状ゲート電位制御回路70からリング状ゲート電極配線69に出力される制御信号により、リング状ゲート電極45の電位を図4(K)に示すようにHigh1に上げると同時に、同図(I)、(J)に示すようにスイッチSW1をオン、スイッチSW2をオフとすると共に、ソース電位制御回路75から出力されるソース電位を同図(L)に示すようにHighsに上げる。ここで、High1、Highs>Low1である。
In the subsequent period shown in FIG. 4 (5), the potential of the ring-shaped
上記の電位High1及びHighsの値は同じであっても異なっていてもよいが、設計の簡単のためにはHigh1、Highs≦Vddが望ましい。簡便な設定では、High1=Highs=Vddとする。また、リング状ゲートMOSFET63がオンして電流が流れないような電位設定にすることが望ましい。この結果、ソース近傍p型領域47のポテンシャルが上昇し、nウェル43のバリアを越えてホールがエピタキシャル層42に排出される(リセット)。
The values of the potentials High1 and Highs may be the same or different, but High1 and Highs ≦ Vdd are desirable for simplicity of design. In a simple setting, High1 = Highs = Vdd. Further, it is desirable to set the potential so that the ring-shaped gate MOSFET 63 is turned on and no current flows. As a result, the potential of the p-
続く図4(6)に示す期間では、再び前記期間(4)と同じ信号読み出し状態にする。
ただし、期間(4)とは異なり、図4(M)、(N)に示すように、スイッチsc1はオフ、スイッチsc2はオンとする。リング状ゲート電極は図4(K)に示すように期間(4)と同じVg1とする。しかし、この期間(6)では直前の期間(5)でホールが基板に排出されていて、ソース近傍p型領域47にはホールが存在しないので、リング状ゲートMOSFET63のソース電位は、図4(L)に示すように期間(6)ではS0(=Vg1−Vth0)となる。ここでVth0は、バックゲート(ソース近傍p型領域47)にホールがない状態でのリング状ゲートMOSFET63のしきい値電圧である。
In the subsequent period shown in FIG. 4 (6), the same signal readout state as in the period (4) is set again.
However, unlike the period (4), as shown in FIGS. 4M and 4N, the switch sc1 is turned off and the switch sc2 is turned on. The ring-shaped gate electrode is set to Vg1 which is the same as that in the period (4) as shown in FIG. However, in this period (6), holes are discharged to the substrate in the immediately preceding period (5), and no holes are present in the p-
このソース電位S0はオンとされたスイッチsc2を介してキャパシタC2に記憶される。差動アンプ78はキャパシタC1とC2の電位差を出力する。すなわち、差動アンプ78は(Vth0−Vth1)を出力する。この出力値(Vth0−Vth1)は、ホール電荷によるしきい値変化分である。その後、水平シフトレジスタ79から出力される図4(F)に示すパルスのうち、同図(O)に示すt列目の出力パルスに基づき、図3の出力スイッチswtがオンとされ、このswtのオン期間に図4(P)にハッチングにより模式的に示すように、差動アンプ78からのホール電荷によるしきい値変化分が画素62の出力信号Voutとしてセンサ外へ出力される。
The source potential S0 is stored in the capacitor C2 through the switch sc2 that is turned on. The differential amplifier 78 outputs the potential difference between the capacitors C1 and C2. That is, the differential amplifier 78 outputs (Vth0−Vth1). This output value (Vth0-Vth1) is a change in threshold value due to hole charge. Thereafter, among the pulses shown in FIG. 4F output from the
続いて、図4に(7)で示す期間では、再びリング状ゲート電極45の電位を図4(B)に示すようにLowにし、ソース近傍p型領域47にはホールがない状態で、全ての行の信号処理が終了するまで(s+1行〜n行の画素の読み出しが終了するまで)待機する。これらの読み出し期間中、フォトダイオード64では光電変換効果によるホールの蓄積が進行している。その後、前記期間(1)に戻って、ホールの転送から繰り返す。これにより、各画素から図4(G)に示す出力信号が読み出される。すべての画素から信号を読み出すと、再び次のフレームが開始される。
Subsequently, in the period indicated by (7) in FIG. 4, the potential of the ring-shaped
上記の図2(A)、(B)に示す構成の固体撮像素子は、リング状のゲート電極45を持つリング状ゲートMOSFET63が増幅用MOSFETであり、図3に示したように各画素内に増幅用MOSFETを持つという意味で、CMOSセンサの一種である。そして、このCMOSセンサは、フォトダイオードに蓄積された電荷(ホール)が、対応する画素のリング状ゲート電極の下のソース近傍p型領域47に一斉に転送されるようにすることで、グローバルシャッタを実現している。
2A and 2B, the ring-shaped gate MOSFET 63 having the ring-shaped
なお、図4の期間(5)のリセット時のソース電極配線74の電位供給はソース電位制御回路75から供給する以外の方法もある。上記期間(5)でSW1、SW2をともにオフとして、ソース電極配線をフローティングにする。ここでリング状ゲート電極配線69の電位をHigh1とするとリング状ゲートMOSFET63がオン状態となり、ソース電位にドレインから電流が供給され、ソース電極電位が上昇する。この結果ソース近傍p型領域47のポテンシャルが持ち上げられ、nウェル43のバリアを越えて、ホールがp型エピタキシャル層42に排出される(リセット)。ホールが完全に排出されたときのソース電極電位は、High1−Vth0になることができ、チップ面積を減らすことができる。
Note that there is a method other than the supply of the potential of the
つまり、従来のチップと同面積の場合、このグローバル型CMOSセンサのチップは、電荷を蓄積するフォトダイオードの面積を大きくできる。フォトダイオードの面積が大きくなると、蓄積する信号量が増えてダイナミックレンジが広くなる。従って、トンネル前後の地点や逆光の場所などの明暗差の大きい被写体や、悪天候、薄暮や夜間に被写体をこのグローバル型CMOSセンサ112で撮影した場合、従来の車載カメラ装置のローリング型CMOSセンサに比べて十分なダイナミックレンジの撮影信号が得られるため、被写体の撮影画像を従来に比べて明るく表示でき正確に認識させることができる。
That is, in the case of the same area as that of the conventional chip, this global CMOS sensor chip can increase the area of the photodiode that accumulates charges. As the area of the photodiode increases, the amount of accumulated signal increases and the dynamic range becomes wider. Therefore, when a subject with a large difference in brightness, such as a point before and after a tunnel or a place of backlight, or a subject is photographed with this global
また、この構造のグローバルシャッタ型CMOSセンサ112は、図2〜図4と共に説明したように、露光は各ライン毎にタイミングがずれることなく同一の1フレーム期間で行われ、一定期間の露光後、グローバルシャッタ型CMOSセンサ内の転送ゲート(図3の転送ゲートMOSFET65等)により、全画素の電荷が電荷転送期間のタイミングで読み出し回路に一斉に転送され、その後、読み出し回路により読み出し期間内で、順次各画素からの信号が読み出される。このことにより、高速で移動する自動車から自動車外部の風景などの被写体を撮像した場合でも、撮像画像に画像歪みは殆ど発生しないため、メカニカルシャッタは不要であり、カメラ110を従来の構成に比べて安価で小型な構成とすることができる。また、このグローバル型CMOSセンサ112は、消費電力に関しては、100万画素の事例で、CCDが831mWに対して350mWであり、約3分の1に消費電力を低減できる。
In the global shutter
再び図1に戻って説明する。レコーダ120は、ガンマ補正等の所定の映像処理を行って映像信号を生成する信号処理回路121と、記録媒体に信号処理回路121からの映像信号を所定のフォーマットで記録したり、記録媒体に記録された信号を所定の記録フォーマットから映像信号に復元させて信号処理回路121へ出力する信号記録再生回路122と、ディスプレイ130と接続される出力端子123とから大略構成されている。信号処理回路121で生成された映像信号は出力端子123を介してディスプレイ130へ出力される。
Returning again to FIG. The
ディスプレイ130は、入力映像信号に対して表示に適した信号処理を行う表示処理部131と、表示処理部131からの映像信号の画像を表示する表示画面(表示部)132とから大略構成されている。表示画面132は、画面枠上部133aと画面枠下部133bとで、後述するように、各々所定の画像を表示する。ディスプレイ130は、その表示画面132が、運転者が運転中でも見える位置に設置されている。
The
マップナビ140は地図装置141に蓄積されている地図の上面図の情報を、必要に応じてディスプレイ130に出力し、ディスプレイ130内の所定の処理部(表示処理部131でもよい)を介して画面枠下部133bにその地図の上面図の情報を表示させる。
The
本実施の形態では、予め設定した地点(指定地点)に自動車100が移動してくると、その地点の地図の上面図の画像上で自動車100の位置のフラッシュ(瞬間)表示が行われ、運転者に指定地点に近付いたことの注意を促し、経路選択をする指定地点近傍に自動車100が接近した時に、往路走行時に撮影した指定地点の周辺画像を画面枠上部133aに表示して運転者に実風景と対比を行わせることで運転支援を行う。本実施の形態では、往路走行時の撮影画像を復路走行時の運転支援に有効活用するものである。
In the present embodiment, when the
次に、本実施の形態による運転支援過程について図5の説明図と共に説明する。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図5において、同図(B)に示すように自動車100の屋根の後部に搭載されたカメラ110は、自動車100の走行中にその走行方向と逆向き(自動車後方)の実風景200を撮影する。被写体の実風景200は、図5(A)に示すように、X地点の交差点(以下、「X交差点」という)210付近とY地点のトンネル(以下、「Yトンネル」という)202などで構成されている。また、X交差点210には、図5(A)に示すように、X交差点210を図中、左から右方向へ高速で移動する他の自動車211cがあり、その自動車211cの左後方に信号機211sと、左側に交通標識211tが存在する。X交差点210通過後、自動車100が所定速度で1分以内に通過する地点がYトンネル202である。
Next, the driving support process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those in FIG. In FIG. 5, as shown in FIG. 5B, the
この場合の自動車100に搭載されたディスプレイ130には、図5(C)に示すように、表示画面132の画面枠上部133aには、図5(A)に示す実風景200を撮影した画像がモニタ表示され、表示画面132の画面枠下部133bには、地図装置141からの地図の上面図情報が、現在の自動車100の走行位置と共に表示される。
In the
本実施の形態では、上記のようにレコーダ120により記録媒体に記録した撮影画像を再生して得た再生撮影画像と、マップナビ140から得た画像情報とに基づいて運転支援を行う。従って、例えば、自動車100がX交差点210からYトンネル202方向へ走行中にYトンネル202の進入直後で運転者がカメラ110で図5(A)に示す実風景200を撮影して、レコーダ120により記録媒体に記録させておく。その後今度は上記とは逆方向に自動車100がYトンネル202からX交差点210へ進入する直前の例えばYトンネル202内を走行中に、運転者はレコーダ120の再生操作を行い、記録媒体に記録しておいた図5(A)の実風景200の撮影画像を再生して、図5(C)に示すように、画面枠上部133aに、X交差点210と、信号機201sと、交通標識201tと、走行中の自動車211cとトンネル枠202aの再生画像を表示させる。
In the present embodiment, driving support is performed based on the reproduced captured image obtained by reproducing the captured image recorded on the recording medium by the
また、このレコーダ120の再生操作と連携してマップナビ140が起動され、マップナビ140の地図装置141に蓄積されていた地図の上面図情報のうち、起動時点における緯度及び経度付近の地図の上面図情報と自動車100の現時点の走行位置を示す画像情報とをディスプレイ130へ出力する。これにより、図5(C)に示すように、ディスプレイ130はその画面枠下部133bに、Yトンネル202の枠202aその他のX交差点付近の地図の上面図情報と、自動車100の現在の走行位置を示す画像100aを表示する。自動車100の現在の走行位置は、マップナビ140等により例えば公知のGPS(Global Positioning System:全地球測位システム)を利用して取得することができる。
Also, the
そして、自動車100の運転者は、図5(C)に示す画面枠上部133aの過去の実風景200の再生画像と、画面枠下部133bの現在の自動車位置を示した周辺地図とを、経路選択地点であるX交差点210に自動車100が進入するより前にそれらを対比することで、心にゆとりをもって経路選択を適切に判断することができる。
Then, the driver of the
なお、図5では分かり易くするためカメラ110は本実施の形態の運転支援装置が搭載されている自動車100の屋根に設置されているが、これに限定されるものではなく、自動車100の後方を撮像できればその設置位置はどこでもよく、よってカメラ110の設置位置は例えば自動車100の車内の後部座席の後方などに設けるようにしてもよい。
In FIG. 5, for easy understanding, the
次に、往路の撮影情報を復路に活用する本実施の形態による運転支援過程について更に詳細に説明する。本実施の形態の運転支援過程の特長は目的地からの帰り道(復路)に、経路の選択や自動車の誘導を支援することである。復路は、往路で辿った経路を逆方向に走行する。つまり、往路で記録した風景画像を逆転再生した連続画像は、復路の道案内になる。運転支援装置(カーナビ)において、行く道(往路)で撮影した風景画像を、帰り道(復路)の道案内に活用した事例はない。 Next, the driving support process according to the present embodiment in which the shooting information of the forward path is used for the return path will be described in more detail. The feature of the driving support process of the present embodiment is that it supports route selection and vehicle guidance on the way back from the destination. The return route travels in the opposite direction on the route followed on the outward route. That is, a continuous image obtained by reversing and reproducing the landscape image recorded on the outward route becomes the route guidance on the return route. In the driving assistance device (car navigation system), there is no example in which a landscape image taken on the way to go (outward) is used for route guidance on the way home (return).
図6(A)は図1の実施の形態の運転支援装置を搭載した自動車100の出発地点201から目的地点203までの往路の全行程と通過時間の一例を示し、同図(B)は上記自動車100の目的地点203から出発地点201までの復路の全行程と通過時間の一例を示す。図6(A)、(B)に示すように、出発地点201と目的地点203との間には、X地点の交差点(X交差点)、Y地点のトンネル(Yトンネル)202、Z地点の郵便局204が存在する。
FIG. 6 (A) shows an example of the total travel of the forward path from the starting point 201 to the destination point 203 and the passing time of the
まず、往路での本実施の形態の動作について、自動車と風景の位置関係、ディスプレイ130の画面枠上部133aの風景画像、画面枠下部133bの地図上の位置情報の画像などと共に説明する。図6(A)において、出発地点201を17時丁度に出発した自動車100は、17時29分にX交差点を通過し、その際カメラ110によりX交差点付近の風景212を撮影して、レコーダ120によりその風景画像212Fを記録媒体に記録する。
First, the operation of the present embodiment on the outbound path will be described together with the positional relationship between the car and the landscape, the landscape image of the screen frame
続いて、図6(A)に示すように、自動車100は直後の17時30分にYトンネル202に進入する。自動車100がYトンネル202内の入口付近のY1地点にいる時の、自動車100とYトンネル202の周辺の位置関係は、図7に示すように、自動車100の進行方向のYトンネル202の外側にはZ地点の郵便局204が存在し、自動車100の後方のYトンネル202の外側にはX地点の風景が見える。このとき、運転者は、自動車100の後方のYトンネル202の外側のX交差点の図6(A)に示す風景213をカメラ110で撮影して、レコーダ120によりその風景画像213Fを記録媒体に記録する。この風景画像213Fは、復路での経路選択において重要になる。
Subsequently, as shown in FIG. 6A, the
図8は上記の風景画像213Fの詳細を示す図である。図8に示すように、この風景画像213Fは、Yトンネル202の中のY1地点からYトンネル202の外側を撮影した画像であるので、手前のYトンネル202の枠202aが撮像される。また、このYトンネル枠202aの奥行きに、X交差点の風景が捉えられている。このX交差点の風景は、左上方に信号機211s、右方に交通標識211t、下方にX交差点を左から右方向へ横断中の自動車211cからなる。なお、この風景画像213Fは、レコーダ120により記録媒体に記録されると同時に、ディスプレイ130の画面枠上部133aにも表示される。
FIG. 8 shows the details of the
また、この時、ディスプレイ130の画面枠下部133bには、図9に示す画像が表示される。同図に示す画像は、往路のY1地点における自動車100の位置を示す上面図の画像であり、自動車100がX交差点を通過後、Yトンネル内のY1地点に位置しており、Z地点の郵便局204の方向へ道路205上を走行している画像である。自動車100の位置は矩形の画像100aで模式的に示されている。
At this time, the image shown in FIG. 9 is displayed on the screen frame
続いて、自動車100は図6(A)に示すように17時31分にYトンネル202を抜けた直後に、Z地点の郵便局204の前を通過し、その際カメラ110によりZ地点付近の風景214を撮影して、レコーダ120によりその風景画像214Fを記録媒体に記録する。そして、自動車100は29分後の18時丁度に、目的地点203に到着する。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (A), the
なお、上記の記録される各地点の風景画像212F、213F、214Fは、自動車100に搭載したカメラ110で撮影された、自動車100の後方方向の撮影画像である。この自動車100の後方方向をカメラ110で撮影する点は、本実施の形態の運転支援過程において最も特長がある。同時に、撮影した画像はリアルタイムで、レコーダ120により記録媒体に記録される。これらの記録媒体に記録された往路の後方撮影した画像を、復路において、経路の選択や自動車の誘導に活用し、運転支援情報として役立てる。
Note that the
次に、復路での動作について説明する。図6(B)において、目的地地点203に1時間滞在したと仮定すると、自動車100は19時丁度に目的地点203を出発する。出発して29分経過後の19時29分に、自動車100はZ地点の郵便局204の前を通過する。続いて、自動車100は、Yトンネル202に入り、19時30分にYトンネル202のX交差点側入口地点に達し、更に19時31分にYトンネル202を脱出した直後に、X交差点に到達する。自動車100はX交差点通過後29分間走行し、出発地点201に20時丁度に帰着する。
Next, the operation on the return path will be described. In FIG. 6B, assuming that the vehicle stays at the destination point 203 for 1 hour, the
この復路の各地点において、自動車100に搭載されたディスプレイ130で、記録媒体に記録された風景画像を再生表示できる。例えば、郵便局204の前のZ地点で、往路で記録された郵便局建物の風景画像214Fが、再生画像214Rとして表示される。また、Yトンネル200のY地点で、記録された風景画像213Fが、再生画像213Rとして表示される。更に、X交差点で記録された風景画像212Fが、再生画像212Rとして表示される。
At each point on the return path, the landscape image recorded on the recording medium can be reproduced and displayed on the
このように、往路で撮影記録した風景画像212F、213F、214Fを、復路において、時間軸上で逆転した再生を行うことにより、運転者は再生画像214R、213R、212Rの順で各々の地点での風景を確認できる。これは往路で撮影記録した風景画像を、帰り道(復路)経路の選択や自動車誘導の判断に役立てるためである。経路を選択する地点より事前に、運転者が予め経路選択位置での風景画像を視覚的に認知する(視認する)ことは重要である。
As described above, the
次に、本実施の形態による復路での経路選択や自動車の誘導に役立てる運転支援動作について更に詳細に説明する。図6(B)に示す復路のX交差点で経路選択を行う場合、X交差点地点で経路の選択を間違えないために、X交差点を通過する19時31分より前に、運転者がそのX交差点地点の風景画像を予め視認することは重要である。X交差点を通過する19時31分より例えば2分前の19時29分には、自動車100はZ地点の郵便局204の前を通過する。
Next, the driving support operation useful for route selection and vehicle guidance on the return route according to the present embodiment will be described in more detail. When making a route selection at the X intersection on the return route shown in FIG. 6B, in order not to make a mistake in the selection of the route at the X intersection, the driver must make an X intersection before 19:31 passing the X intersection. It is important to view the scenery image of the spot in advance. For example, at 19:29, two minutes before 19:31 passing the X intersection, the
そこで、このZ地点を通過する時に、運転者は運転支援装置を使用して、2分後の19時31分に通過する予定地点の風景画像をレコーダ120にて再生し、X交差点付近の風景画像213Rをディスプレイ130の画面枠上部133aに予告表示する。これにより自動車100の運転者は、2分後に通過する予定の風景画像213Rを視認することができる。
Therefore, when passing through this Z point, the driver uses the driving support device to reproduce the landscape image of the planned point passing at 19:31 two minutes later on the
図10(A)は上記の風景画像213Rの詳細を示す図である。図10(A)に示すように、この風景画像213Rは、レコーダ120により記録媒体に記録した図8に示した風景画像213Fをレコーダ120により再生した再生画像であり、Yトンネル202の枠202a、信号機211s、交通標識211t、X交差点を左から右方向へ横断中の自動車211cからなる画像がディスプレイ130の画面枠上部133aに予告表示される。この再生風景画像213Rは、前述したグローバル型CMOSセンサ112で撮影した画像であるため、歪が無く鮮明な画像である。
FIG. 10A shows the details of the
また、図10(A)及び(B)に示すように、ディスプレイ130の画面枠上部133aに上記の風景画像213Rが予告表示されている時、レコーダ120の再生操作に連携してマップナビ140が起動されることにより、マップナビ140内の地図装置141からの画像情報がディスプレイ130に供給され、その画面枠下部133bには、図10(B)及び図11に示すような地図の上面図と自動車位置を示す画像が表示される。図10(B)の画面枠下部133bの画像は、復路のZ地点における自動車100の位置を示す上面図の画像であり、自動車100の位置が矩形の画像100bで示されており、また、図11はYトンネル202に進入する直前のX交差点の方向へ郵便局204の前にある道路206上のZ地点を自動車100が100bで示すように走行していることを示す地図の上面図の画像である。すなわち、この上面図の画像は、現在の自動車位置とこれから通過、走行する地点の関係を地図として表している。
Also, as shown in FIGS. 10A and 10B, when the above-mentioned
このZ地点は、自動車100が復路において図6(B)に示したようにX交差点に進入する2分前の郵便局204の前の地点であり、このとき図10に示すトンネル枠と交差点の画像をディスプレイ130の画面枠上部133aに表示し、かつ、画面枠下部133bにそのときの図11に示す地図上の画像を表示することで、運転者はこれらの画像を視覚認識することにより、来るべきX交差点での経路選択において心の準備ができる。なお、画像の表示とともに経路選択の予告を音声により行う場合もある。
This point Z is a point in front of the
続いて、自動車100が1分後の19時30分でYトンネル202内のY1地点に進行した場合において、運転支援装置は再度図10(A)に示すトンネル枠と交差点の再生風景画像213Rをディスプレイ130の画面枠上部133aに表示し、かつ、画面枠下部133bにそのときの地図上の画像を表示する。その結果、運転者は再びトンネル枠と交差点の画像を視認することができる。これにより、運転者は、再生風景画像213Rと実際のX交差点の風景(実風景)を対比することで、それらの対比結果に基づいて、運転者は余裕を持ってX交差点での経路選択を行い、自動車を誘導することができる。
Subsequently, when the
このように、復路において、図12に100Aで示す自動車100がZ地点を走行している時に、運転者は画面枠上部133aに表示される経路選択しようとするX交差点付近の再生画像213Rと、画面枠下部133bに表示されるその地点での地図の上面図情報を同時に視認することにより、経路選択地点と現在地点の位置関係を余裕を持って把握でき、その後100Bで示す自動車100がYトンネル202内のY1地点を走行している時にX交差点付近の再生画像213Rを再度確認表示させて、X交差点付近の実風景と対比させることで、運転者は安心して運転し余裕のある判断操作が行え、正確な自動車100の誘導が可能となる。更に経路選択の誤り、道路標識の見落とし、不測の事態の遭遇などを防止できる。
In this way, when the
また、上記の実施の形態のように、暗いYトンネル202内から撮影したYトンネル202の外部の明暗差のある風景画像をカメラ110で撮影した場合、その風景画像はYトンネル202の外側の明るさとYトンネル202内の暗さとの明暗差があるため、撮影画像を明確に視認できるようにするためには、カメラ110の撮像素子の性能は、広いダイナミックレンジが必要である。本実施の形態では、カメラ110には従来のローリング型CMOSセンサよりもダイナミックレンジの広いグローバル型CMOSセンサ112を使用しているため、従来に比べて明暗差のある風景の撮像に優れており、更に、高速で移動している自動車100から風景などを撮像しても、その撮影画像は、変形歪み、焦点ズレは殆どないから、ティスプレイ130の画面枠上部133aで表示される撮影画像は、従来に比べて明るく、かつ、鮮明に表示され、よって確実な経路選択や標識遵守などの運転支援を行わせることができる。
Further, as in the above-described embodiment, when a landscape image with a contrast difference outside the
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば運転支援装置による動作を手動でオン/オフさせるマニュアルモードと、自動でオン/オフさせるオートモードとを設けるようにしてもよい。オートモードのときには、往路走行時にマップナビ140で取得した指定地点の場所の緯度及び経度と、その指定地点での撮影画像の記録媒体の記録場所とをリンクさせて例えばマップナビ140内又は外部に設けたメモリに記憶させておき、復路走行時にマップナビ140で取得した復路走行中の自動車の緯度及び経度が上記メモリに記憶させた緯度及び経度が示す指定地点よりも所定距離前の地点に達したかどうかを監視し、所定時間前の地点に達した時に自動的にレコーダ120を再生モードとしてメモリに記憶されている記録場所から記録媒体の再生を開始して、その再生撮影画像をディスプレイ130の画面枠上部133aに表示させると共に、その地点のマップナビ140で取得した地図の上面図情報及び自動車の位置情報とを表示させる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, a manual mode for manually turning on / off the operation by the driving support device and an auto mode for automatically turning on / off may be provided. Good. In the auto mode, the latitude and longitude of the location of the designated point acquired by the
これにより、オートモードでは運転者が運転支援装置の操作をし忘れていても自動的にディスプレイ130に画像が表示されて運転支援に供することができる。また、経路選択したい指定地点が道路が入り組んでいるなどの複雑な地点では、マニュアルモードに設定して、運転支援を希望する指定地点に進入する直前で運転者が運転支援装置を動作させることで、運転者の意に沿った運転支援を行わせることができる。
Thereby, in the auto mode, even if the driver forgets to operate the driving support device, the image is automatically displayed on the
110 カメラ
112 グローバルシャッタ型CMOSエリアセンサ(グローバル型CMOSセンサ)
120 レコーダ
121 信号処理回路
122 信号記録再生回路
130ディスプレイ
131 表示処理部
132 表示画面
133a 画面枠上部
133b 画面枠下部
140 マップナビ
141 地図装置
200 実風景被写体
201 出発地点
202 Y地点のトンネル(Yトンネル)
203 目的地点
210 X地点の交差点(X交差点)
212F、213F、214F 往路の記録画像
212R、213R、214R 復路の再生画像
110
DESCRIPTION OF
203 Destination point 210 X point intersection (X intersection)
212F, 213F, 214F
Claims (3)
前記被写体の光学像を複数の全画素の光電変換領域に同時に露光して光電変換して得た電荷を全画素に蓄積した後、露光期間に蓄積した前記電荷を各画素から前記映像信号として順次出力する、前記固体撮像素子としてのグローバルシャッタ型CMOSエリアセンサにより、前記自動車の往路走行中に該自動車の後方の予め指定した1又は2以上の指定地点の被写体を撮影する車載カメラ装置と、
前記グローバルシャッタ型CMOSエリアセンサにより撮影された前記指定地点の被写体の映像信号に対して、所定の信号処理を行って映像信号を出力する共に、前記信号処理を行った映像信号を記録媒体に記録し再生する記録再生手段と、
少なくとも前記自動車が現在走行している走行地点と、前記指定地点との間の道路地図情報を前記走行地点及び指定地点の各画像情報と共に生成する地図情報生成手段と、
前記記録再生手段からの前記映像信号の画像を第1の領域に表示すると共に、前記地図情報生成手段で生成された前記道路地図情報及び前記走行地点及び指定地点の各画像情報を第2の領域に表示する表示手段と、
前記自動車が前記往路とは逆方向の復路走行中の、前記指定地点に到る手前の地点走行時に、前記車載カメラ装置により撮影した該指定地点の被写体画像を前記記録再生手段により前記記録媒体から再生して前記表示手段の前記第1の領域に表示させると共に、前記地図情報生成手段で生成された前記指定地点付近の前記道路地図情報と前記自動車の走行地点の画像情報を前記表示手段の前記第2の領域に表示する制御手段と
を有し、前記表示手段の前記第1及び第2の領域に表示する画像により往路の撮影情報に基づいて復路における運転支援を行うことを特徴とする車載カメラ装置を用いた運転支援装置。 The vehicle is mounted on a vehicle, and a subject behind the vehicle outside the vehicle and in the direction opposite to the traveling direction is imaged by a solid-state image sensor, and driving assistance is performed using at least a video signal output from the solid-state image sensor. A driving support device using an in-vehicle camera device to perform,
Charges obtained by photoelectric exposure by simultaneously exposing the optical image of the subject to the photoelectric conversion regions of all the pixels are accumulated in all the pixels, and then the charges accumulated during the exposure period are sequentially transmitted from each pixel as the video signal. An in-vehicle camera device that captures an object at one or more designated points in the rear of the vehicle during the forward travel of the vehicle by a global shutter type CMOS area sensor as the solid-state imaging device that outputs,
Predetermined signal processing is performed on the video signal of the subject at the designated point imaged by the global shutter type CMOS area sensor, and the video signal is output to the recording medium and recorded on the recording medium. Recording and reproducing means for reproducing
Map information generating means for generating road map information between at least a travel point where the vehicle is currently traveling and the designated point together with image information of the travel point and the designated point;
The image of the video signal from the recording / reproducing means is displayed in the first area, and the road map information generated by the map information generating means and the image information of the travel point and the designated point are displayed in the second area. Display means for displaying on,
When the vehicle is traveling in a backward direction opposite to the forward path, the subject image of the designated point photographed by the in-vehicle camera device is taken from the recording medium by the recording / reproducing means when traveling on a point just before reaching the designated point. Reproducing and displaying in the first area of the display means, the road map information in the vicinity of the designated point generated by the map information generation means and image information of the driving point of the car are displayed on the display means. Control means for displaying in the second area, and driving support in the return path is performed based on the imaging information of the forward path by the images displayed in the first and second areas of the display means. A driving support device using a camera device.
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