JP2009150843A - Lens abnormality self-diagnosis method, imaging device, lens abnormality self-diagnosis system, and vehicle - Google Patents

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Chihiro Hiraiwa
千尋 平岩
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens abnormality self-diagnosis system performing a self-diagnosis of lens abnormality using an MTF value concerning a plurality of incident angles and vehicles equipped with the lens abnormality self-diagnosis system. <P>SOLUTION: In an obstacle detection system comprising: an infrared radiation imaging device 1 having a group of infrared radiation lenses 11 and an infrared radiation imaging section 13; and an image processing device, the infrared radiation imaging device 1 includes a shielding member 14b having a part of light transmitting portion, a light source 14a irradiating the shielding member 14b with light, a collimator lens 14c making the light passing through the shielding member 14b into approximately parallel light to enter the group of infrared radiation lenses 11, and a piezo-electric element 20 changing the incidence angle of the light approximately parallel to the optical axis L of the group of infrared radiation lenses 11; the image processing device includes a means calculating the MTF value of the group of infrared radiation lenses 11 based on a pick-up image obtained by the imaging of the infrared radiation imaging section 13 and a means diagnosing existence or nonexistence of abnormality of the group of infrared radiation lenses 11. In addition, a vehicle is equipped with the obstacle detection system. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズのMTF(MTF:Modulation Transfer Function)値に基づいてレンズ異常の有無を自己診断するレンズ異常自己診断方法、該レンズ異常自己診断方法を実施する撮像装置及びレンズ異常自己診断システム、並びに該撮像装置及びレンズ異常自己診断システムを備えた車両に関する。   The present invention relates to a lens abnormality self-diagnosis method for self-diagnosis of the presence or absence of a lens abnormality based on an MTF (MTF: Modulation Transfer Function) value of the lens, an imaging apparatus and a lens abnormality self-diagnosis system for performing the lens abnormality self-diagnosis method, The present invention also relates to a vehicle including the imaging apparatus and the lens abnormality self-diagnosis system.

自動車に搭載された撮像装置及び画像処理装置からなる自動車安全システム、例えばナイトビジョンシステム、プリクラッシュセーフティシステム等が実用化されている。自動車安全システムに使用される撮像装置は、高い信頼性が要求されている。このため、出荷前に撮像装置の各種信頼性試験を行い、その高い信頼性を保障している。
例えば、赤外線レンズの光学特性を示す指標の一つとして、MTFが用いられている。MTFは、例えば正弦波パターンのような周期的構造を有するチャートを被検体としての赤外線レンズで撮像し、撮像して得たチャートの像のコントラスト変化を空間周波数の関数で表したものである。MTFを参照することによって赤外線レンズの異常の有無を診断することができる。
また、赤外線撮像素子異常の自己診断を、部品製造時に行うことができる赤外線検出器が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2005−98872号公報
An automobile safety system including an imaging device and an image processing device mounted on an automobile, such as a night vision system and a pre-crash safety system, has been put into practical use. An image pickup apparatus used for an automobile safety system is required to have high reliability. For this reason, various reliability tests of the image pickup apparatus are performed before shipment to ensure high reliability.
For example, MTF is used as one index indicating the optical characteristics of an infrared lens. The MTF is obtained by imaging a chart having a periodic structure such as a sine wave pattern with an infrared lens as a subject, and expressing the change in contrast of the chart image obtained by imaging as a function of spatial frequency. The presence or absence of abnormality of the infrared lens can be diagnosed by referring to the MTF.
In addition, an infrared detector that can perform self-diagnosis of an infrared imaging element abnormality at the time of component manufacture has been proposed (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-98872

しかしながら、車両に搭載された撮像装置のレンズ及び赤外線撮像素子は、熱、振動、水分、飛散物等の厳しい環境下に晒されており、出荷前検査時においては正常であっても、自動車安全システム使用時に不具合、故障等が生じる可能性があり、特にレンズ異常の自己診断は特許文献1に係る赤外線検出器においても行うことはできない。   However, the lens and infrared image sensor of the imaging device mounted on the vehicle are exposed to harsh environments such as heat, vibration, moisture, and scattered matter. There is a possibility that a malfunction or failure may occur during use of the system. In particular, the self-diagnosis of the lens abnormality cannot be performed by the infrared detector according to Patent Document 1.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、レンズの汚れ、ひび、傷、コーティングの剥離等によるレンズの異常の有無を、複数の入射角度に関するMTF値を用いて自己診断することができるレンズ異常自己診断方法、該レンズ異常自己診断方法を実施する撮像装置及びレンズ異常自己診断システム、並びに該撮像装置及びレンズ異常自己診断システムを備えた車両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 it is possible to self-diagnose the presence / absence of lens abnormality due to dirt, cracks, scratches, peeling of a coating, and the like using MTF values related to a plurality of incident angles. An object of the present invention is to provide a lens abnormality self-diagnosis method, an imaging device and a lens abnormality self-diagnosis system that implement the lens abnormality self-diagnosis method, and a vehicle including the imaging device and the lens abnormality self-diagnosis system.

第1発明に係るレンズ異常自己診断方法は、レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置のレンズ異常自己診断方法であって、前記レンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのMTF値を入射角度毎に算出し、算出したMTF値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断することを特徴とする。   A lens abnormality self-diagnosis method according to a first aspect of the present invention is a lens abnormality self-diagnosis method for an imaging apparatus having an imaging unit that captures an image obtained by condensing a lens and the lens, and a plurality of incident angles on the lens The MTF value of the lens is calculated for each incident angle based on the gradation value of each of the plurality of pixels constituting the captured image obtained by causing the image capturing unit to capture substantially parallel light separately from each other, and the calculated MTF The presence or absence of abnormality of the lens is diagnosed based on the value.

第2発明に係る撮像装置は、レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を備える撮像装置であって、前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのMTF値を算出する算出手段と、該算出手段が算出したMTF値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段と、前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段とを備えることを特徴とする。   An image pickup apparatus according to a second aspect of the present invention is an image pickup apparatus including a lens and an image pickup unit that picks up an image obtained by condensing with the lens, and an irradiating unit that makes substantially parallel light incident on the lens, and the image pickup unit Calculating means for calculating the MTF value of the lens based on the gradation value of each of the plurality of pixels constituting the captured image obtained by imaging, and whether there is an abnormality in the lens based on the MTF value calculated by the calculating means And an incident angle changing means for changing an incident angle of the substantially parallel light with respect to the lens.

第3発明に係るレンズ異常自己診断システムは、レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置と、該撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値を取得し、該階調値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断装置とを備えるレンズ異常自己診断システムであって、前記撮像装置は、前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段とを備え、前記診断装置は、取得した階調値に基づいて前記レンズのMTF値を算出する算出手段と、該算出手段が算出したMTF値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段とを備えることを特徴とする。   A lens abnormality self-diagnosis system according to a third aspect of the present invention includes a lens and an imaging device that has an imaging unit that captures an image obtained by condensing with the lens, and a plurality of images that are captured by the imaging unit. A lens abnormality self-diagnosis system comprising a diagnostic device that obtains a gradation value of each pixel and diagnoses the presence or absence of abnormality of the lens based on the gradation value, wherein the imaging device is substantially parallel to the lens Irradiation means for making light incident and incident angle changing means for changing an incident angle of the substantially parallel light to the lens, and the diagnostic device calculates the MTF value of the lens based on the acquired gradation value It is characterized by comprising a calculating means and a diagnosing means for diagnosing the presence or absence of abnormality of the lens based on the MTF value calculated by the calculating means.

第4発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記撮像装置は、前記照射手段からの略平行光以外の外光を遮断する、開閉可能なシャッタを備え、前記照射手段は、前記シャッタが閉じた場合、略平行光を照射するようにしてあることを特徴とする。   In a lens abnormality self-diagnosis system according to a fourth aspect of the invention, the imaging device includes an openable / closable shutter that blocks external light other than substantially parallel light from the irradiation unit, and the irradiation unit has the shutter closed. In this case, substantially parallel light is irradiated.

第5発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記撮像装置は、前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡を備えることを特徴とする。   The lens abnormality self-diagnosis system according to a fifth aspect of the invention is characterized in that the imaging device includes a reflecting mirror that reflects substantially parallel light from the irradiating means and enters the lens.

第6発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記入射角度変更手段は、前記レンズに対する前記反射鏡の姿勢を変動させる手段を備えることを特徴とする。   The lens abnormality self-diagnosis system according to a sixth aspect of the invention is characterized in that the incident angle changing means includes means for changing the posture of the reflecting mirror with respect to the lens.

第7発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記シャッタは前記レンズに対向する板状をなし、前記撮像装置は、前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡と、前記シャッタの前記レンズ側の面に、前記反射鏡を回動可能に支持する回動軸とを備え、前記入射角度変更手段は、前記シャッタ及び前記反射鏡の間に介装された圧電素子を備え、該圧電素子に異なる電圧を印加することで前記反射鏡の姿勢を変動させるようにしてあることを特徴とする。   In a lens abnormality self-diagnosis system according to a seventh aspect of the invention, the shutter has a plate-like shape facing the lens, and the imaging device reflects a substantially parallel light from the irradiating means and makes it enter the lens. A rotating shaft that rotatably supports the reflecting mirror on the lens-side surface of the shutter, and the incident angle changing means is a piezoelectric element interposed between the shutter and the reflecting mirror. And the posture of the reflecting mirror is changed by applying different voltages to the piezoelectric element.

第8発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記入射角度変更手段は、前記レンズに対する前記照射手段の姿勢を変動させる手段を備えることを特徴とする。   The lens abnormality self-diagnosis system according to an eighth aspect of the invention is characterized in that the incident angle changing means includes means for changing a posture of the irradiation means with respect to the lens.

第9発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記照射手段は複数であり、複数の前記照射手段は、前記レンズに対する該照射手段からの略平行光の入射角度が夫々異なるように配されており、前記入射角度変更手段は、複数の前記照射手段を選択的に点灯させるようにしてあることを特徴とする。   In the lens abnormality self-diagnosis system according to a ninth aspect of the present invention, there are a plurality of irradiation means, and the plurality of irradiation means are arranged such that incident angles of substantially parallel lights from the irradiation means to the lens are different from each other. The incident angle changing means selectively turns on the plurality of irradiation means.

第10発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記診断装置は、閾値を記憶する記憶手段を備え、前記診断手段は、MTF値が前記閾値より小さい場合、前記レンズに異常が有ると診断するようにしてあることを特徴とする。   In a lens abnormality self-diagnosis system according to a tenth aspect of the invention, the diagnostic apparatus includes a storage unit that stores a threshold value, and the diagnostic unit diagnoses that the lens has an abnormality when the MTF value is smaller than the threshold value. It is characterized by being.

第11発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記算出手段は、一の入射角度で前記略平行光が前記レンズに入射しており、前記照射手段が略平行光を照射している場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値、及び前記照射手段が略平行光を照射していない場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値の差分を算出する差分算出手段を備え、該差分算出手段が算出した差分に基づいて、前記レンズのMTF値を算出するようにしてあることを特徴とする。   In the lens abnormality self-diagnosis system according to an eleventh aspect of the invention, the calculation means is configured such that the substantially parallel light is incident on the lens at one incident angle, and the irradiating means emits the substantially parallel light. The gradation value of each of the plurality of pixels constituting the captured image obtained by the imaging unit, and the captured image obtained by the imaging unit when the irradiating unit does not irradiate substantially parallel light are configured. Difference calculating means for calculating a difference between gradation values of each of the plurality of pixels is provided, and the MTF value of the lens is calculated based on the difference calculated by the difference calculating means.

第12発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記診断装置は、前記レンズに異常が有ると診断した場合、警告を発する手段を備えることを特徴とする。   The lens abnormality self-diagnosis system according to a twelfth aspect of the invention is characterized in that the diagnostic device includes means for issuing a warning when diagnosing that the lens is abnormal.

第13発明に係る車両は、第2発明に係る撮像装置、又は第3乃至第12発明のいずれか一つのレンズ異常自己診断システムを備えることを特徴とする。   A vehicle according to a thirteenth aspect includes the imaging device according to the second aspect or the lens abnormality self-diagnosis system according to any one of the third to twelfth aspects.

第1、第2、第3及び第13発明にあっては、撮像装置のレンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいてレンズのMTF値を算出し、該MTF値に基づいてレンズの異常の有無を診断する。具体的には、照射手段が撮像装置のレンズに略平行光を入射させ、撮像部は該レンズで集光して得た像を撮像する。そして、算出手段は、撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて、レンズのMTF値を算出し、診断手段は、算出手段が算出したMTF値に基づいて、レンズの異常の有無を診断する。また、入射角度変更手段にてレンズに対する前記略平行光の入射角度を変更することができ、撮像部は、略平行光の入射角度が変更される前後で撮像して得た撮像画像、つまり異なる複数の方向から撮像して得た照射手段の撮像画像夫々から得られるMTF値を用いることにより、レンズの異常原因、例えば、レンズが複数組である場合、光学特性に異常がある一のレンズを特定することができる。特に第3発明にあっては、撮像装置及び診断装置が別体で構成されており、診断装置は、複数の入射角度に関するMTF値に基づいて自己診断することができる。また第13発明にあっては、診断手段は、車両に搭載された撮像装置のレンズの異常の有無を複数の入射角度に関するMTF値に基づいて自己診断することができる。
なお、略平行光は平行光又は実質的に平行な光、即ちMTF値を算出可能な画像を得ることができる程度に平行な光を意味する。
In the first, second, third, and thirteenth inventions, a plurality of images constituting a captured image obtained by causing the imaging unit to capture images by causing substantially parallel light to enter the lens of the imaging device from a plurality of incident angles. The MTF value of the lens is calculated based on the gradation value of each pixel, and the presence / absence of abnormality of the lens is diagnosed based on the MTF value. Specifically, the irradiating unit causes substantially parallel light to enter the lens of the imaging apparatus, and the imaging unit captures an image obtained by condensing with the lens. Then, the calculating means calculates the MTF value of the lens based on the gradation value of each of the plurality of pixels constituting the captured image obtained by the imaging unit, and the diagnosing means calculates the MTF value calculated by the calculating means. Based on this, the presence or absence of lens abnormality is diagnosed. In addition, the incident angle changing means can change the incident angle of the substantially parallel light to the lens, and the imaging unit captures images obtained before and after the incident angle of the substantially parallel light is changed, that is, different. By using the MTF value obtained from each of the captured images of the irradiation means obtained by imaging from a plurality of directions, a lens abnormality cause, for example, when there are a plurality of lenses, one lens having an abnormality in optical characteristics is obtained. Can be identified. In particular, in the third invention, the imaging device and the diagnostic device are configured separately, and the diagnostic device can perform self-diagnosis based on MTF values related to a plurality of incident angles. In the thirteenth invention, the diagnosis means can self-diagnose the presence or absence of abnormality of the lens of the imaging device mounted on the vehicle based on the MTF values related to a plurality of incident angles.
Note that substantially parallel light means parallel light or substantially parallel light, that is, light that is so parallel that an image capable of calculating the MTF value can be obtained.

第4及び第13発明にあっては、開閉可能なシャッタがレンズに入射する外光を遮断する。照射手段は、シャッタが閉じて外光が遮断された状態でレンズに略平行光を入射させ、撮像部は撮像を行う。シャッタを閉じることにより、外光の影響を遮断することができるため、レンズのMTF値をより正確に算出し、レンズの異常の有無を診断することができる。
また、シャッタを開いたまま照射手段が略平行光を照射した場合、撮像部に集光する光の強度が飽和する可能性がある。しかし、第4発明によれば、照射手段はシャッタを閉じた状態で略平行光をレンズに入射させる構成であるため、外光の強度に拘わらず、レンズのMTF値を算出し、レンズの異常の有無を診断することができる。
In the fourth and thirteenth inventions, an openable / closable shutter blocks external light incident on the lens. The irradiating means causes the substantially parallel light to enter the lens in a state where the shutter is closed and the external light is blocked, and the imaging unit performs imaging. Since the influence of external light can be blocked by closing the shutter, it is possible to more accurately calculate the MTF value of the lens and diagnose the presence or absence of the lens.
Further, when the irradiating means irradiates substantially parallel light with the shutter opened, the intensity of the light condensed on the imaging unit may be saturated. However, according to the fourth aspect of the invention, since the irradiating means is configured to allow the substantially parallel light to enter the lens with the shutter closed, the lens MTF value is calculated regardless of the intensity of the external light, and the abnormality of the lens. The presence or absence of can be diagnosed.

第5及び第13発明にあっては、照射手段からの略平行光は反射鏡で反射されてレンズに入射する。従って、反射鏡を使用せずに照射手段を正面側に配する場合に比して、照射手段の配置自由度が高く、撮像装置を小型化することができる。   In the fifth and thirteenth inventions, the substantially parallel light from the irradiation means is reflected by the reflecting mirror and enters the lens. Therefore, the degree of freedom of arrangement of the irradiation means is high and the imaging apparatus can be downsized as compared with the case where the irradiation means is arranged on the front side without using a reflecting mirror.

第6及び第13発明にあっては、入射角度変更手段が、照射手段からの略平行光を反射する反射鏡の姿勢を変動させることによって、レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する。
また、反射鏡の姿勢が変動した場合、レンズに前記略平行光が入射する位置も変化する。従って、撮像部は、レンズの複数箇所におけるMTF値を算出し、レンズの異常の有無を診断することができる。
In the sixth and thirteenth inventions, the incident angle changing means changes the incident angle of the substantially parallel light with respect to the lens by changing the posture of the reflecting mirror that reflects the substantially parallel light from the irradiation means.
Further, when the posture of the reflecting mirror fluctuates, the position where the substantially parallel light enters the lens also changes. Therefore, the imaging unit can calculate MTF values at a plurality of locations of the lens and diagnose the presence or absence of lens abnormality.

第7及び第13発明にあっては、板状をなすシャッタのレンズ側の面に反射鏡が回動軸で回動可能に支持されており、シャッタ及び反射鏡の間に圧電素子が介装されている。入射角度変更手段は、圧電素子に異なる電圧を印加することによって、シャッタに対する反射鏡の相対位置を変動させ、遮蔽部材を通過した略平行光のレンズに対する入射角度を変更することができる。   In the seventh and thirteenth inventions, the reflecting mirror is supported on the lens-side surface of the plate-shaped shutter so as to be rotatable about the rotating shaft, and the piezoelectric element is interposed between the shutter and the reflecting mirror. Has been. The incident angle changing means can change the incident angle of the substantially parallel light that has passed through the shielding member to the lens by changing the relative position of the reflecting mirror with respect to the shutter by applying different voltages to the piezoelectric element.

第8及び第13発明にあっては、入射角度変更手段が照射手段の姿勢を変動させることによって、略平行光のレンズに対する入射角度を変更する。
また、照射手段の姿勢が変動した場合、レンズに前記略平行光が入射する位置も変化する。従って、撮像部は、レンズの複数箇所におけるMTF値を算出し、レンズの異常を自己診断することができる。
In the eighth and thirteenth inventions, the incident angle changing means changes the incident angle of the substantially parallel light with respect to the lens by changing the posture of the irradiating means.
Further, when the posture of the irradiation unit is changed, the position where the substantially parallel light is incident on the lens also changes. Therefore, the imaging unit can calculate MTF values at a plurality of locations of the lens and self-diagnose the lens abnormality.

第9及び第13発明にあっては、略平行光が複数の入射角度でレンズに入射するように、複数の照射手段が配されている。入射角度変更手段は、複数の照射手段を選択的に点灯させることによって、レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する。
また、異なる照射手段が点灯した場合、レンズに前記略平行光が入射する位置も変化する。従って、撮像部は、レンズの複数箇所におけるMTF値を算出し、レンズの異常を自己診断することができる。
In the ninth and thirteenth inventions, a plurality of irradiation means are arranged so that substantially parallel light enters the lens at a plurality of incident angles. The incident angle changing means changes the incident angle of the substantially parallel light with respect to the lens by selectively lighting a plurality of irradiation means.
In addition, when different irradiation means are turned on, the position where the substantially parallel light is incident on the lens also changes. Therefore, the imaging unit can calculate MTF values at a plurality of locations of the lens and self-diagnose the lens abnormality.

第10及び第13発明にあっては、診断装置の記憶手段がレンズの異常の有無を診断するための閾値を記憶しており、診断手段は、算出手段が算出したMTF値と、記憶手段が記憶している閾値とを比較することにより、レンズの異常の有無を診断する。具体的には、MTF値が所定の閾値より小さい場合、レンズに異常が有ると診断する。従って、簡単な比較処理でレンズの異常の有無を診断することができる。   In the tenth and thirteenth inventions, the storage means of the diagnostic device stores a threshold value for diagnosing the presence or absence of lens abnormality, and the diagnosis means includes the MTF value calculated by the calculation means and the storage means The presence or absence of lens abnormality is diagnosed by comparing the stored threshold value. Specifically, when the MTF value is smaller than a predetermined threshold, it is diagnosed that the lens is abnormal. Therefore, it is possible to diagnose the presence or absence of lens abnormality by a simple comparison process.

第11及び第13発明にあっては、差分算出手段は、照射手段が略平行光を照射している場合に撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値と、照射手段が略平行光を照射していない場合に撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調との差分を算出する。差分算出手段にて算出された差分は、外光の影響が除去されたものである。従って、算出手段は該差分に基づいてレンズのより正確なMTF値を算出し、診断手段は該MTF値に基づいてレンズの異常を診断することができる。   In the eleventh and thirteenth inventions, the difference calculating means calculates the gradation value of each of the plurality of pixels constituting the picked-up image obtained by the image pickup section when the irradiating means emits substantially parallel light. Then, when the irradiating means does not irradiate substantially parallel light, the difference between the gradation of each of the plurality of pixels constituting the captured image obtained by the imaging unit is calculated. The difference calculated by the difference calculation means is obtained by removing the influence of external light. Accordingly, the calculation means can calculate a more accurate MTF value of the lens based on the difference, and the diagnosis means can diagnose an abnormality of the lens based on the MTF value.

第12及び第13発明にあっては、診断装置は、レンズに異常があると診断した場合、警告を発する。従って、レンズに異常がある旨を、撮像装置の使用者に通知することができる。   In the twelfth and thirteenth inventions, the diagnostic device issues a warning when diagnosing that there is an abnormality in the lens. Therefore, it is possible to notify the user of the imaging apparatus that there is an abnormality in the lens.

本発明によれば、撮像装置のレンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいてレンズのMTF値を入射角度毎に算出し、算出したMTF値に基づいてレンズの異常の有無を診断することにより、レンズの汚れ、ひび、傷、コーティングの剥離等によるレンズの異常の有無を、複数の入射角度に関するMTF値に基づいて自己診断することができる。   According to the present invention, substantially parallel light is incident on the lens of the imaging apparatus from a plurality of incident angles, and the MTF value of the lens is calculated for each incident angle based on the gradation value of each of the plurality of pixels constituting the captured image. Then, by diagnosing the presence or absence of the lens abnormality based on the calculated MTF value, the presence or absence of the lens abnormality due to dirt, cracks, scratches, coating peeling, etc. on the lens is determined based on the MTF values for a plurality of incident angles. Can self-diagnose.

(実施の形態1)
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図1は、本発明の実施の形態1に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置1を示す模式図である。
図中11は、複数の赤外線レンズからなる赤外線レンズ群であり、赤外線レンズ群11はアルミニウムからなる鏡筒12に内嵌固定されている。赤外線レンズ群11の背面側には赤外線撮像部13が配設されている。なお、作図及び説明の便宜上、赤外線レンズ群11は、前記複数の赤外線レンズからなる集光光学系と同等の光学性能を有する1枚のレンズにて図示している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an infrared imaging device 1 constituting an obstacle detection system as a lens abnormality self-diagnosis system according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, reference numeral 11 denotes an infrared lens group composed of a plurality of infrared lenses, and the infrared lens group 11 is fixedly fitted inside a lens barrel 12 made of aluminum. An infrared imaging unit 13 is disposed on the back side of the infrared lens group 11. For convenience of drawing and explanation, the infrared lens group 11 is shown as a single lens having optical performance equivalent to that of the condensing optical system composed of the plurality of infrared lenses.

赤外線レンズ群11は、例えば硫化亜鉛原料粉末をホットプレス法にて焼結してなる焼結体であり、8〜12μm帯の赤外線に対して透過性を有している。なお、赤外線レンズ群11の耐環境性を向上させるべく、赤外線レンズ群11の正面側の面をDLC(diamond like carbon)膜で被覆しても良い。DLC膜は、ダイヤモンドに類似した特徴を持つアモルファスの炭素薄膜である。   The infrared lens group 11 is a sintered body obtained by sintering, for example, zinc sulfide raw material powder by a hot press method, and has transparency to infrared rays of 8 to 12 μm band. In order to improve the environmental resistance of the infrared lens group 11, the front surface of the infrared lens group 11 may be covered with a DLC (diamond like carbon) film. The DLC film is an amorphous carbon thin film having characteristics similar to diamond.

赤外線撮像部13は、波長が7〜14μmの赤外線にて車両前方を撮像、つまり赤外線レンズ群11にて結像した像を輝度信号に光電変換する素子、例えばサーモパイル、焦電素子、ボロメータ、SOIダイオードをマトリクス状に配してなる略長方形の赤外線撮像素子13aを備えている。赤外線撮像素子13aは、その中心を赤外線レンズ群11の光軸Lが通り、焦点を無限遠に合わせるべく、光軸L方向における赤外線レンズ群11の主点と赤外線撮像部13との距離が赤外線レンズ群11の焦点距離と略等しくなるように配されている。焦点を遠方に合わせる程、被写界深度が深くなるため、焦点を無限遠に合わせることによって、ピント調整を行うこと無く、赤外線撮像装置1から約50m〜無限遠の距離範囲にある被写体を撮像することができるようになる。なお、赤外線撮像素子13aのアスペクト比は4/3である。赤外線撮像部13は、連続的又は断続的に撮像処理を行い、例えば1秒当たり30枚の撮像画像データを生成して信号処理部18へ出力する。なお、撮像画像を構成する各画素は、二次元に配列されており、撮像画像データは、各画素の位置、及び階調値として示される各画素の輝度を示すデータを含んでいる。   The infrared imaging unit 13 captures the front of the vehicle with infrared rays having a wavelength of 7 to 14 μm, that is, an element that photoelectrically converts an image formed by the infrared lens group 11 into a luminance signal, such as a thermopile, pyroelectric element, bolometer, SOI A substantially rectangular infrared imaging element 13a is provided which includes diodes arranged in a matrix. In the infrared imaging element 13a, the optical axis L of the infrared lens group 11 passes through the center thereof, and the distance between the principal point of the infrared lens group 11 and the infrared imaging unit 13 in the direction of the optical axis L is the infrared ray in order to focus at infinity. They are arranged so as to be substantially equal to the focal length of the lens group 11. Since the depth of field becomes deeper as the focus is adjusted farther, the subject in the distance range of about 50 m to infinity is taken from the infrared imaging apparatus 1 without adjusting the focus by adjusting the focus to infinity. Will be able to. The aspect ratio of the infrared imaging element 13a is 4/3. The infrared imaging unit 13 performs imaging processing continuously or intermittently, generates, for example, 30 pieces of captured image data per second, and outputs them to the signal processing unit 18. In addition, each pixel which comprises a captured image is arranged in two dimensions, and captured image data contains the data which show the brightness | luminance of each pixel shown as a position of each pixel, and a gradation value.

信号処理部18は、マイクロコンピュータからなる制御部17によって制御されており、アナログの撮像画像データをデジタルの撮像画像データにAD変換する。より詳細には、画像を構成する各画素を256階調(1Byte)等の階調値にて示されるデジタルの撮像画像データに変換する。そして、信号処理部18は、AD変換された撮像画像データに対して各種補正処理を実行し、出力部19を介して該撮像画像データを外部機器へ出力する。   The signal processing unit 18 is controlled by a control unit 17 formed of a microcomputer, and AD-converts analog captured image data into digital captured image data. More specifically, each pixel constituting the image is converted into digital captured image data represented by a gradation value such as 256 gradations (1 Byte). Then, the signal processing unit 18 performs various correction processes on the AD-converted captured image data, and outputs the captured image data to an external device via the output unit 19.

また、赤外線撮像装置1は、赤外線レンズ群11の異常の有無を診断するための光源14a、遮蔽部材14b、及びコリメータレンズ14cを備えている。光源14a、遮蔽部材14b及びコリメータレンズ14cは、本発明に係る照射手段を構成している。   In addition, the infrared imaging device 1 includes a light source 14a, a shielding member 14b, and a collimator lens 14c for diagnosing whether the infrared lens group 11 is abnormal. The light source 14a, the shielding member 14b, and the collimator lens 14c constitute an irradiation unit according to the present invention.

光源14aは、例えば通電によって発熱し、所定強度の赤外線を発するフィラメントを有しており、光源14aの点灯及び消灯は制御部17によって制御されている。   The light source 14 a has a filament that generates heat by, for example, energization and emits infrared rays of a predetermined intensity, and the light source 14 a is controlled to be turned on and off by the control unit 17.

遮蔽部材14bは、直径0.5mm〜1mmのピンホール(光通過部)を有する黒塗装されたアルミニウム製の板状部材を備え、光源14aの正面側に配されている。なお、遮蔽部材14bの耐食性を向上させるべく、遮蔽部材14bの表面にアルマイト処理を施しても良い。また、遮蔽部材14bの材質は、アルミニウムに限定されず、アルミニウム合金、ステンレス鋼でも良い。また、遮蔽部材14bの光通過部の形状は円形に限定されず、例えばスリット状であっても良い。   The shielding member 14b includes a black painted aluminum plate-like member having a pinhole (light passage portion) having a diameter of 0.5 mm to 1 mm, and is disposed on the front side of the light source 14a. In addition, in order to improve the corrosion resistance of the shielding member 14b, the surface of the shielding member 14b may be anodized. The material of the shielding member 14b is not limited to aluminum, and may be an aluminum alloy or stainless steel. Moreover, the shape of the light passage part of the shielding member 14b is not limited to a circle, and may be a slit, for example.

コリメータレンズ14cは、焦点が遮蔽部材14bのピンホールに位置するように、遮蔽部材14bの正面側に配されている。   The collimator lens 14c is arranged on the front side of the shielding member 14b so that the focal point is located in the pinhole of the shielding member 14b.

鏡筒12は、赤外線レンズ群11を保持する円筒状の本体部12aと、本体部12aの外周面に一体形成されており、光源14a、遮蔽部材14b及びコリメータレンズ14cを保持する保持部12bとを備えている。保持部12bは、コリメータレンズ14cが正面、斜め内側を臨むような姿勢、詳細には、コリメータレンズ14cの光軸と、赤外線レンズ群11の光軸Lとが同一平面内にあり、且つ各光軸Lのなす角θが半画角α以下になるような姿勢でコリメータレンズ14cを保持している。   The lens barrel 12 is integrally formed on a cylindrical main body 12a that holds the infrared lens group 11, and an outer peripheral surface of the main body 12a, and a holding portion 12b that holds the light source 14a, the shielding member 14b, and the collimator lens 14c. It has. The holding portion 12b has a posture such that the collimator lens 14c faces the front and obliquely inside. Specifically, the optical axis of the collimator lens 14c and the optical axis L of the infrared lens group 11 are in the same plane, and each light The collimator lens 14c is held in such a posture that the angle θ formed by the axis L is equal to or less than the half angle of view α.

また、赤外線撮像装置1は、シャッタ15、及びシャッタ駆動部15aを備えている。
シャッタ15は、開閉が可能な板状をなし、赤外線レンズ群11の正面側に設けられている。シャッタ15の開閉は、制御部17によって制御される。制御部17は、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部15aに与え、シャッタ駆動部15aは、シャッタ駆動信号を受信した場合、シャッタ15を開閉させる。シャッタ15が開いた場合、外光が赤外線レンズ群11に入射し、シャッタ15が閉じた場合、赤外線レンズ群11に入射する外光が遮断される。
なお、機械式のプレーンシャッタを例に挙げているが、外光を遮断可能であれば、他の構成のシャッタであっても良い。
Further, the infrared imaging device 1 includes a shutter 15 and a shutter driving unit 15a.
The shutter 15 has a plate shape that can be opened and closed, and is provided on the front side of the infrared lens group 11. Opening and closing of the shutter 15 is controlled by the control unit 17. The control unit 17 gives a shutter drive signal to the shutter drive unit 15a, and the shutter drive unit 15a opens and closes the shutter 15 when receiving the shutter drive signal. When the shutter 15 is opened, external light is incident on the infrared lens group 11, and when the shutter 15 is closed, the external light incident on the infrared lens group 11 is blocked.
Although a mechanical plain shutter is taken as an example, a shutter having another configuration may be used as long as external light can be blocked.

また、シャッタ15は、レンズ異常診断を阻害する外光を遮断するために設けられているが、シャッタ15自身からも赤外線が放射され、該赤外線がレンズ異常診断を阻害するおそれがある。従って、シャッタ15から放射される赤外線強度を一定に保ち、レンズ異常の自己診断を行うことが好ましい。シャッタ15から放射される赤外線強度が一定で既知の場合、該赤外線の影響を考慮してレンズ異常の有無を診断することができる。赤外線強度を一定に保つためには、例えばシャッタ15の表面温度が一様になるように、シャッタ15を熱伝導性が高い金属で形成し、図示しない熱電対温度検出器及びペルチェ素子にて一定温度に制御すると良い。   The shutter 15 is provided to block outside light that hinders the lens abnormality diagnosis, but infrared rays are also emitted from the shutter 15 itself, and the infrared rays may hinder the lens abnormality diagnosis. Therefore, it is preferable to perform a self-diagnosis of lens abnormality while keeping the intensity of infrared rays emitted from the shutter 15 constant. When the intensity of infrared rays emitted from the shutter 15 is constant and known, the presence or absence of lens abnormality can be diagnosed in consideration of the influence of the infrared rays. In order to keep the infrared intensity constant, for example, the shutter 15 is formed of a metal having high thermal conductivity so that the surface temperature of the shutter 15 is uniform, and is constant by a thermocouple temperature detector and a Peltier element (not shown). Control to temperature.

更に、外光を遮断するシャッタ15は、レンズ異常診断のみならず、赤外線撮像素子13aが有する感度ばらつきを定期的にオフセット補正するためにも必要であるため、シャッタ15をレンズ異常診断用と、オフセット補正用とで兼用するように構成しても良い。   Furthermore, since the shutter 15 that blocks external light is necessary not only for lens abnormality diagnosis but also for periodically offset correcting sensitivity variations of the infrared imaging device 13a, the shutter 15 is used for lens abnormality diagnosis. You may comprise so that it may be shared by the object for offset correction.

シャッタ15の赤外線レンズ群11側の面であって、コリメータレンズ14cからの略平行光が照射される箇所には、平面反射鏡16が配されている。平面反射鏡16は、その一辺部分、例えば赤外線レンズ群11の径方向外側に位置する一辺部分が、光軸Lに略垂直な回動軸16aにて回動可能に支持されている。平面反射鏡16及びシャッタ15の間には圧電素子20が介装されている。圧電素子20は、例えば複数の圧電セラミックスを積層してなり、圧電アクチュエータを構成している。圧電素子20に印加される電圧は制御部17によって制御されており、制御部17は、圧電素子20に印加する電圧を示す駆動信号を圧電素子駆動部20aに与え、圧電素子駆動部20aは、該駆動信号を受信した場合、該駆動信号が示す電圧を圧電素子20に印加するように構成されている。平面反射鏡16の回動範囲は、該平面反射鏡16で反射されて赤外線レンズ群11に入射する略平行光の入射角度が0〜θ(<半画角α)度の間で変化するように設定されている。なお、赤外線レンズ群11に対する入射角度は、光軸L方向に対する角度である。制御部17は、例えば印加する電圧を5段階で昇降させることによって、入射角度を5段階で変更させる。   A plane reflecting mirror 16 is disposed on the surface of the shutter 15 on the infrared lens group 11 side where the substantially parallel light from the collimator lens 14c is irradiated. One side portion of the plane reflecting mirror 16, for example, one side portion located on the radially outer side of the infrared lens group 11, is rotatably supported by a rotation shaft 16 a substantially perpendicular to the optical axis L. A piezoelectric element 20 is interposed between the plane reflecting mirror 16 and the shutter 15. The piezoelectric element 20 is formed by stacking a plurality of piezoelectric ceramics, for example, and constitutes a piezoelectric actuator. The voltage applied to the piezoelectric element 20 is controlled by the control unit 17, and the control unit 17 gives a drive signal indicating the voltage to be applied to the piezoelectric element 20 to the piezoelectric element driving unit 20a. The piezoelectric element driving unit 20a When the drive signal is received, a voltage indicated by the drive signal is applied to the piezoelectric element 20. The rotation range of the plane reflecting mirror 16 is such that the incident angle of substantially parallel light reflected by the plane reflecting mirror 16 and incident on the infrared lens group 11 changes between 0 and θ (<half angle of view α). Is set to In addition, the incident angle with respect to the infrared lens group 11 is an angle with respect to the optical axis L direction. The control unit 17 changes the incident angle in five steps, for example, by raising and lowering the applied voltage in five steps.

図2は、平面反射鏡16を回動させた場合における光路の変化を示す光路図である。図2(a)は、圧電素子20に電圧が印加されていない状態を示している。圧電素子20に電圧が印加されていない場合、平面反射鏡16は、反射面が光軸Lに対して略垂直になる。従って、コリメータレンズ14cからの略平行光は入射角度θで平面反射鏡16に入射し、反射角θで反射され、平面反射鏡16で反射された略平行光は入射角度θで赤外線レンズ群11に入射する。
図2(b)は、圧電素子20に所定の電圧が印加された状態を示している。圧電素子20に所定の電圧が印加された場合、圧電素子20の光軸L方向寸法が増加し、平面反射鏡16は赤外線レンズ群11側に回動するため、赤外線レンズ群11及びコリメータレンズ14cに対する平面反射鏡16の姿勢が変化する。具体的には、平面反射鏡16は、シャッタ15に対してθ/8の傾斜角を有し、反射面が光軸Lに対して7θ/8の傾きを有している。従って、コリメータレンズ14cからの略平行光は入射角度7θ/8で平面反射鏡16に入射し、反射角7θ/8で反射され、その結果平面反射鏡16で反射された略平行光は入射角度6θ/8で赤外線レンズ群11に入射する。
同様に、図2(c),(d),(e)は、圧電素子20に印加する電圧を順に高くしていった場合を示しており、図2(c)では入射角度4θ/8、図2(d)では入射角度2θ/8、図2(e)では入射角度0で赤外線レンズ群11に入射している。
FIG. 2 is an optical path diagram showing changes in the optical path when the planar reflecting mirror 16 is rotated. FIG. 2A shows a state where no voltage is applied to the piezoelectric element 20. When no voltage is applied to the piezoelectric element 20, the reflecting surface of the planar reflecting mirror 16 is substantially perpendicular to the optical axis L. Accordingly, the substantially parallel light from the collimator lens 14c enters the plane reflecting mirror 16 at an incident angle θ, is reflected at the reflecting angle θ, and the substantially parallel light reflected by the planar reflecting mirror 16 is incident on the infrared lens group 11 at the incident angle θ. Is incident on.
FIG. 2B shows a state in which a predetermined voltage is applied to the piezoelectric element 20. When a predetermined voltage is applied to the piezoelectric element 20, the dimension in the optical axis L direction of the piezoelectric element 20 increases, and the plane reflecting mirror 16 rotates toward the infrared lens group 11, so that the infrared lens group 11 and the collimator lens 14c The posture of the plane reflecting mirror 16 with respect to the surface changes. Specifically, the plane reflecting mirror 16 has an inclination angle of θ / 8 with respect to the shutter 15, and the reflection surface has an inclination of 7θ / 8 with respect to the optical axis L. Accordingly, the substantially parallel light from the collimator lens 14c is incident on the planar reflecting mirror 16 at an incident angle of 7θ / 8 and reflected at a reflecting angle of 7θ / 8. As a result, the substantially parallel light reflected by the planar reflecting mirror 16 is incident on the incident angle. The light enters the infrared lens group 11 at 6θ / 8.
Similarly, FIGS. 2C, 2D, and 2E show cases where the voltage applied to the piezoelectric element 20 is increased in order, and in FIG. 2C, the incident angle is 4θ / 8, The incident light is incident on the infrared lens group 11 at an incident angle 2θ / 8 in FIG. 2D and at an incident angle 0 in FIG.

図3は、赤外線撮像装置1を備えた障害物検出システム及び車両の構成を示す模式図である。本発明の実施の形態1に係るレンズ異常自己診断方法を実施する障害物検出システム(レンズ異常自己診断システム)は、ステレオ視赤外線撮像装置を構成する2基の赤外線撮像装置1と、車両前方の障害物を検出し、警告を発する障害物検出機能、及び赤外線レンズ群11の異常の有無を診断するレンズ異常自己診断機能を有する画像処理装置(診断装置)3とを備えてなり、障害物検出システムは車両に搭載されている。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of an obstacle detection system including the infrared imaging device 1 and a vehicle. An obstacle detection system (lens abnormality self-diagnosis system) that implements the lens abnormality self-diagnosis method according to Embodiment 1 of the present invention includes two infrared imaging devices 1 that constitute a stereo vision infrared imaging device, and a front of the vehicle. The image processing apparatus (diagnosis apparatus) 3 having an obstacle detection function for detecting an obstacle and issuing a warning and a lens abnormality self-diagnosis function for diagnosing the presence or absence of abnormality of the infrared lens group 11 is provided. The system is mounted on the vehicle.

赤外線撮像装置1は、フロントグリル内部に並置されている。一の赤外線撮像装置1は、運転席側から見て車幅方向右側に配されている。他の赤外線撮像装置1は、車幅方向左側であって、路面からの高さが前記一の赤外線撮像装置1と等しくなる箇所に配されている。また、各赤外線撮像装置1は、光軸L方向が略並行になるような姿勢で固定されている。2基の赤外線撮像装置1にて共通の撮像対象を撮像することによって、両画像における撮像対象の視差を算出し、三角測量の原理により撮像対象までの距離を求めることができる。   The infrared imaging device 1 is juxtaposed inside the front grill. One infrared imaging device 1 is arranged on the right side in the vehicle width direction when viewed from the driver's seat side. The other infrared imaging device 1 is arranged on the left side in the vehicle width direction and at a position where the height from the road surface is equal to the one infrared imaging device 1. Moreover, each infrared imaging device 1 is fixed in a posture such that the optical axis L direction is substantially parallel. By capturing a common imaging target with the two infrared imaging devices 1, the parallax of the imaging target in both images can be calculated, and the distance to the imaging target can be obtained based on the principle of triangulation.

図4は、画像処理装置3の構成を示すブロック図である。画像処理装置3は、制御部31、画像メモリ32、RAM33、入力部34、映像出力部35、通信インタフェース部36、及び記憶部37を備えている。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the image processing apparatus 3. The image processing apparatus 3 includes a control unit 31, an image memory 32, a RAM 33, an input unit 34, a video output unit 35, a communication interface unit 36, and a storage unit 37.

入力部34には、ケーブル7を介して赤外線撮像装置1の出力部19が接続されており、赤外線撮像装置1から出力された撮像画像データの入力を行う。入力部34に入力された撮像画像データは、1フレーム単位で順に画像メモリ32に記憶される。   The input unit 34 is connected to the output unit 19 of the infrared imaging device 1 via the cable 7 and inputs captured image data output from the infrared imaging device 1. The captured image data input to the input unit 34 is sequentially stored in the image memory 32 in units of one frame.

映像出力部35にはケーブル8を介して表示装置4、例えばメータ内ディスプレイ、ナビディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等が接続されている。映像出力部35は、入力された撮像画像データを適宜表示装置4に送信し、表示装置4に赤外線撮像装置1が撮像して得た撮像画像を表示させる。   The video output unit 35 is connected to the display device 4 via the cable 8, for example, an in-meter display, a navigation display, a head-up display, and the like. The video output unit 35 appropriately transmits the input captured image data to the display device 4 and causes the display device 4 to display the captured image obtained by the infrared imaging device 1.

通信インタフェース部36には、CAN(Controller Area Network)に準拠した車載LANケーブル6を介して警報装置5が接続されており、制御部31の制御に応じた警報信号が通信インタフェース部36を介して警報装置5に送信されるように構成されている。   An alarm device 5 is connected to the communication interface unit 36 via an in-vehicle LAN cable 6 compliant with CAN (Controller Area Network), and an alarm signal according to the control of the control unit 31 is transmitted via the communication interface unit 36. The alarm device 5 is configured to be transmitted.

警報装置5は、ブザー、スピーカ等を備えており、障害物検出処理において接触又は衝突するおそれがある歩行者が検出された場合、その旨を音声、警告音等によって出力し、表示装置4は、「危険」等の文字を表示する。
また、警報装置5は、後述のレンズ異常自己診断処理において、赤外線レンズ群11に異常があると診断された場合、その旨を音声、警告音等によって出力し、表示装置4は、「レンズ異常」等の文字を表示する。
The alarm device 5 includes a buzzer, a speaker, and the like, and when a pedestrian that may contact or collide is detected in the obstacle detection process, the alarm device 5 outputs that effect by voice, warning sound, etc. , “Danger” is displayed.
In addition, when the alarm device 5 is diagnosed as having an abnormality in the infrared lens group 11 in the lens abnormality self-diagnosis process described later, the alarm device 5 outputs a message to that effect by a voice, a warning sound, or the like. "Or the like is displayed.

画像メモリ32は、SRAM、フラッシュメモリ、SDRAM等であり、入力部34を介して赤外線撮像装置1から入力された撮像画像データを一時記憶する。   The image memory 32 is SRAM, flash memory, SDRAM or the like, and temporarily stores captured image data input from the infrared imaging device 1 via the input unit 34.

記憶部37は、赤外線レンズ群11が正常なMTF値を有するか否かを判定するための閾値を予め記憶している。閾値は、赤外線撮像装置1の製造時に予め測定して得られた赤外線レンズ群11のMTF値、つまり汚れ、傷等が無い使用開始前の正常な赤外線レンズ群11のMTF値に基づいて設定する。
具体的には、シャッタ15を閉じた状態で光源14aを点灯させ、赤外線撮像素子13aが出力する遮蔽部材14bの撮像画像を取得する。次いで、取得した遮蔽部材14bの撮像画像データに基づいて光強度分布を検出し、該光強度分布から所定周波数、例えばナイキスト周波数におけるMTF値を算出する。そして、赤外線撮像装置1の使用によるMTF値の低下を考慮して、前記MTF値より所定値、例えば0.1程度低い値を閾値として設定する。
また、障害物検出システムに要求されるMTF値を閾値として設定しても良い。例えば、空間周波数20(cycles/mm)のMTF値として0.2を設定すると良い。画素ピッチが25μmの赤外線撮像素子13aを採用した場合、空間周波数20(cycles/mm)におけるMTF値が0.2を下回ると著しく画像のコントラストが低下することが経験的に知られている。
なお、MTF値は、遮蔽部材14bを通過した略平行光の入射角度によって異なるため、入射角度毎に異なる閾値を記憶部37に記憶させるように構成しても良い。他の入射角度における閾値は、圧電素子20に印加する電圧を変更し、上述と同様の手順で設定すれば良い。
The storage unit 37 stores in advance a threshold value for determining whether the infrared lens group 11 has a normal MTF value. The threshold value is set based on the MTF value of the infrared lens group 11 obtained by measuring in advance at the time of manufacturing the infrared imaging device 1, that is, the MTF value of the normal infrared lens group 11 before the start of use, which is free from dirt and scratches. .
Specifically, the light source 14a is turned on with the shutter 15 closed, and a captured image of the shielding member 14b output from the infrared imaging element 13a is acquired. Next, a light intensity distribution is detected based on the acquired captured image data of the shielding member 14b, and an MTF value at a predetermined frequency, for example, a Nyquist frequency, is calculated from the light intensity distribution. Then, in consideration of a decrease in the MTF value due to the use of the infrared imaging device 1, a predetermined value, for example, a value lower by about 0.1 than the MTF value is set as a threshold value.
Moreover, you may set the MTF value requested | required of an obstruction detection system as a threshold value. For example, 0.2 may be set as the MTF value of the spatial frequency 20 (cycles / mm). When the infrared imaging element 13a having a pixel pitch of 25 μm is employed, it is empirically known that the contrast of the image is remarkably lowered when the MTF value at a spatial frequency of 20 (cycles / mm) is less than 0.2.
Since the MTF value varies depending on the incident angle of the substantially parallel light that has passed through the shielding member 14b, a different threshold may be stored in the storage unit 37 for each incident angle. The threshold values at other incident angles may be set in the same procedure as described above by changing the voltage applied to the piezoelectric element 20.

また、好ましくは、シャッタ15の表面温度をレンズ異常診断時の所定温度に維持した状態で前記MTF値を算出し、閾値を設定すると良い。閾値設定時と、レンズ異常診断時とでシャッタ15の表面温度を同一にしておくことにより、シャッタ15から放射される赤外線がレンズ異常の診断に与える影響を除外するためである。   Preferably, the threshold value is set by calculating the MTF value while maintaining the surface temperature of the shutter 15 at a predetermined temperature at the time of lens abnormality diagnosis. This is because the influence of infrared rays emitted from the shutter 15 on the lens abnormality diagnosis is eliminated by setting the surface temperature of the shutter 15 to be the same at the time of setting the threshold and at the time of lens abnormality diagnosis.

制御部31は、画像メモリ32に記憶された撮像画像データをフレーム単位で読み出し、読み出した撮像画像データに基づいて、車両前方の障害物を検出する障害物検出処理を実行する。また、制御部31は、所定のタイミングで後述のレンズ異常自己診断処理も行う。   The control unit 31 reads captured image data stored in the image memory 32 in units of frames, and executes an obstacle detection process for detecting an obstacle ahead of the vehicle based on the read captured image data. The control unit 31 also performs a lens abnormality self-diagnosis process described later at a predetermined timing.

次に本発明の赤外線撮像装置1及び画像処理装置3のレンズ異常自己診断処理を行う際の動作を説明する。
図5は、赤外線レンズ群11の自己診断に係る赤外線撮像装置1側の制御部17の処理手順を示すフローチャートである。
Next, the operation of the infrared imaging device 1 and the image processing device 3 according to the present invention when performing lens abnormality self-diagnosis processing will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the control unit 17 on the infrared imaging device 1 side related to the self-diagnosis of the infrared lens group 11.

赤外線撮像装置1の制御部17は、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部15aに与えることにより、シャッタ15を閉じ(ステップS11)、光源14aを点灯させる(ステップS12)。なお、シャッタ15を閉じる場合、シャッタ15の表面温度を閾値設定時の所定温度に加熱又は冷却すると良い。シャッタ15から放射される赤外線がレンズ異常の診断に与える影響を除外するためである。   The control unit 17 of the infrared imaging device 1 provides the shutter drive signal to the shutter drive unit 15a, thereby closing the shutter 15 (step S11) and turning on the light source 14a (step S12). When the shutter 15 is closed, the surface temperature of the shutter 15 is preferably heated or cooled to a predetermined temperature when the threshold is set. This is because the influence of infrared rays emitted from the shutter 15 on the diagnosis of lens abnormality is excluded.

次いで、制御部17は、赤外線レンズ群11によって集光された像を赤外線撮像素子13aにて撮像し(ステップS13)、撮像して得た撮像画像データを画像処理装置3へ出力する(ステップS14)。   Next, the control unit 17 captures the image condensed by the infrared lens group 11 with the infrared imaging element 13a (step S13), and outputs captured image data obtained by imaging to the image processing device 3 (step S14). ).

次いで制御部17は、全入射角における撮像画像データを出力したか否かを判定する(ステップS15)。例えば、図2(a)〜(e)に示すように5方向で夫々撮像して得た遮蔽部材14bの撮像画像データを出力したか否かを判定する。未出力の撮像画像データがあると判定した場合(ステップS15:NO)、制御部17は、圧電素子20に印加する電圧を変化させ(ステップS16)、処理をステップS13に戻す。   Next, the control unit 17 determines whether captured image data at all incident angles has been output (step S15). For example, as shown in FIGS. 2A to 2E, it is determined whether or not the captured image data of the shielding member 14b obtained by imaging in five directions is output. When it determines with there being unoutput imaged image data (step S15: NO), the control part 17 changes the voltage applied to the piezoelectric element 20 (step S16), and returns a process to step S13.

全入射角における撮像画像データを出力したと判定した場合(ステップS15:YES)、制御部17は、光源14aを消灯し(ステップS17)、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部15aに与えることにより、シャッタ15を開き(ステップS18)、処理を終える。   When it is determined that the captured image data at all incident angles has been output (step S15: YES), the control unit 17 turns off the light source 14a (step S17), and gives a shutter drive signal to the shutter drive unit 15a, thereby releasing the shutter. 15 is opened (step S18), and the process ends.

図6は、赤外線レンズ群11の自己診断に係る画像処理装置3側の制御部31の処理手順を示すフローチャート、図7は、制御部31の処理内容を概念的に示す説明図である。
画像処理装置3の制御部31は、赤外線撮像装置1から出力された全入射角における撮像画像データを取得する(ステップS31)。次いで、制御部31は、取得した一の撮像画像データに基づいて、図7(a)、(b)に示すように撮像画像の所定範囲Aにおける光強度分布を夫々検出する(ステップS32)。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the control unit 31 on the image processing apparatus 3 side relating to the self-diagnosis of the infrared lens group 11, and FIG. 7 is an explanatory diagram conceptually showing the processing contents of the control unit 31.
The control unit 31 of the image processing device 3 acquires captured image data at all incident angles output from the infrared imaging device 1 (step S31). Next, the control unit 31 detects the light intensity distribution in the predetermined range A of the captured image, as shown in FIGS. 7A and 7B, based on the acquired one captured image data (step S32).

図7(a)は、撮像画像の一例を概念的に示す説明図である。図7(a)の矩形部分は撮像画像であり、X軸は、撮像画像の水平ライン、Y軸は撮像画像の垂直ラインを示している。撮像画像中の丸部分は、遮蔽部材14bのピンホール部分の画像Pである。所定範囲Aは、ピンホール部分の画像Pの画素と、該画素の水平方向両側、複数の画素とを含み、ステップS32において制御部31は、所定範囲Aを構成する各画素の階調値を光強度分布として特定する。   FIG. 7A is an explanatory diagram conceptually illustrating an example of a captured image. The rectangular portion in FIG. 7A is a captured image, the X axis indicates the horizontal line of the captured image, and the Y axis indicates the vertical line of the captured image. A circle portion in the captured image is an image P of the pinhole portion of the shielding member 14b. The predetermined range A includes a pixel of the image P of the pinhole portion and a plurality of pixels on both sides in the horizontal direction of the pixel. In step S32, the control unit 31 determines the gradation value of each pixel constituting the predetermined range A. It is specified as the light intensity distribution.

図7(b)は、ステップS32で検出された光強度分布の一例を示すグラフである。横軸は水平ライン、縦軸は前記所定範囲を構成する各画素の階調値を示している。ピンホールを有する遮蔽部材14bを用いた場合、図7(b)に示すような正規分布状の光強度分布が得られる。   FIG. 7B is a graph showing an example of the light intensity distribution detected in step S32. The horizontal axis represents the horizontal line, and the vertical axis represents the gradation value of each pixel constituting the predetermined range. When the shielding member 14b having a pinhole is used, a normally distributed light intensity distribution as shown in FIG. 7B is obtained.

次いで、制御部31は、ステップS32で検出した光強度分布をフーリエ変換することによってMTF関数を求め、所定周波数、例えばナイキスト周波数における赤外線レンズ群11のMTF値を算出する(ステップS33)。   Next, the control unit 31 obtains an MTF function by Fourier transforming the light intensity distribution detected in step S32, and calculates the MTF value of the infrared lens group 11 at a predetermined frequency, for example, the Nyquist frequency (step S33).

図7(c)は、MTF曲線を示すグラフである。横軸は空間周波数(cycles/mm)を示している。空間周波数は、例えば1ミリメートル当たりの濃淡縞の数に相当する数値である。縦軸は空間周波数0で、1に規格化されたコントラストを示している。コントラストは、前記濃淡縞の最大輝度及び最小輝度に基づいて、(最大輝度−最小輝度)/(最大輝度+最小輝度)と定義される。   FIG. 7C is a graph showing an MTF curve. The horizontal axis indicates the spatial frequency (cycles / mm). The spatial frequency is a numerical value corresponding to the number of shading stripes per millimeter, for example. The vertical axis shows the contrast normalized to 1 with a spatial frequency of 0. The contrast is defined as (maximum luminance−minimum luminance) / (maximum luminance + minimum luminance) based on the maximum luminance and the minimum luminance of the gray stripes.

ステップS33の処理を終えた場合、制御部31は、閾値を記憶部37から読み出し(ステップS34)、ステップS33で算出したMTF値が閾値未満であるか否かを判定する(ステップS35)。つまり、赤外線レンズ群11のMTF値が正常範囲であるか否かを判定する。   When the process of step S33 is completed, the control unit 31 reads the threshold value from the storage unit 37 (step S34), and determines whether or not the MTF value calculated in step S33 is less than the threshold value (step S35). That is, it is determined whether or not the MTF value of the infrared lens group 11 is in the normal range.

図8は、正常な赤外線レンズ群11のMTF曲線及び異常な赤外線レンズ群11のMTF曲線を示すグラフである。図8(a)は、赤外線レンズ群11に異常が無い場合のMTF曲線の一例を示している。この場合、所定の空間周波数、例えば20(cycles/mm)のMTF値は約0.3であり、閾値0.2よりも大きな値である。該MTF値が閾値よりも大きい場合、一定のコントラストを有する撮像画像を得ることができ、該撮像画像から障害物を検出することができる。
図8(b)は、赤外線レンズ群11に異常がある場合のMTF曲線の一例を示している。この場合、所定の空間周波数、例えば20(cycles/mm)のMTF値は約0.1であり、閾値の0.2よりも小さな値である。該MTF値が閾値よりも小さい場合、一定のコントラストを有する撮像画像を得ることができず、障害物検出に支障を来すおそれがある。
FIG. 8 is a graph showing the MTF curve of the normal infrared lens group 11 and the MTF curve of the abnormal infrared lens group 11. FIG. 8A shows an example of the MTF curve when there is no abnormality in the infrared lens group 11. In this case, the MTF value of a predetermined spatial frequency, for example, 20 (cycles / mm) is about 0.3, which is a value larger than the threshold value 0.2. When the MTF value is larger than the threshold value, a captured image having a certain contrast can be obtained, and an obstacle can be detected from the captured image.
FIG. 8B shows an example of the MTF curve when the infrared lens group 11 is abnormal. In this case, the MTF value of a predetermined spatial frequency, for example, 20 (cycles / mm) is about 0.1, which is a value smaller than the threshold value of 0.2. When the MTF value is smaller than the threshold value, a captured image having a constant contrast cannot be obtained, and obstacle detection may be hindered.

制御部31は、MTF値が閾値未満であると判定した場合(ステップS35:YES)、赤外線レンズ群11に異常がある旨の警告を発し(ステップS36)、処理を終える。MTF値が閾値以上であると判定した場合(ステップS35:NO)、制御部31は、全入射角のMTF値を算出したか否かを判定する(ステップS37)。例えば、図2(a)〜(e)に示すような5つの入射角度に関するMTF値を算出したか否かを判定する。算出していないMTF値があると判定した場合(ステップS37:NO)、制御部31は処理をステップS32に戻す。全入射角度のMTF値を算出したと判定した場合(ステップS37:YES)、制御部31は、赤外線レンズ群11に異常が無いとして、処理を終える。   When it is determined that the MTF value is less than the threshold value (step S35: YES), the control unit 31 issues a warning that the infrared lens group 11 is abnormal (step S36), and ends the process. When it determines with an MTF value being more than a threshold value (step S35: NO), the control part 31 determines whether the MTF value of all the incident angles was calculated (step S37). For example, it is determined whether or not MTF values relating to five incident angles as shown in FIGS. If it is determined that there is an uncalculated MTF value (step S37: NO), the control unit 31 returns the process to step S32. When it determines with having calculated the MTF value of all the incident angles (step S37: YES), the control part 31 complete | finishes a process noting that there is no abnormality in the infrared lens group 11. FIG.

本実施の形態1に係るレンズ異常自己診断方法、レンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システム及び車両にあっては、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群11のMTF値を算出し、算出されたMTF値に基づいて、赤外線レンズ群11の異常の有無を自己診断することができる。MTF値を用いて赤外線レンズ群11の異常を診断した場合、コントラストの良否という観点から赤外線レンズ群11の異常を診断することができる。また、複数の入射角度におけるMTF値を用いて赤外線レンズ群11の異常の有無を診断しているため、更に正確に赤外線レンズ群11の異常の有無を診断することができる。例えば、赤外線レンズ群11から、光学特性に異常がある一のレンズを特定することも可能である。   In the lens abnormality self-diagnosis method, the obstacle abnormality detection system as the lens abnormality self-diagnosis system, and the vehicle according to the first embodiment, the MTF value of the infrared lens group 11 is calculated and calculated for a plurality of incident angles. Based on the MTF value, the presence or absence of abnormality of the infrared lens group 11 can be self-diagnosed. When the abnormality of the infrared lens group 11 is diagnosed using the MTF value, the abnormality of the infrared lens group 11 can be diagnosed from the viewpoint of the quality of contrast. Moreover, since the presence or absence of abnormality of the infrared lens group 11 is diagnosed using the MTF values at a plurality of incident angles, the presence or absence of abnormality of the infrared lens group 11 can be diagnosed more accurately. For example, it is possible to specify one lens having an abnormality in optical characteristics from the infrared lens group 11.

また、平面反射鏡16を回動させることによって、遮蔽部材14bを通過した略平行光の入射位置を変更することができるため、赤外線レンズ群11の複数箇所におけるMTF値を算出し、赤外線レンズ群11の異常の有無を診断することができる。   Moreover, since the incident position of the substantially parallel light that has passed through the shielding member 14b can be changed by rotating the plane reflecting mirror 16, MTF values at a plurality of locations in the infrared lens group 11 are calculated, and the infrared lens group The presence or absence of 11 abnormalities can be diagnosed.

更に、シャッタ15を閉じた状態で光源14aを点灯させ、遮蔽部材14bの画像を撮像するように構成してあるため、赤外線レンズ群11のより正確なMTF値を測定し、赤外線レンズ群11の異常の有無を診断することができる。   Further, since the light source 14a is turned on with the shutter 15 closed and an image of the shielding member 14b is taken, a more accurate MTF value of the infrared lens group 11 is measured, and the infrared lens group 11 The presence or absence of abnormality can be diagnosed.

更にまた、シャッタ15を閉じた状態で光源14aを点灯させ、遮蔽部材14bを撮像する構成であるため、外光の強度に拘わらず撮像素子13aで撮像可能な光強度は飽和せず、赤外線レンズ群11のMTF値を算出し、レンズの異常の有無を自己診断することができる。   Furthermore, since the light source 14a is turned on with the shutter 15 closed and the shielding member 14b is imaged, the light intensity that can be imaged by the image sensor 13a is not saturated regardless of the intensity of external light, and the infrared lens. By calculating the MTF value of the group 11, it is possible to self-diagnose whether there is a lens abnormality.

更にまた、赤外線レンズ群11のMTF値に基づいて、赤外線レンズ群11の異常の有無を診断し、赤外線レンズ群11に異常がある場合、警告を発することができる。   Furthermore, based on the MTF value of the infrared lens group 11, the presence or absence of an abnormality in the infrared lens group 11 is diagnosed, and if the infrared lens group 11 is abnormal, a warning can be issued.

更にまた、遮蔽部材14bを通過した赤外線を平面反射鏡16で反射させ、赤外線レンズ群11に入射させるように構成してあるため、光源14aを赤外線レンズ群11の正面側に配する場合に比して、赤外線撮像装置1を小型化することができる。   Furthermore, since the infrared ray that has passed through the shielding member 14 b is reflected by the plane reflecting mirror 16 and is incident on the infrared lens group 11, the light source 14 a is compared with the case where the light source 14 a is disposed on the front side of the infrared lens group 11. Thus, the infrared imaging device 1 can be reduced in size.

なお、本実施の形態1にあっては、一例として赤外線にて被写体を撮像する赤外線撮像装置を例示したが、可視光、その他の波長の光にて被写体を撮像する撮像装置に本発明を適用しても良い。   In the first embodiment, as an example, an infrared imaging device that captures an image of a subject using infrared light is illustrated. However, the present invention is applied to an imaging device that captures an image of a subject using visible light or light of other wavelengths. You may do it.

また、画像処理装置がレンズ異常自己診断処理を行っているが、赤外線撮像装置がレンズ異常診断を行うように構成しても良い。具体的には、赤外線撮像装置の制御部が、図5に示すステップS11,12,13,15〜18,及び図6に示すステップS32〜37を順に実行するように構成しても良い。   Further, although the image processing apparatus performs lens abnormality self-diagnosis processing, the infrared imaging apparatus may be configured to perform lens abnormality diagnosis. Specifically, the control unit of the infrared imaging device may be configured to sequentially execute steps S11, 12, 13, 15 to 18 shown in FIG. 5 and steps S32 to 37 shown in FIG.

(実施の形態2)
実施の形態2に係る障害物検出システムは、実施の形態1と同様、車両に搭載されており、赤外線撮像装置201、画像処理装置3、表示装置4、警報装置5等を備えている。
図9及び図10は、本発明の実施の形態2に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置201を示す模式図である。実施の形態2に係る赤外線撮像装置201は、実施の形態1に係る赤外線撮像装置1と同様の赤外線レンズ群11、鏡筒212、赤外線撮像部13、光源14a、遮蔽部材14b、コリメータレンズ14c、シャッタ15、シャッタ駆動部15a、側断面楔型の反射鏡216、制御部17、信号処理部18、出力部19を備えており、コリメータレンズ14cの姿勢を変動させることによって、複数の入射角度におけるMTF値を算出し、赤外線レンズ群11の異常の有無を診断するように構成されている点が実施の形態1に係る赤外線撮像装置1と異なる。
(Embodiment 2)
The obstacle detection system according to the second embodiment is mounted on a vehicle as in the first embodiment, and includes an infrared imaging device 201, an image processing device 3, a display device 4, an alarm device 5, and the like.
9 and 10 are schematic diagrams showing an infrared imaging device 201 constituting an obstacle detection system as a lens abnormality self-diagnosis system according to Embodiment 2 of the present invention. The infrared imaging device 201 according to the second embodiment includes an infrared lens group 11, a lens barrel 212, an infrared imaging unit 13, a light source 14a, a shielding member 14b, a collimator lens 14c, and the like, similar to the infrared imaging device 1 according to the first embodiment. A shutter 15, a shutter drive unit 15a, a wedge-shaped reflecting mirror 216, a control unit 17, a signal processing unit 18, and an output unit 19 are provided. By changing the attitude of the collimator lens 14c, a plurality of incident angles can be obtained. It differs from the infrared imaging device 1 according to the first embodiment in that the MTF value is calculated and the infrared lens group 11 is diagnosed for abnormality.

実施の形態2に係る赤外線撮像装置201は、光源14a、遮蔽部材14b及びコリメータレンズ14cを支持する筒状の光源支持体14dを備えている。光源14a、遮蔽部材14b及びコリメータレンズ14cの構成、位置関係は実施の形態1と同様である。光源支持体14dは、光軸Lに対して略垂直な支持体回動軸21bによって、鏡筒212の保持部212bに回動可能に支持されており、図9及び図10に示すように、光源支持体14dはステッピングモータ21によって支持体回動軸21b回りに回動するように構成されている。ステッピングモータ21の回転は、制御部17によって制御されており、制御部17は、モータ駆動信号をモータ駆動部21aに与え、モータ駆動部21aは、該モータ駆動信号を受信した場合、ステッピングモータ21を回転させる。光源支持体14dの回動範囲は、反射鏡216で反射されて赤外線レンズ群11に入射する略平行光の入射角度が0〜θ(<半画角α)度の間で変化し、赤外線レンズ群11の径方向両端に亘って走査できるように設定されている。   The infrared imaging apparatus 201 according to Embodiment 2 includes a cylindrical light source support 14d that supports the light source 14a, the shielding member 14b, and the collimator lens 14c. The configuration and positional relationship of the light source 14a, the shielding member 14b, and the collimator lens 14c are the same as those in the first embodiment. The light source support 14d is rotatably supported by the holding part 212b of the lens barrel 212 by a support rotating shaft 21b substantially perpendicular to the optical axis L. As shown in FIGS. The light source support 14d is configured to rotate around the support rotating shaft 21b by the stepping motor 21. The rotation of the stepping motor 21 is controlled by the control unit 17, and the control unit 17 gives a motor drive signal to the motor drive unit 21a. When the motor drive unit 21a receives the motor drive signal, the stepping motor 21 is controlled. Rotate. The rotation range of the light source support 14d is such that the incident angle of substantially parallel light reflected by the reflecting mirror 216 and incident on the infrared lens group 11 changes between 0 to θ (<half angle of view α), and the infrared lens. It is set so that scanning can be performed across both ends of the group 11 in the radial direction.

光源支持体14dが回動した場合、反射鏡216及び赤外線レンズ群11に対するコリメータレンズ14cの姿勢が変化し、遮蔽部材14bを通過した略平行光の赤外線レンズ群11に対する入射角度が変化する。   When the light source support 14d rotates, the attitude of the collimator lens 14c with respect to the reflecting mirror 216 and the infrared lens group 11 changes, and the incident angle of the substantially parallel light that has passed through the shielding member 14b changes with respect to the infrared lens group 11.

図11は、実施の形態2における赤外線撮像装置201側の制御部17の処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a processing procedure of the control unit 17 on the infrared imaging apparatus 201 side in the second embodiment.

赤外線撮像装置201の制御部17は、図5に示したステップS11〜15と同様、シャッタ15を閉じ、光源14aを点灯させ、撮像し、撮像して得た遮蔽部材14bの撮像画像データを出力させるステップS51〜55の処理を実行する。ステップS55で、制御部17は、全入射角の撮像画像データを出力したか否かを判定し、未出力の撮像画像データがあると判定した場合(ステップS55:NO)、制御部17は、ステッピングモータ21を所定角度回転させ(ステップS56)、処理をステップS53に戻す。   The control unit 17 of the infrared imaging device 201 closes the shutter 15, turns on the light source 14 a, takes an image, and outputs the captured image data of the shielding member 14 b obtained by imaging, similarly to steps S 11 to 15 shown in FIG. 5. Steps S51 to S55 are executed. In step S55, the control unit 17 determines whether or not the captured image data of all incident angles has been output, and if it is determined that there is unoutput captured image data (step S55: NO), the control unit 17 The stepping motor 21 is rotated by a predetermined angle (step S56), and the process returns to step S53.

全入射角の撮像画像データを出力したと判定した場合(ステップS55:YES)、制御部17は、光源14aを消灯し(ステップS57)、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部15aに与えることにより、シャッタ15を開き(ステップS58)、処理を終える。   When it is determined that the captured image data of all incident angles has been output (step S55: YES), the control unit 17 turns off the light source 14a (step S57) and gives a shutter drive signal to the shutter drive unit 15a, thereby releasing the shutter. 15 is opened (step S58), and the process ends.

実施の形態2に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両にあっても、実施の形態1と同様、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群11のMTF値を算出し、該MTF値を用いて赤外線レンズ群11の異常の有無を自己診断することができる。   Even in the lens abnormality self-diagnosis method, the obstacle detection system, and the vehicle according to the second embodiment, as in the first embodiment, the MTF value of the infrared lens group 11 is calculated for a plurality of incident angles, and the MTF value is calculated. Can be used to self-diagnose whether there is an abnormality in the infrared lens group 11.

なお、実施の形態2にあっては、遮蔽部材14bを通過した略平行光が赤外線レンズ群11の一部に入射するように構成されているが、前記略平行光を赤外線レンズ群11の中心部分を含む一部又は全部に入射させるように構成しても良い。   In the second embodiment, the substantially parallel light that has passed through the shielding member 14b is configured to enter a part of the infrared lens group 11. However, the substantially parallel light is centered on the infrared lens group 11. You may comprise so that it may inject into part or all including a part.

実施の形態2に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両の他の構成、作用及び効果は、実施の形態1に係るレンズ異常自己診断方法、赤外線撮像装置1、障害物検出システム及び車両の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。   The lens abnormality self-diagnosis method, obstacle detection system, and other configurations, operations, and effects according to the second embodiment are the same as the lens abnormality self-diagnosis method, infrared imaging device 1, obstacle detection system, and vehicle according to the first embodiment. Since it is the same as that of a structure, an effect | action, and an effect of a vehicle, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding location and the detailed description is abbreviate | omitted.

(実施の形態3)
実施の形態3に係る障害物検出システムは、実施の形態1と同様、赤外線撮像装置301、画像処理装置3、表示装置4、警報装置5等を備えている。
図12は、本発明の実施の形態3に係る赤外線撮像装置301を示す模式図である。実施の形態3に係る赤外線撮像装置301は、実施の形態1に係る赤外線撮像装置1と同様の赤外線レンズ群11、鏡筒312、赤外線撮像部13、複数の光源14a,14a,14a、遮蔽部材14b,14b,14b、コリメータレンズ14c,14c,14c、シャッタ15、側断面楔型の反射鏡316、制御部17、信号処理部18、出力部19を備えており、複数の光源14a,14a,14aを選択的に点灯させることによって、複数方向から遮蔽部材14b,14b,14bを撮像し、赤外線レンズ群11の異常の有無を診断するように構成されている点が実施の形態1に係る赤外線撮像装置1と異なる。
(Embodiment 3)
As in the first embodiment, the obstacle detection system according to the third embodiment includes an infrared imaging device 301, an image processing device 3, a display device 4, an alarm device 5, and the like.
FIG. 12 is a schematic diagram showing an infrared imaging device 301 according to Embodiment 3 of the present invention. The infrared imaging device 301 according to the third embodiment includes an infrared lens group 11, a lens barrel 312, an infrared imaging unit 13, a plurality of light sources 14 a, 14 a, 14 a, and a shielding member similar to the infrared imaging device 1 according to the first embodiment. 14b, 14b, 14b, collimator lenses 14c, 14c, 14c, shutter 15, side-section wedge-shaped reflecting mirror 316, control unit 17, signal processing unit 18, output unit 19, and a plurality of light sources 14a, 14a, The infrared ray according to the first embodiment is configured so that the shielding members 14b, 14b, and 14b are imaged from a plurality of directions by selectively turning on the light 14a and the presence or absence of abnormality of the infrared lens group 11 is diagnosed. Different from the imaging device 1.

実施の形態3に係る赤外線撮像装置301は、光源14a、遮蔽部材14b及びコリメータレンズ14cを複数組、例えば3組備えている。各組を構成する光源14a、遮蔽部材14b及びコリメータレンズ14cの構成は実施の形態1と同様であり、各光源14a,14a,14aの点灯及び消灯は制御部17によって制御されている。鏡筒312の保持部312bは、複数のコリメータレンズ14c,14c,14c夫々の光軸が異なる方向を向くように支持している。各コリメータレンズ14c,14c,14cの光軸の方向が異なるため、各コリメータレンズ14c,14c,14cからの略平行光は異なる入射角度で赤外線レンズ群11に入射する。従って、各光源14a,14a,14aを選択的に点灯させた場合、赤外線レンズ群11に入射する前記略平行光の入射角度が変化する。   The infrared imaging device 301 according to Embodiment 3 includes a plurality of sets, for example, three sets of the light source 14a, the shielding member 14b, and the collimator lens 14c. The configurations of the light source 14a, the shielding member 14b, and the collimator lens 14c that constitute each set are the same as those in the first embodiment, and the light source 14a, 14a, 14a is turned on and off by the control unit 17. The holding portion 312b of the lens barrel 312 supports the collimator lenses 14c, 14c, and 14c so that the optical axes thereof are directed in different directions. Since the directions of the optical axes of the collimator lenses 14c, 14c, and 14c are different, substantially parallel light from the collimator lenses 14c, 14c, and 14c is incident on the infrared lens group 11 at different incident angles. Therefore, when each of the light sources 14a, 14a, and 14a is selectively turned on, the incident angle of the substantially parallel light incident on the infrared lens group 11 changes.

図13は、実施の形態3における赤外線撮像装置301側の制御部17の処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure of the control unit 17 on the infrared imaging device 301 side in the third embodiment.

赤外線撮像装置301の制御部17は、図5に示したステップS11〜15と同様、シャッタ15を閉じ、一の光源14aを点灯させ、撮像し、撮像して得た遮蔽部材14bの撮像画像データを出力させるステップS71〜75の処理を実行する。ステップS75で、制御部17は、全入射角における撮像画像データを出力したか否かを判定し、未出力の撮像画像データがあると判定した場合(ステップS75:NO)、制御部17は、点灯させる光源14aを変更し(ステップS76)、処理をステップS73に戻す。   The control unit 17 of the infrared imaging device 301 closes the shutter 15, turns on the one light source 14 a, picks up an image, and picks up the imaged image data of the shielding member 14 b obtained by taking the image, as in steps S 11 to 15 shown in FIG. 5. Are executed in steps S71 to S75. In step S75, the control unit 17 determines whether or not the captured image data is output at all incident angles, and when it is determined that there is unoutput captured image data (step S75: NO), the control unit 17 The light source 14a to be turned on is changed (step S76), and the process returns to step S73.

全入射角の撮像画像データを出力したと判定した場合(ステップS75:YES)、制御部17は、光源14aを消灯し(ステップS77)、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部15aに与えることにより、シャッタ15を開き(ステップS78)、処理を終える。   If it is determined that the captured image data of all incident angles has been output (step S75: YES), the control unit 17 turns off the light source 14a (step S77), and gives a shutter drive signal to the shutter drive unit 15a, thereby releasing the shutter. 15 is opened (step S78), and the process ends.

実施の形態3に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両にあっても、実施の形態1と同様、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群11のMTF値を算出し、該MTF値を用いて赤外線レンズ群11の異常の有無を自己診断することができる。
更に、複数の光源14a,14a,14aを選択的に点灯させることにより、赤外線レンズ群11に対するコリメータレンズ14cからの略平行光の入射角度を変更することができるため、簡単な構成及び低コストで実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態3にあっては3つの光源を選択的に点灯させる場合を説明したが、コリメータレンズ、遮蔽部材及び光源の数は3つに限定されず、2つ又は4つ以上であっても良い。
Even in the lens abnormality self-diagnosis method, the obstacle detection system, and the vehicle according to the third embodiment, as in the first embodiment, the MTF value of the infrared lens group 11 is calculated for a plurality of incident angles, and the MTF value is calculated. Can be used to self-diagnose whether there is an abnormality in the infrared lens group 11.
Furthermore, by selectively turning on the plurality of light sources 14a, 14a, and 14a, the incident angle of substantially parallel light from the collimator lens 14c with respect to the infrared lens group 11 can be changed, so that the configuration is simple and the cost is low. The same effect as in the first embodiment can be obtained.
In the third embodiment, the case where three light sources are selectively turned on has been described. However, the number of collimator lenses, shielding members, and light sources is not limited to three, and may be two or four or more. May be.

実施の形態3に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両の他の構成、作用及び効果は、実施の形態1に係るレンズ異常自己診断方法、赤外線撮像装置1、障害物検出システム及び車両の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。   The lens abnormality self-diagnosis method, the obstacle detection system, and other configurations, operations, and effects according to the third embodiment are the same as the lens abnormality self-diagnosis method, the infrared imaging device 1, the obstacle detection system, and the vehicle according to the first embodiment. Since it is the same as that of a structure, an effect | action, and an effect of a vehicle, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding location and the detailed description is abbreviate | omitted.

(実施の形態4)
実施の形態4に係る障害物検出システムは、実施の形態1と同様、車両に搭載されており、赤外線撮像装置401、画像処理装置3、表示装置4、警報装置5等を備えている。
図14は、本発明の実施の形態4に係る赤外線撮像装置401を示す模式図である。実施の形態4に係る赤外線撮像装置401は、実施の形態1に係る赤外線撮像装置1と同様の赤外線レンズ群11、鏡筒12、赤外線撮像部13、光源14a、遮蔽部材14b、コリメータレンズ14c、制御部17、信号処理部18、出力部19を備えている。
ただし、実施の形態4に係る赤外線撮像装置401においては、赤外線撮像素子13aのオフセット補正に用いられるシャッタ415が赤外線レンズ群11と赤外線撮像素子13aとの間に配されている。この場合、シャッタ415の閉鎖によって光源14aからの赤外線も遮断されるため、実施の形態1で説明した様にシャッタ415を用いて外光を遮断した上でレンズ異常の有無を診断することができない。
本実施の形態4に係る赤外線撮像装置401は、シャッタ415を閉鎖せずにレンズ異常の自己診断を行うことを可能にしたものであり、平面反射鏡416の構成及び制御部31の処理手順が実施の形態1に係る赤外線撮像装置と異なる。以下では主に上記相違点について説明する。
(Embodiment 4)
The obstacle detection system according to the fourth embodiment is mounted on a vehicle as in the first embodiment, and includes an infrared imaging device 401, an image processing device 3, a display device 4, an alarm device 5, and the like.
FIG. 14 is a schematic diagram showing an infrared imaging device 401 according to Embodiment 4 of the present invention. The infrared imaging device 401 according to the fourth embodiment includes an infrared lens group 11, a lens barrel 12, an infrared imaging unit 13, a light source 14 a, a shielding member 14 b, a collimator lens 14 c, similar to the infrared imaging device 1 according to the first embodiment. A control unit 17, a signal processing unit 18, and an output unit 19 are provided.
However, in the infrared imaging device 401 according to Embodiment 4, a shutter 415 used for offset correction of the infrared imaging element 13a is arranged between the infrared lens group 11 and the infrared imaging element 13a. In this case, since the infrared rays from the light source 14a are also blocked by closing the shutter 415, it is impossible to diagnose the presence or absence of lens abnormality after blocking outside light using the shutter 415 as described in the first embodiment. .
The infrared imaging apparatus 401 according to the fourth embodiment enables self-diagnosis of a lens abnormality without closing the shutter 415. The configuration of the plane reflecting mirror 416 and the processing procedure of the control unit 31 are the same. Different from the infrared imaging apparatus according to the first embodiment. Below, the said difference is mainly demonstrated.

鏡筒12の正面側先端部には、平面反射鏡416を支持する平板状の反射鏡支持体416cが光軸L方向正面側に延設されている。平面反射鏡416は、反射鏡支持体416cの先端部に回動軸416aにて回動可能に支持されており、二点鎖線で示すように平面反射鏡416が反射鏡支持体416c側に折り畳まれた閉状態と、実線で示すように平面反射鏡416が赤外線レンズ群11を臨む開状態とをとることができる。また、開状態と閉状態との間で平面反射鏡416の開度を調整することができる。   A flat plate-like reflecting mirror support 416 c that supports the flat reflecting mirror 416 is extended to the front side in the optical axis L direction at the front end portion of the lens barrel 12. The flat reflecting mirror 416 is rotatably supported at the tip of the reflecting mirror support 416c by a rotating shaft 416a, and the flat reflecting mirror 416 is folded toward the reflecting mirror support 416c as shown by a two-dot chain line. The closed state and the open state in which the planar reflecting mirror 416 faces the infrared lens group 11 can be taken as shown by the solid line. Moreover, the opening degree of the planar reflecting mirror 416 can be adjusted between the open state and the closed state.

平面反射鏡416は、反射鏡駆動部416bによって駆動されて回動する。反射鏡駆動部416bは、例えば平面反射鏡416を回動させるステッピングモータ、該ステッピングモータを駆動するモータ駆動部等から構成されており、反射鏡駆動部416bの動作は制御部17によって制御されている。   The flat reflecting mirror 416 is driven to rotate by the reflecting mirror driving unit 416b. The reflecting mirror driving unit 416b includes, for example, a stepping motor that rotates the planar reflecting mirror 416, a motor driving unit that drives the stepping motor, and the like. The operation of the reflecting mirror driving unit 416b is controlled by the control unit 17. Yes.

図15は、実施の形態4における赤外線撮像装置401側の制御部17の処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure of the control unit 17 on the infrared imaging device 401 side in the fourth embodiment.

赤外線撮像装置401の制御部17は、反射鏡駆動信号を反射鏡駆動部416bに与えることにより、平面反射鏡416を開き(ステップS91)、光源14aを点灯させる(ステップS92)。次いで、制御部17は、光源14aが点灯している状態において赤外線レンズ群11によって集光された像を赤外線撮像素子13aにて撮像し(ステップS93)、撮像して得た撮像画像データを出力する(ステップS94)。   The control unit 17 of the infrared imaging device 401 opens the planar reflecting mirror 416 by supplying a reflecting mirror driving signal to the reflecting mirror driving unit 416b (step S91), and turns on the light source 14a (step S92). Next, the control unit 17 captures an image collected by the infrared lens group 11 with the infrared imaging element 13a in a state where the light source 14a is turned on (step S93), and outputs captured image data obtained by the imaging. (Step S94).

そして、制御部17は、光源14aを消灯し(ステップS95)、光源14aが消灯している状態において赤外線レンズ群11によって集光された像を赤外線撮像素子13aにて撮像し(ステップS96)、撮像して得た撮像画像データを出力する(ステップS97)。
なお、ステップS93及びステップS96における光源14a点灯時及び消灯時の撮像画像データは、当該撮像画像が安定している場合、例えば車両が停止しているときのデータであることが望ましい。光源14aの点灯及び消灯、撮像処理に時間を要するため、撮像画像が安定していない場合、正確な差分データを得ることができないためである。従って、例えば、車両が停止しているか否かを示す車速センサ信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した車速センサ信号に基づいて車両が停止しているか否かを判定する車両停止判定手段とを備え、該車両停止判定手段が車両停止と判定した場合に撮像素子が撮像して得た撮像画像に基づいてレンズの異常の有無を判定するように構成すると良い。このように構成することによって、レンズの異常の有無をより正確に判定することが可能になる。
Then, the control unit 17 turns off the light source 14a (step S95), and picks up an image collected by the infrared lens group 11 with the infrared imaging element 13a in a state where the light source 14a is turned off (step S96). The captured image data obtained by imaging is output (step S97).
Note that the captured image data when the light source 14a is turned on and off in steps S93 and S96 is preferably data when the captured image is stable, for example, when the vehicle is stopped. This is because it takes time to turn on and off the light source 14a and the imaging process, and therefore accurate difference data cannot be obtained when the captured image is not stable. Therefore, for example, a receiving unit that receives a vehicle speed sensor signal indicating whether or not the vehicle is stopped, and a vehicle stop determination that determines whether or not the vehicle is stopped based on the vehicle speed sensor signal received by the receiving unit. And when the vehicle stop determination means determines that the vehicle is stopped, it may be configured to determine whether or not there is an abnormality in the lens based on a captured image obtained by the imaging device. With this configuration, it is possible to more accurately determine whether there is a lens abnormality.

次いで、制御部17は、全入射角の撮像画像データを出力したか否かを判定する(ステップS98)。未出力の撮像画像データがあると判定した場合(ステップS98:NO)、制御部17は、ステッピングモータを回転させることによって、平面反射鏡416の開度を変更し(ステップS99)、処理をステップS93に戻す。   Next, the control unit 17 determines whether or not captured image data of all incident angles has been output (step S98). When it is determined that there is unoutput captured image data (step S98: NO), the control unit 17 changes the opening of the plane reflecting mirror 416 by rotating the stepping motor (step S99), and the process is stepped. Return to S93.

全入射角の撮像画像データを出力したと判定した場合(ステップS98:YES)、制御部17は、反射鏡駆動信号を反射鏡駆動部416bに与えることにより、平面反射鏡416を閉じ(ステップS100)、処理を終える。   When it is determined that the captured image data of all incident angles has been output (step S98: YES), the control unit 17 closes the planar reflecting mirror 416 by giving the reflecting mirror driving signal to the reflecting mirror driving unit 416b (step S100). ) Finish the process.

図16は、実施の形態4における画像処理装置3側の制御部31の処理手順を示すフローチャートである。
画像処理装置3の制御部31は、赤外線撮像装置401から出力された光源14a点灯時における全入射角の撮像画像データを取得する(ステップS111)。次いで、制御部31は、赤外線撮像装置401から出力された光源14a消灯時における全入射角の撮像画像データを取得する(ステップS112)。
FIG. 16 is a flowchart illustrating a processing procedure of the control unit 31 on the image processing apparatus 3 side according to the fourth embodiment.
The control unit 31 of the image processing device 3 acquires captured image data of all incident angles output from the infrared imaging device 401 when the light source 14a is turned on (step S111). Next, the control unit 31 acquires captured image data of all incident angles output from the infrared imaging device 401 when the light source 14a is extinguished (step S112).

そして、制御部31は、取得した撮像画像データに基づいて、一の入射角度における光源14a点灯時の撮像画像の階調値と、該一の入射角度における光源14a消灯時の撮像画像の階調値との差分を、画素毎に算出する(ステップS113)。   Then, based on the acquired captured image data, the control unit 31 determines the gradation value of the captured image when the light source 14a is turned on at one incident angle and the gradation value of the captured image when the light source 14a is turned off at the one incident angle. The difference from the value is calculated for each pixel (step S113).

図17は、赤外線撮像装置401から取得した撮像画像、及び差分算出後の撮像画像を示す模式図である。図17(a)は、光源14a消灯時の撮像画像、図17(b)は、光源14a点灯時の撮像画像、図17(c)は、光源14a点灯時の撮像画像を構成する各画素夫々の階調値から、光源14a消灯時の撮像画像を構成する各画素夫々の階調値を減算することによって得られた撮像画像である。図17(c)に示すように、光源14a点灯時の撮像画像の階調値から、光源14a消灯時の撮像画像の階調値を減算することによって、被写体の画像を除去し、遮蔽部材のみの画像を得ることができる。   FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a captured image acquired from the infrared imaging device 401 and a captured image after difference calculation. 17A shows a captured image when the light source 14a is turned off, FIG. 17B shows a captured image when the light source 14a is turned on, and FIG. 17C shows each pixel constituting the captured image when the light source 14a is turned on. This is a captured image obtained by subtracting the gradation value of each pixel constituting the captured image when the light source 14a is turned off from the gradation value. As shown in FIG. 17C, the image of the subject is removed by subtracting the gradation value of the captured image when the light source 14a is turned off from the gradation value of the captured image when the light source 14a is turned on, and only the shielding member is obtained. Images can be obtained.

ステップS113の処理を終えた場合、制御部31は、算出された階調値の差分から撮像画像の所定範囲における光強度分布を検出する(ステップS114)。所定範囲は、実施の形態1と同様の範囲である。そして、制御部31は、光強度分布をフーリエ変換することによってMTF関数を求め、所定周波数におけるレンズのMTF値を算出する(ステップS115)。次いで、制御部31は、閾値を読み出し(ステップS116)、ステップS115で算出したMTF値が閾値未満であるか否かを判定する(ステップS117)。つまり、赤外線レンズ群11のMTF値が正常範囲であるか否かを判定する。   When the process of step S113 is completed, the control unit 31 detects the light intensity distribution in the predetermined range of the captured image from the difference between the calculated gradation values (step S114). The predetermined range is the same as that in the first embodiment. Then, the control unit 31 obtains an MTF function by performing Fourier transform on the light intensity distribution, and calculates the MTF value of the lens at a predetermined frequency (step S115). Next, the control unit 31 reads the threshold value (step S116), and determines whether or not the MTF value calculated in step S115 is less than the threshold value (step S117). That is, it is determined whether or not the MTF value of the infrared lens group 11 is in the normal range.

MTF値が閾値未満であると判定した場合(ステップS117:YES)、制御部31は、赤外線レンズ群11に異常が有る旨の警告を発し(ステップS118)、処理を終える。MTF値が閾値以上であると判定した場合(ステップS117:NO)、制御部31は、全入射角のMTF値を算出したか否かを判定する(ステップS119)。算出していないMTF値があると判定した場合(ステップS119:NO)、制御部31は処理をステップS113に戻す。全入射角度のMTF値を算出したと判定した場合(ステップS119:YES)、制御部31は、赤外線レンズ群11に異常が無いとして、処理を終える。   If it is determined that the MTF value is less than the threshold (step S117: YES), the control unit 31 issues a warning that the infrared lens group 11 has an abnormality (step S118), and ends the process. When it determines with an MTF value being more than a threshold value (step S117: NO), the control part 31 determines whether the MTF value of all the incident angles was calculated (step S119). If it is determined that there is an MTF value that has not been calculated (step S119: NO), the control unit 31 returns the process to step S113. When it determines with having calculated the MTF value of all the incident angles (step S119: YES), the control part 31 complete | finishes a process noting that there is no abnormality in the infrared lens group 11. FIG.

実施の形態4に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両にあっては、シャッタ415が赤外線レンズ群11間に配されている場合であっても、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群11のMTF値を算出し、該MTF値を用いて赤外線レンズ群11の異常の有無を自己診断することができる。   In the lens abnormality self-diagnosis method, the obstacle detection system, and the vehicle according to the fourth embodiment, even when the shutter 415 is disposed between the infrared lens groups 11, the infrared lens is related to a plurality of incident angles. The MTF value of the group 11 is calculated, and the presence or absence of abnormality of the infrared lens group 11 can be self-diagnosed using the MTF value.

なお、実施の形態4にあっては、シャッタを閉じた状態で遮蔽部材の像を得ることができない場合を説明したが、実施の形態1のようにシャッタを閉じた状態で赤外線レンズ群の異常の有無を診断することができる障害物検出システムに上述の処理手順を適用しても良い。つまり、実施の形態1ではシャッタを閉じることで外光を遮断し、MTF値を算出するように構成してあるが、この場合にも本実施の形態4に示すように階調値の差分を算出するように構成すると良い。上述の処理手順を実施の形態1に適用した場合、赤外線撮像装置1の周囲環境によってシャッタから放射される赤外線量にむらが生ずるようなことがあっても、シャッタから放射される赤外線の影響も除去することができるため、より正確に赤外線レンズ群のMTF値を算出し、赤外線レンズ群の異常の有無を診断することができる。また、複数方向で撮像した遮蔽部材の撮像画像に基づいて、複数の入射角度におけるMTF値を算出し、該MTF値を用いて赤外線レンズ群の異常の有無を自己診断することができる。   In the fourth embodiment, the case where the image of the shielding member cannot be obtained with the shutter closed is explained. However, as in the first embodiment, the abnormality of the infrared lens group when the shutter is closed. The above-described processing procedure may be applied to an obstacle detection system capable of diagnosing the presence or absence. That is, in the first embodiment, the configuration is such that the outside light is blocked by closing the shutter and the MTF value is calculated, but in this case as well, the difference between the gradation values is calculated as shown in the fourth embodiment. It is good to comprise so that it may calculate. When the above-described processing procedure is applied to the first embodiment, even if the amount of infrared rays emitted from the shutter may vary depending on the surrounding environment of the infrared imaging device 1, the influence of infrared rays emitted from the shutter may also be affected. Since it can be removed, the MTF value of the infrared lens group can be calculated more accurately and the presence or absence of abnormality of the infrared lens group can be diagnosed. Moreover, based on the captured image of the shielding member imaged in a plurality of directions, MTF values at a plurality of incident angles can be calculated, and the presence or absence of abnormality of the infrared lens group can be self-diagnosed using the MTF values.

また、実施の形態4に係る赤外線撮像装置及び障害物検出システムでは、シャッタにて外光を遮断すること無しに遮蔽部材の像を撮像する構成とした。従って、光源を点灯させた場合、撮像素子に集光する光の強度が飽和する場合もある。この場合、光源消灯時及び点灯時の光強度分布の差分を正確に算出することができず、MTF値を算出することが困難である。そこで、画像処理装置の制御部は、取得した撮像画像を構成する画素の階調値が最大値に達している場合、差分を算出する前に全体として階調値を下げ、最大値に相当している部分を周辺画素の階調値の変化傾向から補正するように構成すると良い。又は、赤外線撮像装置が撮像素子のゲインを調整し、光強度が飽和して階調値が最大値に達しないように補正可能に構成しても良い。   Further, the infrared imaging device and the obstacle detection system according to Embodiment 4 are configured to capture an image of the shielding member without blocking external light with the shutter. Therefore, when the light source is turned on, the intensity of light condensed on the image sensor may be saturated. In this case, the difference between the light intensity distributions when the light source is turned off and when the light source is turned on cannot be accurately calculated, and it is difficult to calculate the MTF value. Therefore, when the gradation value of the pixels constituting the acquired captured image reaches the maximum value, the control unit of the image processing apparatus reduces the gradation value as a whole before calculating the difference, and corresponds to the maximum value. It is preferable to configure so as to correct the portion that is present from the tendency of change in the gradation values of the surrounding pixels. Alternatively, the infrared imaging device may be configured to adjust the gain of the imaging element so that the light intensity is saturated and the gradation value does not reach the maximum value.

実施の形態4に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両の他の構成、作用及び効果は、実施の形態1に係るレンズ異常自己診断方法、赤外線撮像装置1、障害物検出システム及び車両の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。   The lens abnormality self-diagnosis method, the obstacle detection system, and other configurations, operations, and effects according to the fourth embodiment are the same as the lens abnormality self-diagnosis method, the infrared imaging device 1, the obstacle detection system, and the vehicle according to the first embodiment. Since it is the same as that of a structure, an effect | action, and effect of a vehicle, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding location and the detailed description is abbreviate | omitted.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

本発明の実施の形態1に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the infrared imaging device which comprises the obstruction detection system as a lens abnormality self-diagnosis system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 平面反射鏡を回動させた場合における光路の変化を示す光路図である。It is an optical path diagram which shows the change of the optical path when a plane reflective mirror is rotated. 赤外線撮像装置を備えた障害物検出システム及び車両の構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of an obstacle detection system provided with an infrared imaging device, and vehicles. 画像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an image processing apparatus. 赤外線レンズ群の自己診断に係る赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the control part by the side of the infrared imaging device which concerns on the self-diagnosis of an infrared lens group. 赤外線レンズ群の自己診断に係る画像処理装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the control part by the side of the image processing apparatus which concerns on the self-diagnosis of an infrared lens group. 制御部の処理内容を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of a control part notionally. 正常な赤外線レンズ群のMTF曲線及び異常な赤外線レンズ群のMTF曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the MTF curve of a normal infrared lens group, and the MTF curve of an abnormal infrared lens group. 本発明の実施の形態2に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the infrared imaging device which comprises the obstruction detection system as a lens abnormality self-diagnosis system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the infrared imaging device which comprises the obstruction detection system as a lens abnormality self-diagnosis system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2における赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a control unit on the infrared imaging device side in the second embodiment. 本発明の実施の形態3に係る赤外線撮像装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the infrared imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 実施の形態3における赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a control unit on the infrared imaging device side in the third embodiment. 本発明の実施の形態4に係る赤外線撮像装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the infrared imaging device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 実施の形態4における赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。14 is a flowchart illustrating a processing procedure of a control unit on the infrared imaging device side in the fourth embodiment. 実施の形態4における画像処理装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。15 is a flowchart illustrating a processing procedure of a control unit on the image processing apparatus side in the fourth embodiment. 赤外線撮像装置から取得した撮像画像、及び差分算出後の撮像画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the captured image acquired from the infrared imaging device, and the captured image after difference calculation.

符号の説明Explanation of symbols

1,201,301,401 赤外線撮像装置
3 画像処理装置(診断装置)
11 赤外線レンズ群
13a 赤外線撮像素子
14a 光源
14b 遮蔽部材
14c コリメータレンズ
14d 光源支持体
15 シャッタ
16,416 平面反射鏡
16a,416a 回動軸
17 制御部(入射角度変更手段)
20 圧電素子(入射角度変更手段)
21 ステッピングモータ(入射角度変更手段)
21b 支持体回動軸
31 制御部(取得手段、算出手段、診断手段、差分算出手段)
37 記憶部
216 反射鏡
L 光軸
1, 201, 301, 401 Infrared imaging device 3 Image processing device (diagnostic device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Infrared lens group 13a Infrared imaging device 14a Light source 14b Shielding member 14c Collimator lens 14d Light source support body 15 Shutter 16, 416 Planar reflecting mirror 16a, 416a Rotating shaft 17 Control part (incident angle change means)
20 Piezoelectric element (incident angle changing means)
21 Stepping motor (incident angle changing means)
21b Support body rotation axis 31 control unit (acquisition means, calculation means, diagnosis means, difference calculation means)
37 Memory 216 Reflector L Optical axis

Claims (13)

レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置のレンズ異常自己診断方法であって、
前記レンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、
前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのMTF値を入射角度毎に算出し、
算出したMTF値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する
ことを特徴とするレンズ異常自己診断方法。
A lens abnormality self-diagnosis method of an imaging apparatus having an imaging unit that captures an image obtained by condensing a lens and the lens,
Substantially parallel light is incident on each of the lenses from a plurality of incident angles,
The MTF value of the lens is calculated for each incident angle based on the gradation value of each of the plurality of pixels constituting the captured image obtained by the imaging unit.
A lens abnormality self-diagnosis method comprising diagnosing the presence or absence of abnormality of the lens based on the calculated MTF value.
レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を備える撮像装置であって、
前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、
前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのMTF値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出したMTF値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段と、
前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus including a lens and an imaging unit that captures an image obtained by condensing with the lens,
An irradiating means for causing substantially parallel light to enter the lens;
Calculating means for calculating an MTF value of the lens based on gradation values of a plurality of pixels constituting a captured image obtained by the imaging unit;
Diagnosing means for diagnosing the presence or absence of abnormality of the lens based on the MTF value calculated by the calculating means;
An imaging apparatus comprising: an incident angle changing unit that changes an incident angle of the substantially parallel light with respect to the lens.
レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置と、該撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値を取得し、該階調値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断装置とを備えるレンズ異常自己診断システムであって、
前記撮像装置は、
前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、
前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段と
を備え、
前記診断装置は、
取得した階調値に基づいて前記レンズのMTF値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出したMTF値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段と
を備えることを特徴とするレンズ異常自己診断システム。
An image pickup apparatus having an image pickup unit that picks up an image obtained by condensing the lens and the lens, and a gradation value of each of a plurality of pixels constituting the picked-up image obtained by the image pickup unit A lens abnormality self-diagnosis system comprising a diagnostic device for diagnosing the presence or absence of an abnormality of the lens based on a tone value,
The imaging device
An irradiating means for causing substantially parallel light to enter the lens;
An incident angle changing means for changing an incident angle of the substantially parallel light with respect to the lens,
The diagnostic device comprises:
Calculating means for calculating the MTF value of the lens based on the acquired gradation value;
A lens abnormality self-diagnosis system comprising: a diagnosis unit that diagnoses the presence or absence of abnormality of the lens based on the MTF value calculated by the calculation unit.
前記撮像装置は、
前記照射手段からの略平行光以外の外光を遮断する、開閉可能なシャッタを備え、
前記照射手段は、
前記シャッタが閉じた場合、略平行光を照射するようにしてある
ことを特徴とする請求項3に記載のレンズ異常自己診断システム。
The imaging device
An openable / closable shutter that blocks external light other than substantially parallel light from the irradiation means;
The irradiation means includes
4. The lens abnormality self-diagnosis system according to claim 3, wherein when the shutter is closed, substantially parallel light is irradiated.
前記撮像装置は、
前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡を備える
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のレンズ異常自己診断システム。
The imaging device
5. The lens abnormality self-diagnosis system according to claim 3, further comprising a reflecting mirror that reflects substantially parallel light from the irradiating unit and enters the lens.
前記入射角度変更手段は、
前記レンズに対する前記反射鏡の姿勢を変動させる手段を備える
ことを特徴とする請求項5に記載のレンズ異常自己診断システム。
The incident angle changing means includes
The lens abnormality self-diagnosis system according to claim 5, further comprising means for changing the posture of the reflecting mirror with respect to the lens.
前記シャッタは前記レンズに対向する板状をなし、
前記撮像装置は、
前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡と、
前記シャッタの前記レンズ側の面に、前記反射鏡を回動可能に支持する回動軸と
を備え、
前記入射角度変更手段は、
前記シャッタ及び前記反射鏡の間に介装された圧電素子を備え、該圧電素子に異なる電圧を印加することで前記反射鏡の姿勢を変動させるようにしてある
ことを特徴とする請求項4に記載のレンズ異常自己診断システム。
The shutter has a plate shape facing the lens,
The imaging device
A reflecting mirror that reflects substantially parallel light from the irradiating means and enters the lens;
A rotating shaft that rotatably supports the reflecting mirror on the lens side surface of the shutter;
The incident angle changing means includes
The piezoelectric element interposed between the shutter and the reflecting mirror is provided, and the posture of the reflecting mirror is changed by applying different voltages to the piezoelectric element. The lens abnormality self-diagnosis system described.
前記入射角度変更手段は、
前記レンズに対する前記照射手段の姿勢を変動させる手段を備える
ことを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
The incident angle changing means includes
The lens abnormality self-diagnosis system according to any one of claims 3 to 5, further comprising a unit that varies a posture of the irradiation unit with respect to the lens.
前記照射手段は複数であり、
複数の前記照射手段は、前記レンズに対する該照射手段からの略平行光の入射角度が夫々異なるように配されており、
前記入射角度変更手段は、
複数の前記照射手段を選択的に点灯させるようにしてある
ことを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
The irradiation means is plural,
The plurality of irradiating means are arranged such that incident angles of substantially parallel light from the irradiating means to the lens are different from each other,
The incident angle changing means includes
The lens abnormality self-diagnosis system according to any one of claims 3 to 5, wherein a plurality of the irradiation units are selectively turned on.
前記診断装置は、
閾値を記憶する記憶手段を備え、
前記診断手段は、
MTF値が前記閾値より小さい場合、前記レンズに異常が有ると診断するようにしてある
ことを特徴とする請求項3乃至請求項9のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
The diagnostic device comprises:
Storage means for storing the threshold value;
The diagnostic means includes
The lens abnormality self-diagnosis system according to any one of claims 3 to 9, wherein when the MTF value is smaller than the threshold value, the lens is diagnosed as having an abnormality.
前記算出手段は、
一の入射角度で前記略平行光が前記レンズに入射しており、前記照射手段が略平行光を照射している場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値、及び前記照射手段が略平行光を照射していない場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値の差分を算出する差分算出手段を備え、該差分算出手段が算出した差分に基づいて、前記レンズのMTF値を算出するようにしてある
ことを特徴とする請求項3乃至請求項10のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
The calculating means includes
When the substantially parallel light is incident on the lens at one incident angle and the illuminating means irradiates the substantially parallel light, each of a plurality of pixels constituting the captured image captured by the imaging unit is captured. A difference calculating unit that calculates a difference between a gradation value and a gradation value of each of a plurality of pixels constituting an image captured by the imaging unit when the irradiating unit does not irradiate substantially parallel light; The lens abnormality self-diagnosis system according to any one of claims 3 to 10, wherein the MTF value of the lens is calculated based on the difference calculated by the difference calculation means. .
前記診断装置は、
前記レンズに異常が有ると診断した場合、警告を発する手段を備える
ことを特徴とする請求項3乃至請求項11のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
The diagnostic device comprises:
The lens abnormality self-diagnosis system according to any one of claims 3 to 11, further comprising a unit that issues a warning when the lens is diagnosed as having an abnormality.
請求項2に記載の撮像装置、又は請求項3乃至請求項12のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システムを備える
ことを特徴とする車両。
A vehicle comprising the imaging device according to claim 2 or the lens abnormality self-diagnosis system according to any one of claims 3 to 12.
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WO2017154945A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Optical inspection device, lens, and optical inspection method

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