JP2013098817A - Image processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing device capable of imaging, under suitable conditions, a substance on a transparent member such as a windshield, and information farther than the position of the transparent member.SOLUTION: An image processing device comprises: a transparent member; a light source 30 for irradiating the transparent member with light; an imaging lens having a focal point farther than the transparent member; an optical filter disposed behind the imaging lens; and an image sensor for receiving light having transmitted through the optical filter. The optical filter includes a substrate transmitting incident light from the imaging lens, and a spectral filter layer provided for a part of an effective imaging region on the substrate and transmitting light of the incident light having a first wavelength range including the oscillation wavelength range of the light source. With the pixel corresponding to a region provided with the spectral filter layer, an image of a substance attached on the other surface of the transparent member is taken with a first amount of exposure light; with the pixel corresponding to a region not provided with the spectral filter layer, an image farther than the position of the transparent member is taken with a second amount of exposure light.

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載可能な画像処理装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus that can be mounted on a vehicle such as an automobile.

従来より、自動車等の車両に搭載され、雨滴の検出や自動車の周辺の監視を行う画像処理装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an image processing apparatus that is mounted on a vehicle such as an automobile and detects raindrops and monitors the periphery of the automobile is known.

一例を挙げれば、車両に付着した雨滴を撮像するための近距離用の第1の焦点距離と、車両の周辺を撮像するための遠距離用の第2の焦点距離とを採り得るレンズを備え、このレンズの焦点距離を第1の焦点距離と第2の焦点距離とに切り換え可能なカメラ部と、第1の焦点距離においてカメラ部が撮像した画像に基づいて、雨滴の有無を検出する雨滴検出部と、第2の焦点距離においてカメラ部が撮像した画像に基づいて、車両の周辺を監視する監視部とを具備した画像処理装置等である(例えば、特許文献1参照)。   For example, a lens that can take a first focal length for short distance for imaging raindrops attached to the vehicle and a second focal length for long distance for imaging the periphery of the vehicle is provided. , A camera unit capable of switching the focal length of the lens between a first focal length and a second focal length, and a raindrop for detecting the presence or absence of raindrops based on an image captured by the camera unit at the first focal length An image processing apparatus or the like that includes a detection unit and a monitoring unit that monitors the periphery of the vehicle based on an image captured by the camera unit at a second focal length (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、上記の特許文献1に記載の画像処理装置は、遠近両用の焦点を有するレンズを用い、フロントガラス面に付着した雨滴を検出するときには雨滴に焦点を合わせ、車両周辺情報を検出するときには車両周辺に焦点を合わせる。このため、フロントガラス面に焦点を合わせて雨滴を検出した場合、背景のコントラストが雨滴に映り込むとともに、輝点の位置も光源の位置に応じて変化してしまい雨滴の領域抽出を行うことが困難である。   However, the image processing apparatus described in Patent Document 1 uses a lens having a focal point for both near and near, focuses on raindrops when detecting raindrops adhering to the windshield surface, and detects vehicle surrounding information when detecting vehicle periphery information. Focus on the surroundings. For this reason, when raindrops are detected by focusing on the windshield surface, the background contrast is reflected in the raindrops, and the position of the bright spot changes according to the position of the light source, so that the raindrop region can be extracted. Have difficulty.

つまり、上記の特許文献1に記載の画像処理装置では、フロントガラス面に付着した雨滴と、フロントガラスの位置より遠方の車両周辺情報とを、それぞれに好適な条件で撮像することは困難である。   That is, in the image processing apparatus described in Patent Document 1, it is difficult to capture raindrops attached to the windshield surface and vehicle periphery information far from the position of the windshield under appropriate conditions. .

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、フロントガラス等の透明部材に付着した付着物と、透明部材の位置より遠方の情報とを、それぞれに好適な条件で撮像可能な画像処理装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and is capable of capturing an image of an object attached to a transparent member such as a windshield and information far from the position of the transparent member under suitable conditions. It is an object to provide a processing apparatus.

本画像処理装置は、透明部材の一方の面側から前記透明部材に向けて照射光を照射する光源と、焦点が前記透明部材の位置よりも遠方に設定された撮像レンズ、前記撮像レンズの後段に配置された光学フィルタ、及び前記光学フィルタを透過した光を受光する2次元配置された複数の画素で構成された画像センサを備え、前記透明部材に対して前記光源と同じ側に配置された撮像装置と、を有し、前記光学フィルタは、前記撮像レンズを介して入射する入射光を透過する基板と、前記基板上の有効撮像領域の一部に形成され、前記入射光のうち前記光源の発振波長範囲を含む第1の波長帯域の光を選択的に透過させる分光フィルタ層と、を備え、前記分光フィルタ層が形成された領域に対応する画素により前記透明部材の他方の面に付着した付着物の画像を第1の露光量で撮像し、前記分光フィルタ層が形成されていない領域の画素により前記透明部材の位置より遠方の画像を第2の露光量で撮像することを要件とする。   The image processing apparatus includes a light source that irradiates irradiation light from one surface side of the transparent member toward the transparent member, an imaging lens in which a focal point is set farther from the position of the transparent member, and a subsequent stage of the imaging lens. And an image sensor composed of a plurality of two-dimensionally arranged pixels that receive light transmitted through the optical filter, and disposed on the same side as the light source with respect to the transparent member And the optical filter is formed on a substrate that transmits incident light incident through the imaging lens and a part of an effective imaging region on the substrate, and the light source among the incident light And a spectral filter layer that selectively transmits light in the first wavelength band including the oscillation wavelength range of the pixel, and is attached to the other surface of the transparent member by a pixel corresponding to the region where the spectral filter layer is formed. did It captures an image of the garment by the first exposure amount, and the requirements to be captured by the second exposure amount distant image than the position of the transparent member by the pixel of the no spectral filter layer is formed regions.

開示の技術によれば、フロントガラス等の透明部材に付着した付着物と、透明部材の位置より遠方の情報とを、それぞれに好適な条件で撮像可能な画像処理装置を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide an image processing apparatus capable of capturing an attached matter attached to a transparent member such as a windshield and information distant from the position of the transparent member under appropriate conditions.

第1の実施の形態に係る画像処理装置10の概略構成を例示する模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an image processing apparatus 10 according to a first embodiment. 図1の一部を拡大して例示する模式図である。It is the schematic diagram which expands and illustrates a part of FIG. 雨滴102に撮像レンズ41の焦点が合っている場合の雨滴検出用の撮像画像データを例示する図である。It is a figure which illustrates the picked-up image data for raindrop detection in case the imaging lens 41 is focused on the raindrop. 無限遠に撮像レンズ41の焦点が合っている場合の雨滴検出用の撮像画像データを例示する図である。It is a figure which illustrates the picked-up image data for raindrop detection in case the imaging lens 41 is in focus at infinity. 光学フィルタ42をセンサ基板44側から視た図である。It is the figure which looked at the optical filter 42 from the sensor board | substrate 44 side. 画像センサ43の光学フィルタ42と対向する面をセンサ基板44側から透視した図である。It is the figure which saw through the surface facing the optical filter 42 of the image sensor 43 from the sensor board | substrate 44 side. 第1の実施の形態に係る光学フィルタ42と画像センサ43の位置関係の対応を例示する図である。It is a figure which illustrates the correspondence of the positional relationship of the optical filter and image sensor 43 which concern on 1st Embodiment. 図5及び図6のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG.5 and FIG.6. ワイヤーグリッド構造で形成された偏光子を例示する図である。It is a figure which illustrates the polarizer formed with the wire grid structure. 分光フィルタ層49aの透過率特性を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating transmittance characteristics of a spectral filter layer 49a; 分光フィルタ層49bの透過率特性を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating transmittance characteristics of a spectral filter layer 49b; 分光フィルタ層49aの透過率特性を例示する図(その2)である。FIG. 10 is a second diagram illustrating the transmittance characteristics of the spectral filter layer 49a. 分光フィルタ層49bの透過率特性を例示する図(その2)である。FIG. 6B is a diagram illustrating the transmittance characteristic of the spectral filter layer 49b (part 2); 撮像画像の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows the example of a captured image typically. 雨滴検出及び車両検出に関わる光線を例示する図である。It is a figure which illustrates the light ray in connection with raindrop detection and vehicle detection. 撮像画像を例示する図である。It is a figure which illustrates a captured image. 第1の実施の形態の変形例1に係る光学フィルタ42Aをセンサ基板44側から視た図である。It is the figure which looked at 42 A of optical filters which concern on the modification 1 of 1st Embodiment from the sensor board | substrate 44 side. 第1の実施の形態の変形例1に係る光学フィルタ42Aと画像センサ43の位置関係の対応を例示する図である。It is a figure which illustrates the correspondence of the positional relationship of 42 A of optical filters and image sensor 43 which concern on the modification 1 of 1st Embodiment. 図17のB−B線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 図17のC−C線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the CC line of FIG. 第1の実施の形態の変形例2に係る光学フィルタ42Bをセンサ基板44側から視た図である。It is the figure which looked at the optical filter 42B which concerns on the modification 2 of 1st Embodiment from the sensor board | substrate 44 side. 第1の実施の形態の変形例2に係る光学フィルタ42Bと画像センサ43の位置関係の対応を例示する図である。It is a figure which illustrates the correspondence of the positional relationship of the optical filter 42B and the image sensor 43 which concern on the modification 2 of 1st Embodiment. 図21のD−D線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the DD line | wire of FIG. 図21のE−E線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the EE line | wire of FIG. 第1の実施の形態の変形例3に係る光学フィルタ42Cをセンサ基板43側から視た図である。It is the figure which looked at 42 C of optical filters which concern on the modification 3 of 1st Embodiment from the sensor board | substrate 43 side. 開口制限部を例示する図(その1)である。It is FIG. (The 1) which illustrates an opening restriction part. 開口制限部を例示する図(その2)である。It is FIG. (The 2) which illustrates an opening restriction part. 開口制限部を例示する図(その3)である。It is FIG. (The 3) which illustrates an opening restriction | limiting part. 開口制限部を例示する図(その4)である。It is FIG. (The 4) which illustrates an opening restriction part. 開口制限部を例示する図(その5)である。It is FIG. (5) which illustrates an opening restriction part. 開口制限部を例示する図(その6)である。It is FIG. (6) which illustrates an opening restriction part. 本実施の形態に係る画像処理装置を備えた車載機器制御システムの概略構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates schematic structure of the vehicle equipment control system provided with the image processing apparatus which concerns on this Embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

なお、以下の実施の形態では、画像処理装置を自動車等の車両に搭載し、車両のフロントガラスに付着した雨滴等の付着物や他車両のヘッドライト等の車両周辺情報を撮像する例を示す。   In the following embodiments, an example is shown in which an image processing apparatus is mounted on a vehicle such as an automobile and images of vehicle peripheral information such as raindrops attached to a windshield of the vehicle and headlights of other vehicles. .

[第1の実施の形態]
〈画像処理装置の概略構成〉
図1は、第1の実施の形態に係る画像処理装置10の概略構成を例示する模式図である。図2は、図1の一部を拡大して例示する模式図である。図1及び図2を参照するに、画像処理装置10は、撮像ユニット20と、画像解析ユニット50とを有する。なお、101は車両のフロントガラスを、102はフロントガラス101の外壁面に付着した雨滴を示している。なお、フロントガラス101は、本発明に係る透明部材の代表的な一例である。又、雨滴102は、本発明に係る付着物の代表的な一例である。
[First Embodiment]
<Schematic configuration of image processing apparatus>
FIG. 1 is a schematic view illustrating a schematic configuration of an image processing apparatus 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic view illustrating a part of FIG. 1 in an enlarged manner. Referring to FIGS. 1 and 2, the image processing apparatus 10 includes an imaging unit 20 and an image analysis unit 50. Reference numeral 101 denotes a windshield of the vehicle, and 102 denotes raindrops attached to the outer wall surface of the windshield 101. The windshield 101 is a typical example of the transparent member according to the present invention. Moreover, the raindrop 102 is a typical example of the deposit | attachment which concerns on this invention.

撮像ユニット20は、例えば、車両のフロントガラス101の近傍(例えば、図示しないルームミラー付近)に設置されている。撮像ユニット20を、例えば、少なくともフロントガラス101側が透明なカバー103に収容した状態でフロントガラス101の近傍に設置してもよい。   The imaging unit 20 is installed, for example, in the vicinity of the vehicle windshield 101 (for example, in the vicinity of a room mirror (not shown)). For example, the imaging unit 20 may be installed in the vicinity of the windshield 101 in a state in which the imaging unit 20 is accommodated in the cover 103 having at least the windshield 101 side.

又、フロントガラス101側が開口されたカバー103をフロントガラス101に密着させ、撮像ユニット20をフロントガラス101とカバー103で覆うように配置してもよい。この場合には、フロントガラス101の内壁面が曇るような状況であっても、カバー103で覆われた部分のフロントガラス101が曇ることを防止できる。その結果、フロントガラス101の曇りによって画像解析ユニット50が誤解析することを抑制でき、画像解析ユニット50の解析結果に基づく各種制御動作を適切に行うことができる。   Alternatively, the cover 103 having an opening on the windshield 101 side may be brought into close contact with the windshield 101 so that the imaging unit 20 is covered with the windshield 101 and the cover 103. In this case, even if the inner wall surface of the windshield 101 is clouded, it is possible to prevent the windshield 101 in the portion covered with the cover 103 from being clouded. As a result, the image analysis unit 50 can be prevented from being erroneously analyzed due to fogging of the windshield 101, and various control operations based on the analysis result of the image analysis unit 50 can be appropriately performed.

但し、例えば、フロントガラス101の曇りを撮像ユニット20で検出して、自車両の空調設備を制御するような場合には、撮像ユニット20に対向するフロントガラス101の部分が他の部分と同じ状況となるように、カバー103に空気の流路を形成すればよい。   However, for example, when the imaging unit 20 detects cloudiness of the windshield 101 and controls the air conditioning equipment of the host vehicle, the portion of the windshield 101 facing the imaging unit 20 is the same as the other parts. An air flow path may be formed in the cover 103 so that

撮像ユニット20は、光源30と、撮像装置40とを有する。光源30は、フロントガラス101に付着した付着物を検出するために設けられた光源であり、フロントガラス101の一方の面側(内壁面側)からフロントガラス101に向けて照射光を照射する機能を有する。光源30は、フロントガラス101に付着した付着物を検出する付着物検出用画像領域(雨滴検出用画像領域)を少なくとも照射できる位置に配置されている。   The imaging unit 20 includes a light source 30 and an imaging device 40. The light source 30 is a light source provided to detect an adhering matter adhering to the windshield 101, and has a function of irradiating irradiation light from one surface side (inner wall surface side) of the windshield 101 toward the windshield 101. Have The light source 30 is disposed at a position at which at least a deposit detection image area (raindrop detection image area) for detecting a deposit attached to the windshield 101 can be irradiated.

例えば、付着物検出用画像領域がフロントガラス101の下端側であれば、光源30は、少なくともフロントガラス101の下端側を照射できる位置に配置される。又、付着物検出用画像領域がフロントガラス101の上端側及び下端側であれば、光源30は、少なくともフロントガラス101の上端側及び下端側を照射できる位置に配置される。又、付着物検出用画像領域がフロントガラス101の全面であれば、光源30は、少なくともフロントガラス101の全面を照射できる位置に配置される。なお、付着物検出用画像領域を確実に照射するため、複数の光源30を配置してもよい。   For example, if the image area for adhering matter detection is the lower end side of the windshield 101, the light source 30 is disposed at a position where at least the lower end side of the windshield 101 can be irradiated. In addition, if the attached object detection image area is the upper end side and the lower end side of the windshield 101, the light source 30 is disposed at a position where at least the upper end side and the lower end side of the windshield 101 can be irradiated. Further, when the image area for detection of attached matter is the entire surface of the windshield 101, the light source 30 is disposed at a position where at least the entire surface of the windshield 101 can be irradiated. Note that a plurality of light sources 30 may be arranged in order to reliably irradiate the attached object detection image region.

光源30としては、例えば、発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)等を用いることができる。又、光源30の発振波長としては、例えば、可視光や赤外光等を用いることができる。   As the light source 30, for example, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (LD), or the like can be used. Further, as the oscillation wavelength of the light source 30, for example, visible light, infrared light, or the like can be used.

但し、光源30の光で対向車両の運転者や歩行者等を眩惑するのを回避する必要がある。そのため、光源30の発振波長としては、可視光よりも波長が長く、かつ、後述の画像センサ43の受光感度が及ぶ範囲の波長(例えば800nm以上1000nm以下の赤外光領域の波長)を選択することが好ましい。以降、光源30が赤外光領域の波長を有する光を照射する場合を例に挙げて説明する。   However, it is necessary to avoid dazzling the driver or pedestrian of the oncoming vehicle with the light of the light source 30. For this reason, as the oscillation wavelength of the light source 30, a wavelength that is longer than the visible light and reaches the light receiving sensitivity of the image sensor 43 described later (for example, a wavelength in the infrared light region of 800 nm to 1000 nm) is selected. It is preferable. Hereinafter, a case where the light source 30 emits light having a wavelength in the infrared light region will be described as an example.

なお、光源30の照射光は、略平行光であることが望ましい。光源30の直後にコリメートレンズ等を配置することにより略平行光を生成できる。このように、光源30は、照射光の形態を調整可能なレンズ等の構成要素を含んだものである。   Note that the irradiation light of the light source 30 is preferably substantially parallel light. By arranging a collimating lens or the like immediately after the light source 30, substantially parallel light can be generated. Thus, the light source 30 includes components such as a lens capable of adjusting the form of the irradiation light.

撮像装置40は、フロントガラス101に対して光源30と同じ側に配置されており、光源30から雨滴102に照射された光の反射光や、車両外部からの入射光を撮像する機能を有する。本実施の形態では、撮像レンズ41の光軸が水平方向(X方向)を向くように撮像装置40を配置しているが、これに限定されることはない。光源30は、光源30から雨滴102に照射された光の反射光が撮像装置40へ入射する位置に配置されている。   The imaging device 40 is disposed on the same side as the light source 30 with respect to the windshield 101, and has a function of imaging reflected light of light emitted from the light source 30 to the raindrop 102 and incident light from outside the vehicle. In the present embodiment, the imaging device 40 is arranged so that the optical axis of the imaging lens 41 faces the horizontal direction (X direction), but the present invention is not limited to this. The light source 30 is disposed at a position where the reflected light of the light emitted from the light source 30 to the raindrop 102 enters the imaging device 40.

撮像装置40は、撮像レンズ41と、光学フィルタ42と、画像センサ43と、センサ基板44と、信号処理部45とを有する。撮像レンズ41は、例えば、複数のレンズから構成され、焦点がフロントガラス101の位置よりも遠方に設定されている。撮像レンズ41の焦点位置は、例えば、無限遠又は無限遠とフロントガラス101との間に設定することができる。   The imaging device 40 includes an imaging lens 41, an optical filter 42, an image sensor 43, a sensor substrate 44, and a signal processing unit 45. The imaging lens 41 is composed of, for example, a plurality of lenses, and the focal point is set farther than the position of the windshield 101. The focal position of the imaging lens 41 can be set, for example, between infinity or infinity and the windshield 101.

光学フィルタ42は、撮像レンズ41の後段に配置され、画像センサ43に入射する光の波長帯域を制限する機能を有する。画像センサ43は、光学フィルタ42を透過した光を受光する2次元配置された複数の画素で構成され、画素毎に入射光を光電変換する機能を有する。画像センサ43は、センサ基板44に搭載されている。なお、後述の図6等では画像センサ43の各画素を簡略化して描いているが、実際には画像センサ43は2次元配置された数十万個程度の画素で構成されている。   The optical filter 42 is disposed downstream of the imaging lens 41 and has a function of limiting the wavelength band of light incident on the image sensor 43. The image sensor 43 is composed of a plurality of two-dimensionally arranged pixels that receive light transmitted through the optical filter 42, and has a function of photoelectrically converting incident light for each pixel. The image sensor 43 is mounted on the sensor substrate 44. In addition, although each pixel of the image sensor 43 is drawn in a simplified manner in FIG. 6 and the like which will be described later, the image sensor 43 is actually composed of about several hundreds of thousands of pixels arranged two-dimensionally.

画像センサ43としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。画像センサ43の入射側に、例えば、各画素に対応するマイクロレンズ等を設け、画像センサ43への集光効率を上げてもよい。   As the image sensor 43, for example, a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or the like can be used. For example, a microlens or the like corresponding to each pixel may be provided on the incident side of the image sensor 43 to increase the light collection efficiency to the image sensor 43.

信号処理部45は、画像センサ43で光電変換され、センサ基板44から出力されるアナログ電気信号(画像センサ43の各画素への入射光量)をデジタル電気信号に変換した撮像画像データを生成して出力する機能を有する。信号処理部45は、画像解析ユニット50と電気的に接続されている。   The signal processing unit 45 generates captured image data obtained by converting the analog electrical signal (the amount of light incident on each pixel of the image sensor 43) that is photoelectrically converted by the image sensor 43 and output from the sensor substrate 44 into a digital electrical signal. Has a function to output. The signal processing unit 45 is electrically connected to the image analysis unit 50.

光源30からフロントガラス101の外壁面に付着した雨滴102に照射された光は、雨滴102と空気との界面で反射し、撮像レンズ41及び光学フィルタ42を経由して画像センサ43に入射する。画像センサ43に入射した光は、画像センサ43で光強度に応じた電気信号に変換される。   The light applied to the raindrops 102 attached to the outer wall surface of the windshield 101 from the light source 30 is reflected at the interface between the raindrops 102 and the air, and enters the image sensor 43 via the imaging lens 41 and the optical filter 42. The light incident on the image sensor 43 is converted by the image sensor 43 into an electrical signal corresponding to the light intensity.

信号処理部45は、センサ基板44を経由して画像センサ43から電気信号(アナログ信号)が入力されると、入力された電気信号から、撮像画像データとして画像センサ43上における各画素の明るさ(輝度)を示すデジタル信号(撮像画像データ)を、画像の水平・垂直同期信号とともに後段の画像解析ユニット50へ出力する。   When an electric signal (analog signal) is input from the image sensor 43 via the sensor substrate 44, the signal processing unit 45 determines the brightness of each pixel on the image sensor 43 as captured image data from the input electric signal. A digital signal (captured image data) indicating (luminance) is output to the subsequent image analysis unit 50 together with the horizontal / vertical synchronization signal of the image.

画像解析ユニット50は、撮像装置40を制御する機能や、撮像装置40から送信される撮像画像データを解析する機能を有する。具体的には、画像解析ユニット50は、撮像装置40から送信された撮像画像データから、画像センサ43の撮像領域毎の最適な露光量を算出し、画像センサ43の撮像領域毎に最適な露光量を設定する(最適な露光時間に調整する)機能を有する。   The image analysis unit 50 has a function of controlling the imaging device 40 and a function of analyzing captured image data transmitted from the imaging device 40. Specifically, the image analysis unit 50 calculates an optimal exposure amount for each imaging region of the image sensor 43 from the captured image data transmitted from the imaging device 40, and optimal exposure for each imaging region of the image sensor 43. It has a function to set the amount (adjust to the optimum exposure time).

又、画像解析ユニット50は、撮像装置40から送信された撮像画像データから、フロントガラス101に付着する雨滴102や異物等の付着物を検出したり、撮像領域内に存在する路面上の白線(区画線)等の検出対象物を検出したりする機能を有する。   Further, the image analysis unit 50 detects raindrops 102 and foreign matter adhering to the windshield 101 from the captured image data transmitted from the imaging device 40, or white lines on the road surface (in the imaging area) ( Or a detection object such as a lane marking).

又、画像解析ユニット50は、撮像装置40から送信された撮像画像データから、自車両の前方に存在する他車両の位置や方角、距離等を算出する機能を有する。又、画像解析ユニット50は、撮像装置40から送信された撮像画像データから、他車両のテールランプを識別することで自車両と同じ進行方向へ進行する先行車両を検出したり、他車両のヘッドランプを識別することで自車両とは反対方向へ進行する対向車両を検出したりする機能を有する。   Further, the image analysis unit 50 has a function of calculating the position, direction, distance, and the like of another vehicle existing ahead of the host vehicle from the captured image data transmitted from the imaging device 40. Further, the image analysis unit 50 detects the preceding vehicle traveling in the same traveling direction as the own vehicle by identifying the tail lamp of the other vehicle from the captured image data transmitted from the imaging device 40, or the headlamp of the other vehicle. By identifying the oncoming vehicle that travels in the opposite direction to the host vehicle.

〈画像処理装置の詳細説明〉
ここで、画像処理装置10について、より詳しく説明する。まず、画像解析ユニット50の機能の一つである付着物の検出について、付着物が雨滴102である場合を例に挙げて詳説する。
<Detailed description of image processing apparatus>
Here, the image processing apparatus 10 will be described in more detail. First, the detection of a deposit that is one of the functions of the image analysis unit 50 will be described in detail by taking a case where the deposit is a raindrop 102 as an example.

〔撮像レンズ41の焦点〕
フロントガラス101の外壁面に雨滴102が付着していない場合、光源30から照射された光は、フロントガラス101の外壁面と外気との界面で反射し、その反射光が撮像装置40へ入射する。一方、図1に示すように、フロントガラス101の外壁面に雨滴102が付着している場合、フロントガラス101の外壁面と雨滴102との間における屈折率差は、フロントガラス101の外壁面と外気との間の屈折率差よりも小さくなる。
[Focus of imaging lens 41]
When raindrops 102 are not attached to the outer wall surface of the windshield 101, the light emitted from the light source 30 is reflected at the interface between the outer wall surface of the windshield 101 and the outside air, and the reflected light enters the imaging device 40. . On the other hand, as shown in FIG. 1, when raindrops 102 are attached to the outer wall surface of the windshield 101, the refractive index difference between the outer wall surface of the windshield 101 and the raindrop 102 is the same as that of the outer wall surface of the windshield 101. It becomes smaller than the refractive index difference from the outside air.

そのため、光源30から照射された光は、フロントガラス101の外壁面と雨滴102の界面を透過し雨滴102に入射する。そして、雨滴102に入射した光は、雨滴102と空気との界面で反射し、その反射光が撮像装置40へ入射する。雨滴102の有無によるこのような違いによって、画像解析ユニット50は、撮像装置40から送信される撮像画像データから、フロントガラス101に付着する雨滴102の有無を検出できる。   Therefore, the light emitted from the light source 30 passes through the interface between the outer wall surface of the windshield 101 and the raindrop 102 and enters the raindrop 102. Then, the light incident on the raindrop 102 is reflected at the interface between the raindrop 102 and the air, and the reflected light enters the imaging device 40. Due to such a difference depending on the presence or absence of the raindrop 102, the image analysis unit 50 can detect the presence or absence of the raindrop 102 attached to the windshield 101 from the captured image data transmitted from the imaging device 40.

本実施の形態では、撮像レンズ41の焦点位置は、無限遠又は無限遠とフロントガラス101との間に設定している。これにより、画像解析ユニット50は、フロントガラス101の外壁面に付着した雨滴102の検出を行う場合だけでなく、先行車両や対向車両の検出や白線の検出を行う場合にも、撮像装置40の撮像画像データから適切な情報を取得できる。   In the present embodiment, the focal position of the imaging lens 41 is set between infinity or infinity and the windshield 101. Thereby, the image analysis unit 50 not only detects the raindrops 102 attached to the outer wall surface of the windshield 101 but also detects the preceding vehicle and the oncoming vehicle and the white line. Appropriate information can be acquired from the captured image data.

例えば、フロントガラス101の外壁面に付着した雨滴102の検出を行う場合、撮像画像データ上の雨滴102の画像の形状は円形状である場合が多い。そこで、画像解析ユニット50は、撮像画像データ上の雨滴102の候補画像が円形状であるかどうかを判断することにより、雨滴102の候補画像が雨滴102の画像であることを識別する形状認識処理を行う。   For example, when detecting the raindrop 102 attached to the outer wall surface of the windshield 101, the shape of the image of the raindrop 102 on the captured image data is often circular. Therefore, the image analysis unit 50 determines whether the candidate image of the raindrop 102 on the captured image data is a circular shape, thereby identifying that the candidate image of the raindrop 102 is an image of the raindrop 102. I do.

このような形状認識処理を行う場合、フロントガラス101の外壁面に付着した雨滴102に撮像レンズ41の焦点が合っているよりも、上述したように無限遠又は無限遠とフロントガラス101との間に焦点が合っている方が、多少ピンボケして、雨滴102の形状認識率(円形状)が高くなり、雨滴102の検出性能が向上する。   When such shape recognition processing is performed, as described above, the distance between the infinity or infinity and the windshield 101 is larger than the focus of the imaging lens 41 on the raindrops 102 attached to the outer wall surface of the windshield 101. If the image is in focus, the shape recognition rate (circular shape) of the raindrop 102 becomes higher and the detection performance of the raindrop 102 is improved.

図3は、雨滴102に撮像レンズ41の焦点が合っている場合の雨滴検出用の撮像画像データを例示する図である。図4は、無限遠に撮像レンズ41の焦点が合っている場合の雨滴検出用の撮像画像データを例示する図である。なお、図3及び図4は、光源30から雨滴102に赤外光を照射した場合の例である。   FIG. 3 is a diagram illustrating captured image data for raindrop detection when the imaging lens 41 is in focus on the raindrop 102. FIG. 4 is a diagram exemplifying captured image data for raindrop detection when the imaging lens 41 is focused at infinity. 3 and 4 are examples in the case where infrared light is applied to the raindrops 102 from the light source 30. FIG.

図3を参照するに、フロントガラス101の外壁面に付着した雨滴102に撮像レンズ41の焦点が合っている場合、雨滴102に映り込んだ背景画像105までが撮像される。このような背景画像105は雨滴102の誤検出の原因となる。又、雨滴102の一部分106だけが弓状等に輝度が大きくなる場合がある。その場合、輝度が大きくなった一部分106の形状は、太陽光の方向や街灯の位置等によって変化する。このような種々変化する雨滴102の画像の形状を形状認識処理で対応するためには、処理負荷が大きく、又、認識精度の低下を招く。   Referring to FIG. 3, when the imaging lens 41 is focused on the raindrop 102 attached to the outer wall surface of the windshield 101, the background image 105 reflected on the raindrop 102 is captured. Such a background image 105 causes erroneous detection of the raindrop 102. Further, only the portion 106 of the raindrop 102 may have a high brightness such as a bow shape. In that case, the shape of the portion 106 with increased luminance changes depending on the direction of sunlight, the position of the streetlight, and the like. In order to cope with such a shape of the image of the raindrop 102 that changes variously by the shape recognition processing, the processing load is large, and the recognition accuracy is lowered.

一方、図4を参照するに、無限遠に撮像レンズ41の焦点が合っている場合には、多少のピンボケが発生する。そのため、背景画像105の映り込みが撮像画像データに反映されず、雨滴102の誤検出が軽減される。又、多少のピンボケが発生することで、太陽光の方向や街灯の位置等によって雨滴画像の形状が変化する度合いが小さくなり、雨滴102の画像の形状は常に略円形状となる。これにより、雨滴102の形状認識処理の負荷を軽減でき、又、雨滴102の認識精度を向上できる。   On the other hand, referring to FIG. 4, when the imaging lens 41 is focused at infinity, some blurring occurs. For this reason, the reflection of the background image 105 is not reflected in the captured image data, and erroneous detection of the raindrop 102 is reduced. In addition, the occurrence of some defocusing reduces the degree to which the shape of the raindrop image changes depending on the direction of sunlight, the position of the streetlight, etc., and the shape of the image of the raindrop 102 is always substantially circular. Thereby, the load of the shape recognition process of the raindrop 102 can be reduced, and the recognition accuracy of the raindrop 102 can be improved.

但し、無限遠に撮像レンズ41の焦点が合っている場合、遠方を走行する先行車両のテールランプを識別する際に、画像センサ43において、テールランプの光を受光する画素が1個程度になる場合がある。この場合、テールランプを認識できず、先行車両の検出ができない虞がある。   However, when the imaging lens 41 is focused at infinity, the image sensor 43 may have about one pixel that receives the light of the tail lamp when identifying the tail lamp of a preceding vehicle traveling far away. is there. In this case, there is a possibility that the tail lamp cannot be recognized and the preceding vehicle cannot be detected.

このような不具合を回避するため、撮像レンズ41の焦点を無限遠よりも手前に合わせることが好ましい。これにより、遠方を走行する先行車両のテールランプがピンボケするので、テールランプの光を受光する画素の数を増やすことができる。その結果、テールランプの認識精度が上がるため、先行車両の検出精度を向上できる。   In order to avoid such a problem, it is preferable to focus the imaging lens 41 closer to infinity than infinity. As a result, the tail lamp of the preceding vehicle traveling far is out of focus, so the number of pixels that receive light from the tail lamp can be increased. As a result, since the tail lamp recognition accuracy is improved, the detection accuracy of the preceding vehicle can be improved.

〔光学フィルタ42の構成〕
図5は、光学フィルタ42をセンサ基板44側から視た図である。図6は、画像センサ43の光学フィルタ42と対向する面をセンサ基板44側から透視した図である。図7は、第1の実施の形態に係る光学フィルタ42と画像センサ43の位置関係の対応を例示する図である。図8は、図5及び図6のA−A線に沿う断面図である。
[Configuration of Optical Filter 42]
FIG. 5 is a diagram of the optical filter 42 viewed from the sensor substrate 44 side. FIG. 6 is a perspective view of the surface of the image sensor 43 that faces the optical filter 42 from the sensor substrate 44 side. FIG. 7 is a diagram illustrating the correspondence of the positional relationship between the optical filter 42 and the image sensor 43 according to the first embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIGS. 5 and 6.

なお、図5〜図7において、便宜上、分光フィルタ層49b、及び画像センサ43上の分光フィルタ層49bに対応する領域を梨地模様で描いている。又、図7に示す光学フィルタ42において、分光フィルタ層49bの外周部分に描いた破線は有効撮像領域を示している。   5 to 7, for convenience, the region corresponding to the spectral filter layer 49 b and the spectral filter layer 49 b on the image sensor 43 is drawn with a satin pattern. In the optical filter 42 shown in FIG. 7, a broken line drawn on the outer peripheral portion of the spectral filter layer 49b indicates an effective imaging region.

図5〜図8を参照するに、光学フィルタ42において、フィルタ基板46は、撮像レンズ41を介して光学フィルタ42に入射する入射光を透過する透明な基板である。フィルタ基板46の撮像レンズ41側の面の有効画像領域(画像センサ43を構成する全画素に対応する領域)の全部には、分光フィルタ層49aが形成されている。なお、分光フィルタ層49aは、本発明に係る第2の分光フィルタ層の代表的な一例である。   5 to 8, in the optical filter 42, the filter substrate 46 is a transparent substrate that transmits incident light incident on the optical filter 42 via the imaging lens 41. A spectral filter layer 49a is formed in the entire effective image area (area corresponding to all pixels constituting the image sensor 43) on the surface of the filter substrate 46 on the imaging lens 41 side. The spectral filter layer 49a is a typical example of the second spectral filter layer according to the present invention.

又、フィルタ基板46の画像センサ43側の面には、偏光フィルタ層47が形成されている。偏光フィルタ層47は形成しなくてもよいが、偏光フィルタ層47を形成することにより不要光を低減することができるため、雨滴検出及び車両検出の検出精度を向上できる利点がある。   A polarizing filter layer 47 is formed on the surface of the filter substrate 46 on the image sensor 43 side. Although the polarizing filter layer 47 may not be formed, unnecessary light can be reduced by forming the polarizing filter layer 47, so that there is an advantage that the detection accuracy of raindrop detection and vehicle detection can be improved.

偏光フィルタ層47を覆うように、更に充填材48が形成されている。そして、充填材48の画像センサ43側の面の有効画像領域の上端側及び下端側には、分光フィルタ層49bが積層形成されている。なお、分光フィルタ層49bは、本発明に係る分光フィルタ層の代表的な一例である。   A filler 48 is further formed so as to cover the polarizing filter layer 47. A spectral filter layer 49b is laminated on the upper end side and the lower end side of the effective image area on the surface of the filler 48 on the image sensor 43 side. The spectral filter layer 49b is a typical example of the spectral filter layer according to the present invention.

光学フィルタ42に入射した光のうち、分光フィルタ層49a、偏光フィルタ層47、及び分光フィルタ層49bを透過した光は、画像センサ43の画素43a〜43b及び43g〜43hに入射する。又、光学フィルタ42に入射した光のうち、分光フィルタ層49a、及び偏光フィルタ層47を透過した光(分光フィルタ層49bが形成されていない領域を透過した光)は、画像センサ43の画素43c〜43fに入射する。 Of the light incident on the optical filter 42, the spectral filter layer 49a, the light transmitted through the polarizing filter layer 47, and the spectral filter layer 49b is incident on the pixel 43a 1 ~43b 8 and 43g 1 ~43h 8 image sensor 43 . Of the light incident on the optical filter 42, the light transmitted through the spectral filter layer 49 a and the polarizing filter layer 47 (light transmitted through the region where the spectral filter layer 49 b is not formed) is the pixel 43 c of the image sensor 43. incident on the 1 ~43f 8.

フィルタ基板46の材料としては、使用帯域(本実施の形態では可視光域と赤外域)の光を透過可能な透明な材料、例えば、ガラス、サファイア、水晶等を用いることができる。本実施の形態では、ガラス、特に、安価でかつ耐久性もある石英ガラス(屈折率1.46)やテンパックスガラス(屈折率1.51)を用いると好適である。   As a material of the filter substrate 46, a transparent material that can transmit light in a use band (in the present embodiment, visible light region and infrared region), for example, glass, sapphire, crystal, or the like can be used. In the present embodiment, it is preferable to use glass, particularly quartz glass (refractive index: 1.46) and Tempax glass (refractive index: 1.51) which are inexpensive and durable.

偏光フィルタ層47は、光学フィルタ42に入射した光のうちのP偏光成分のみを透過するように形成されている。偏光フィルタ層47は、図9に示すような、ワイヤーグリッド構造で形成された偏光子を有し、分光フィルタ層49b側の面は凹凸面である。ワイヤーグリッド構造は、アルミニウム等の金属で構成された特定方向に延びる金属ワイヤー(導電体線)を特定のピッチで配列した構造である。図9では、溝方向の偏光方向の光が入射したときは遮光し、溝と直交する方向の偏光方向の光が入射したときは透過する。   The polarizing filter layer 47 is formed so as to transmit only the P-polarized component of the light incident on the optical filter 42. The polarizing filter layer 47 has a polarizer formed in a wire grid structure as shown in FIG. 9, and the surface on the spectral filter layer 49b side is an uneven surface. The wire grid structure is a structure in which metal wires (conductor wires) made of metal such as aluminum and extending in a specific direction are arranged at a specific pitch. In FIG. 9, light with a polarization direction in the groove direction is blocked when incident, and light with a polarization direction perpendicular to the groove is transmitted.

ワイヤーグリッド構造のワイヤーピッチを、入射光の波長帯(例えば、可視光の波長400nmから800nm)に比べて十分に小さいピッチ(例えば1/2以下)とすることにより、以下の効果を奏する。すなわち、金属ワイヤーの長手方向に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射し、金属ワイヤーの長手方向に対して直交する方向に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど透過させるため、単一偏光を作り出す偏光子として使用できる。   By setting the wire pitch of the wire grid structure to a sufficiently small pitch (for example, ½ or less) compared to the wavelength band of incident light (for example, the wavelength of visible light from 400 nm to 800 nm), the following effects are produced. That is, almost all the light of the electric field vector component that oscillates in parallel to the longitudinal direction of the metal wire is reflected and almost all the light of the electric field vector component that oscillates in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the metal wire is transmitted. It can be used as a polarizer that produces a single polarized light.

ワイヤーグリッド構造の偏光子は、一般に、金属ワイヤーの断面積が増加すると、消光比が増加し、更に周期幅に対する所定の幅以上の金属ワイヤーでは透過率が減少する。また、金属ワイヤーの長手方向に直交する断面形状がテーパー形状であると、広い帯域において透過率、偏光度の波長分散性が少なく、高消光比特性を示す。   In general, a polarizer having a wire grid structure has an extinction ratio that increases as the cross-sectional area of the metal wire increases. Further, the transmittance of a metal wire having a predetermined width or more with respect to the period width decreases. Moreover, when the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the metal wire is a taper shape, the wavelength dispersion of transmittance and polarization degree is small in a wide band, and high extinction ratio characteristics are exhibited.

偏光フィルタ層47をワイヤーグリッド構造で形成することにより、以下の効果を有する。すなわち、ワイヤーグリッド構造は、広く知られた半導体製造プロセスを利用して形成できる。具体的には、フィルタ基板46上にアルミニウム薄膜を蒸着した後、パターニングを行い、メタルエッチング等の手法によってワイヤーグリッドのサブ波長凹凸構造を形成すればよい。このような製造プロセスにより、画像センサ43の撮像画素サイズ相当(数μmレベル)で金属ワイヤーの長手方向すなわち偏光方向(偏光軸)を調整することが可能となる。   Forming the polarizing filter layer 47 with a wire grid structure has the following effects. That is, the wire grid structure can be formed using a widely known semiconductor manufacturing process. Specifically, after depositing an aluminum thin film on the filter substrate 46, patterning is performed, and the sub-wavelength uneven structure of the wire grid may be formed by a technique such as metal etching. By such a manufacturing process, it is possible to adjust the longitudinal direction of the metal wire, that is, the polarization direction (polarization axis) corresponding to the imaging pixel size (several μm level) of the image sensor 43.

又、ワイヤーグリッド構造は、アルミニウム等の金属材料によって作製されるため、耐熱性に優れ、高温になりやすい車両室内等の高温環境下においても好適に使用できるという利点もある。   Further, since the wire grid structure is made of a metal material such as aluminum, there is an advantage that it is excellent in heat resistance and can be suitably used even in a high-temperature environment such as a vehicle interior that is likely to become high temperature.

偏光フィルタ層47の凹凸面上に直接分光フィルタ層49bを形成すると、分光フィルタ層49bが偏光フィルタ層47の凹凸面に沿って形成され、分光フィルタ層49bに層厚ムラが生じて本来の分光性能が得られない場合がある。そこで、偏光フィルタ層47の積層方向上面側(分光フィルタ層49b側)を充填材48で充填して平坦化した後、充填材48の上に分光フィルタ層49bを形成している。   When the spectral filter layer 49b is formed directly on the concave and convex surface of the polarizing filter layer 47, the spectral filter layer 49b is formed along the concave and convex surface of the polarizing filter layer 47, resulting in uneven thickness of the spectral filter layer 49b and the original spectral layer. Performance may not be obtained. Therefore, the upper surface side of the polarizing filter layer 47 in the stacking direction (spectral filter layer 49 b side) is filled with the filler 48 and planarized, and then the spectral filter layer 49 b is formed on the filler 48.

充填材48は、偏光フィルタ層47の金属ワイヤー間の凹部に充填される。充填材48は、フィルタ基板46よりも屈折率が低いか又は同等の屈折率を有する無機材料が好適に利用できる。なお、本実施の形態における充填材48は、偏光フィルタ層47の金属ワイヤー部分の積層方向上面も覆うように形成されている。   The filler 48 is filled in the recesses between the metal wires of the polarizing filter layer 47. As the filler 48, an inorganic material having a refractive index lower than or equal to that of the filter substrate 46 can be suitably used. In addition, the filler 48 in this Embodiment is formed so that the upper direction of the lamination direction of the metal wire part of the polarizing filter layer 47 may also be covered.

充填材48の材料には、偏光フィルタ層47の凹凸面を平坦化でき、かつ、偏光フィルタ層47の機能を妨げない材料を用いる必要があるため、偏光機能を有しない材料を用いることが好ましい。又、充填材48の材料には、その屈折率が空気の屈折率(屈折率=1)に極力近い低屈折率材料を用いることが好ましい。   As the material of the filler 48, it is necessary to use a material that can flatten the uneven surface of the polarizing filter layer 47 and does not interfere with the function of the polarizing filter layer 47. Therefore, it is preferable to use a material that does not have a polarizing function. . Further, as the material of the filler 48, it is preferable to use a low refractive index material whose refractive index is as close as possible to the refractive index of air (refractive index = 1).

充填材48の具体的な材料としては、例えば、セラミックス中に微細な空孔を分散させて形成してなる多孔質のセラミックス材料が好ましい。より詳しくは、ポーラスシリカ(SiO)、ポーラスフッ化マグネシウム(MgF)、ポーラスアルミナ(Al)等を挙げることができる。 As a specific material of the filler 48, for example, a porous ceramic material formed by dispersing fine pores in ceramics is preferable. More specifically, porous silica (SiO 2 ), porous magnesium fluoride (MgF), porous alumina (Al 2 O 3 ), and the like can be given.

又、これらの低屈折率の程度は、セラミックス中の空孔の数や大きさ(ポーラス度)によって決まる。フィルタ基板46の主成分が水晶やガラスからなる場合には、ポーラスシリカ(n=1.22〜1.26)が好適に使用できる。   The degree of these low refractive indexes is determined by the number and size of pores in the ceramic (porosity). When the main component of the filter substrate 46 is made of quartz or glass, porous silica (n = 1.2-1.26) can be preferably used.

充填材48の形成方法としては、これに限られるものではないが、例えば、SOG(Spin On Glass)法を好適に用いることができる。具体的には、シラノール(Si(OH))をアルコールに溶かした溶剤を、フィルタ基板46上に形成された偏光フィルタ層47上にスピン塗布し、その後に熱処理によって溶媒成分を揮発させ、シラノール自体を脱水重合反応させることで形成できる。 The method for forming the filler 48 is not limited to this, but, for example, an SOG (Spin On Glass) method can be suitably used. Specifically, a solvent in which silanol (Si (OH) 4 ) is dissolved in alcohol is spin-coated on the polarizing filter layer 47 formed on the filter substrate 46, and then the solvent component is volatilized by heat treatment, thereby silanol. It can be formed by subjecting itself to a dehydration polymerization reaction.

偏光フィルタ層47はサブ波長サイズのワイヤーグリッド構造であり、機械的強度が弱く、わずかな外力によって金属ワイヤーが損傷してしまう。本実施の形態の光学フィルタ42は、画像センサ43に密着配置することが望まれるため、その製造段階において光学フィルタ42と画像センサ43とが接触する可能性がある。   The polarizing filter layer 47 has a sub-wavelength sized wire grid structure, has low mechanical strength, and a metal wire is damaged by a slight external force. Since it is desired that the optical filter 42 of the present embodiment is disposed in close contact with the image sensor 43, there is a possibility that the optical filter 42 and the image sensor 43 come into contact with each other in the manufacturing stage.

本実施の形態では、偏光フィルタ層47の積層方向上面(画像センサ43側の面)が充填材48によって覆われているので、画像センサ43と接触した際にワイヤーグリッド構造が損傷する事態を抑制できる。又、本実施の形態のように充填材48を偏光フィルタ層47のワイヤーグリッド構造における金属ワイヤー間の凹部へ充填することで、その凹部への異物進入を防止できる。   In the present embodiment, since the upper surface of the polarizing filter layer 47 in the stacking direction (the surface on the image sensor 43 side) is covered with the filler 48, the situation in which the wire grid structure is damaged when contacting the image sensor 43 is suppressed. it can. Further, by filling the filler 48 into the recesses between the metal wires in the wire grid structure of the polarizing filter layer 47 as in the present embodiment, it is possible to prevent foreign matter from entering the recesses.

なお、充填材48の上に積層される分光フィルタ層49bを充填材48のような保護層で保護してもよいが、本実施の形態では、分光フィルタ層49bについては充填材48のような保護層を設けていない。これは、発明者らの実験によれば、画像センサ43に分光フィルタ層49bが接触しても、撮像画像に影響を及ぼすような損傷が発生しなかったため、低コスト化を優先して保護層を省略したものである。   Note that the spectral filter layer 49b laminated on the filler 48 may be protected by a protective layer such as the filler 48. However, in the present embodiment, the spectral filter layer 49b is similar to the filler 48. No protective layer is provided. According to the experiments by the inventors, even when the spectral filter layer 49b contacts the image sensor 43, damage that affects the captured image did not occur. Is omitted.

又、偏光フィルタ層47の金属ワイヤー(凸部)の高さは使用波長の半分以下と低い一方、分光フィルタ層49bは使用波長と同等から数倍程度の高さとなる。充填材48の厚みが増すほど、その上面の平坦性を確保することが困難になり、光学フィルタ42の特性に影響を与えるので、充填材48を厚くするにも限度がある。そのため、本実施の形態では、分光フィルタ層49bを充填材で覆っていない。   In addition, the height of the metal wire (convex portion) of the polarizing filter layer 47 is as low as half or less of the wavelength used, while the spectral filter layer 49b is as high as about several times the wavelength used. As the thickness of the filler 48 increases, it becomes more difficult to ensure the flatness of the upper surface, which affects the characteristics of the optical filter 42, so that there is a limit to increasing the thickness of the filler 48. Therefore, in the present embodiment, the spectral filter layer 49b is not covered with a filler.

ここで、分光フィルタ層49a及び49bの透過率特性について説明する。図10は、分光フィルタ層49aの透過率特性を例示する図である。図11は、分光フィルタ層49bの透過率特性を例示する図である。   Here, the transmittance characteristics of the spectral filter layers 49a and 49b will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating the transmittance characteristics of the spectral filter layer 49a. FIG. 11 is a diagram illustrating the transmittance characteristics of the spectral filter layer 49b.

図10を参照するに、分光フィルタ層49aは、波長範囲400nm〜670nmの所謂可視光領域の入射光及び波長範囲940〜970nmの所謂赤外光領域の入射光を透過させ、波長範囲670nm〜940nmの入射光をカットする透過率特性を有する。波長範囲400nm〜670nm及び波長範囲940〜970nmの透過率は30%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。波長範囲670nm〜940nmの透過率は20%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。   Referring to FIG. 10, the spectral filter layer 49 a transmits incident light in a so-called visible light region with a wavelength range of 400 nm to 670 nm and incident light in a so-called infrared region with a wavelength range of 940 to 970 nm, and a wavelength range of 670 nm to 940 nm. It has a transmittance characteristic that cuts incident light. The transmittance in the wavelength range of 400 nm to 670 nm and the wavelength range of 940 to 970 nm is preferably 30% or more, and more preferably 90% or more. The transmittance in the wavelength range of 670 nm to 940 nm is preferably 20% or less, and more preferably 5% or less.

可視光領域の入射光は車両周辺情報を検出するために用い、赤外光領域の入射光は雨滴情報を検出するために用いる。波長範囲670nm〜940nmの入射光を透過させない理由は、この波長範囲を取り込んだ場合、得られる画像データが全体的に赤くなってしまい、テールランプの赤色を示す部分等を抽出することが困難となる場合があるからである。   Incident light in the visible light region is used to detect vehicle periphery information, and incident light in the infrared light region is used to detect raindrop information. The reason why incident light in the wavelength range of 670 nm to 940 nm is not transmitted is that if this wavelength range is taken in, the obtained image data will be entirely red, and it will be difficult to extract the red part of the tail lamp. Because there are cases.

そこで、図10に示すような赤外光領域の大部分の波長範囲(670nm〜940nm)をカットする特性をもつフィルタを形成すれば、外乱光を除去できるため、例えばテールランプの検出精度を向上させることができる。   Therefore, if a filter having a characteristic that cuts most of the wavelength range (670 nm to 940 nm) of the infrared light region as shown in FIG. 10 is formed, disturbance light can be removed, so that, for example, detection accuracy of the tail lamp is improved. be able to.

なお、外乱光を除去するという観点からは、光源30の波長範囲940〜970nmも透過しないことが望ましい。しかし、波長範囲940〜970nmは、可視光帯域に比較して帯域が狭小であること等により、受光量が十分に小さいため、テールランプの検出等への影響は無視できる。   From the viewpoint of removing disturbance light, it is desirable that the wavelength range 940 to 970 nm of the light source 30 is not transmitted. However, in the wavelength range of 940 to 970 nm, the amount of received light is sufficiently small because the band is narrower than the visible light band, and the influence on the detection of the tail lamp can be ignored.

なお、波長範囲940〜970nmは、本発明に係る第1の波長範囲の代表的な一例である。又、波長範囲400nm〜670nmは、本発明に係る第2の波長範囲の代表的な一例である。   The wavelength range of 940 to 970 nm is a typical example of the first wavelength range according to the present invention. The wavelength range of 400 nm to 670 nm is a representative example of the second wavelength range according to the present invention.

図11を参照するに、分光フィルタ層49bは、波長範囲940〜970nmの所謂赤外光領域の入射光を透過させ、その他の波長範囲(〜940nm及び970nm〜)の入射光をカットする透過率特性を有する。波長範囲940〜970nmの透過率は30%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。その他の波長範囲(〜940nm及び970nm〜)の透過率は20%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。   Referring to FIG. 11, the spectral filter layer 49b transmits the incident light in the so-called infrared light region in the wavelength range of 940 to 970 nm and cuts the incident light in the other wavelength ranges (up to 940 nm and 970 nm). Has characteristics. The transmittance in the wavelength range of 940 to 970 nm is preferably 30% or more, and more preferably 90% or more. The transmittance in other wavelength ranges (˜940 nm and 970 nm˜) is preferably 20% or less, and more preferably 5% or less.

図10及び図11の透過率特性より、分光フィルタ層49aのみが形成されている領域(例えば、画像センサ43の中央部1/2に対応する領域)では、分光フィルタ層49aの特性により、波長範囲400nm〜670nmの所謂可視光領域の入射光及び波長範囲940〜970nmの所謂赤外光領域の入射光が透過する。   From the transmittance characteristics of FIGS. 10 and 11, in the region where only the spectral filter layer 49 a is formed (for example, the region corresponding to the central portion 1/2 of the image sensor 43), the wavelength depends on the characteristics of the spectral filter layer 49 a. Incident light in the so-called visible light region in the range of 400 nm to 670 nm and incident light in the so-called infrared region in the wavelength range of 940 to 970 nm are transmitted.

又、分光フィルタ層49a及び49bの両方が形成されている領域(例えば、画像センサ43の上下1/4に対応する領域)では、分光フィルタ層49aと分光フィルタ層49bとを組み合わせた特性により、波長範囲940〜970nmの入射光のみが透過する。   Further, in a region where both the spectral filter layers 49a and 49b are formed (for example, a region corresponding to the upper and lower quarters of the image sensor 43), due to the characteristics of the combination of the spectral filter layer 49a and the spectral filter layer 49b, Only incident light in the wavelength range of 940 to 970 nm is transmitted.

なお、赤外光領域での検出感度を高めるため、波長範囲940〜970nmの中心値と光源30の発振波長とを略同等にしておくのが望ましい。換言すれば、分光フィルタ層49bは、入射光のうち光源30の発振波長範囲を含む波長帯域の光を選択的に透過させる特性を有することが望ましい。波長範囲940〜970nmの中心値と光源30の発振波長とを略同等とすることにより、光源30から照射された赤外波長光の反射光を、大光量の外乱光と区別し易くできる。   In order to increase the detection sensitivity in the infrared light region, it is desirable that the center value of the wavelength range of 940 to 970 nm and the oscillation wavelength of the light source 30 are substantially equal. In other words, it is desirable that the spectral filter layer 49b has a characteristic of selectively transmitting light in a wavelength band including the oscillation wavelength range of the light source 30 among incident light. By making the center value in the wavelength range of 940 to 970 nm substantially the same as the oscillation wavelength of the light source 30, the reflected light of the infrared wavelength light emitted from the light source 30 can be easily distinguished from a large amount of disturbance light.

例えば、分光フィルタ層49a及び49bが存在しない場合、フロントガラス101で反射した光源30から照射された赤外波長光の反射光を撮像装置40で撮像する際、撮像装置40の画像センサ43では、光源30から照射された赤外波長光の反射光の他、例えば太陽光等の大光量の外乱光も受光される。   For example, when the spectral filter layers 49a and 49b are not present, when the reflected light of the infrared wavelength light emitted from the light source 30 reflected by the windshield 101 is captured by the imaging device 40, the image sensor 43 of the imaging device 40 In addition to the reflected light of the infrared wavelength light emitted from the light source 30, a large amount of disturbance light such as sunlight is also received.

よって、光源30からの赤外波長光をこのような大光量の外乱光と区別するためには、光源30の発光量を外乱光よりも十分に大きくする必要があるが、このような大発光量の光源30を用いることは困難である場合が多い。   Therefore, in order to distinguish the infrared wavelength light from the light source 30 from such a large amount of disturbance light, it is necessary to make the light emission amount of the light source 30 sufficiently larger than the disturbance light. It is often difficult to use an amount of light source 30.

そこで、撮像装置40に入射する光路上に、図10及び図11に示す透過率特性を有する分光フィルタ層49a及び49bを設ける。これにより、光源30から照射された赤外波長光の反射光以外は大幅にカットされるため、光源30から照射された赤外光の反射光を画像センサ43で受光できる。この際、波長範囲940〜970nmの中心値と光源30の発振波長とを略同等にしておけば、光源30から照射された赤外光の反射光の受光量が増えるので、光源30から照射された赤外光の反射光を画像センサ43で精度よく受光できる。   Therefore, spectral filter layers 49 a and 49 b having transmittance characteristics shown in FIGS. 10 and 11 are provided on the optical path incident on the imaging device 40. Accordingly, since the light other than the reflected light of the infrared wavelength light emitted from the light source 30 is significantly cut, the reflected light of the infrared light emitted from the light source 30 can be received by the image sensor 43. At this time, if the central value of the wavelength range of 940 to 970 nm and the oscillation wavelength of the light source 30 are made substantially equal, the amount of reflected infrared light emitted from the light source 30 increases, so that the light source 30 emits light. The reflected infrared light can be accurately received by the image sensor 43.

分光フィルタ層49aのみが形成されている領域(例えば、画像センサ43の中央部1/2に対応する領域)は、対向車両のヘッドランプや先行車両のテールランプ、白線等の検出に用いる車両検出用画像領域となる。又、分光フィルタ層49a及び49bの両方が形成されている領域(例えば、画像センサ43の上下1/4に対応する領域)は、雨滴の検出に用いる雨滴検出用画像領域(付着物検出用画像領域)となる。   A region where only the spectral filter layer 49a is formed (for example, a region corresponding to the central portion 1/2 of the image sensor 43) is a vehicle detection used for detecting headlamps of oncoming vehicles, taillights of preceding vehicles, white lines, and the like. It becomes an image area. An area where both the spectral filter layers 49a and 49b are formed (for example, an area corresponding to the upper and lower quarters of the image sensor 43) is a raindrop detection image area (attachment detection image used for detecting raindrops). Area).

但し、図10及び図11に示す透過率特性(透過率のピークが光源30の発振波長と略一致したバンドパスフィルタを含む特性)に代えて、図12及び図13に示す透過率特性を有してもよい。つまり、図12及び図13に示すように、光源30の発振波長よりも短波長側の光をカットする特性にしてもよい。又、図10と図13とを組み合わせて用いてもよいし、図11と図12とを組み合わせて用いてもよい。   However, instead of the transmittance characteristics shown in FIGS. 10 and 11 (characteristics including a band-pass filter in which the transmittance peak substantially matches the oscillation wavelength of the light source 30), the transmittance characteristics shown in FIGS. May be. That is, as shown in FIGS. 12 and 13, the light may be cut at a wavelength shorter than the oscillation wavelength of the light source 30. 10 and 13 may be used in combination, or FIG. 11 and FIG. 12 may be used in combination.

なお、本実施の形態では、偏光フィルタ47を用いて光学フィルタ42への入射光のうちのP偏光成分のみを透過させ、S偏光成分をカットしている。これにより、例えば雨滴の有無を検出する際、S偏光成分が除去されているため、路面に反射した光や自車両の室内におけるダッシュボード等からの光(映りこみ光)等のようにS偏光成分の強い不要光による外乱要因を抑制できる。これにより、雨滴の識別率を向上できる。   In the present embodiment, the polarization filter 47 is used to transmit only the P-polarized component of the incident light to the optical filter 42 and cut the S-polarized component. Thus, for example, when detecting the presence or absence of raindrops, the S-polarized light component is removed, so S-polarized light such as light reflected on the road surface or light from the dashboard of the vehicle interior (reflection light), etc. Disturbances caused by unwanted light with strong components can be suppressed. Thereby, the identification rate of raindrops can be improved.

又、例えば白線や対向車両のヘッドランプ、先行車両のテールランプ等を識別する際、S偏光成分が除去されているため、路面に反射したヘッドランプや街灯等の光や自車両の室内におけるダッシュボード等からの光(映りこみ光)等のようにS偏光成分の強い不要光による外乱要因を抑制できる。これにより、白線や対向車両のヘッドランプ、先行車両のテールランプの識別率を向上できる。   Also, for example, when identifying white lines, headlamps of oncoming vehicles, tail lamps of preceding vehicles, etc., the S-polarized component is removed, so the headlamps and street lights reflected on the road surface and the dashboard inside the vehicle's interior It is possible to suppress a disturbance factor caused by unnecessary light having a strong S-polarized component such as light from the light (reflection light). Thereby, the identification rate of the white line, the headlamp of the oncoming vehicle, and the tail lamp of the preceding vehicle can be improved.

特に、雨路において、路面を覆った水面からの反射光はS偏光成分が多いことが一般に知られている。よって、S偏光成分が除去された画像を白線の識別に使用することで、雨路における水面下の白線を適切に識別することが可能となり、認識率を向上できる。   In particular, it is generally known that the reflected light from the water surface covering the road surface has a lot of S-polarized light components in rainy roads. Therefore, by using the image from which the S-polarized light component has been removed for identifying the white line, it is possible to appropriately identify the white line below the water surface in the rainy road and improve the recognition rate.

なお、画像センサ43の中央部1/2に対応する領域を車両検出用画像領域とし、画像センサ43の上下1/4に対応する領域を雨滴検出用画像領域(付着物検出用画像領域)としたのは一例であり、これに限定されることはない。   An area corresponding to the center half of the image sensor 43 is a vehicle detection image area, and an area corresponding to the upper and lower quarters of the image sensor 43 is a raindrop detection image area (attachment detection image area). This is an example, and the present invention is not limited to this.

次に、分光フィルタ層49bの構造や作製方法について説明する。分光フィルタ層49bは、高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜とを交互に多層重ねた多層膜構造で作製できる。このような多層膜構造によれば、光の干渉を利用することで分光透過率の設定自由度が高く、薄膜を多層重ねることで、特定波長(例えば赤外光以外の波長帯域)に対して100%近い反射率を実現することも可能である。   Next, the structure and manufacturing method of the spectral filter layer 49b will be described. The spectral filter layer 49b can be produced by a multilayer film structure in which a thin film having a high refractive index and a thin film having a low refractive index are alternately stacked. According to such a multilayer film structure, the degree of freedom in setting the spectral transmittance is high by using light interference, and by stacking thin films in multiple layers, for a specific wavelength (for example, a wavelength band other than infrared light). It is also possible to achieve reflectivity close to 100%.

本実施の形態においては、撮像画像データの使用波長範囲が略可視光波長帯から赤外光波長帯であるため、当該使用波長範囲に感度を有する画像センサ43を選択している。分光フィルタ層49bは赤外光の一部のみを透過させればよいので、分光フィルタ層49bの多層膜部分の透過波長範囲を例えば900nm以上に設定し、それ以外の波長帯は反射するカットフィルタ(図13参照)を形成すればよい。   In the present embodiment, since the use wavelength range of the captured image data is approximately from the visible light wavelength band to the infrared light wavelength band, the image sensor 43 having sensitivity in the use wavelength range is selected. Since the spectral filter layer 49b only needs to transmit a part of infrared light, the transmission wavelength range of the multilayer film portion of the spectral filter layer 49b is set to, for example, 900 nm or more, and the other wavelength bands are reflected. (See FIG. 13) may be formed.

このようなカットフィルタは、光学フィルタ42の積層方向下側から順に、「基板/(0.125L 0.25H 0.125L)p/媒質A」のような構成の多層膜を作製することで得られる。ここでいう「基板」は、上述した充填材48を意味する。又、「0.125L」は、低屈折率材料(例えばSiO)の膜厚標記方法でnd/λを1Lとしたものであり、したがって「0.125L」の膜は1/8波長の光路長となるような膜厚をもつ低屈折率材料の膜であることを意味する。なお、「n」は屈折率であり、「d」は厚みであり、「λ」はカットオフ波長である。 Such a cut filter is obtained by forming a multilayer film having a configuration of “substrate / (0.125L 0.25H 0.125L) p / medium A” in order from the lower side in the stacking direction of the optical filter 42. It is done. The “substrate” here means the filler 48 described above. In addition, “0.125L” is a film thickness marking method of a low refractive index material (for example, SiO 2 ) in which nd / λ is 1 L. Therefore, the film of “0.125L” has an optical path of 1/8 wavelength. It means that the film is of a low refractive index material having such a long film thickness. “N” is a refractive index, “d” is a thickness, and “λ” is a cutoff wavelength.

同様に、「0.25H」は、高屈折率材料(例えばTiO)の膜厚標記方法でnd/λを1Hとしたものであり、したがって「0.25H」の膜は1/4波長の光路長となるような膜厚をもつ高屈折率材料の膜であることを意味する。又、「p」は、かっこ内に示す膜の組み合わせを繰り返す(積層する)回数を示し、「p」が多いほどリップル等の影響を抑制できる。又、媒質Aは、空気或いは画像センサ43との密着接合のための樹脂や接着剤を意図するものである。 Similarly, “0.25H” is obtained by setting nd / λ to 1H in the film thickness marking method of a high refractive index material (for example, TiO 2 ). Therefore, the film of “0.25H” has a quarter wavelength. It means a film of a high refractive index material having a film thickness that becomes an optical path length. “P” indicates the number of times the combination of films shown in parentheses is repeated (laminated), and the more “p”, the more the influence of ripples and the like can be suppressed. The medium A is intended for air or a resin or adhesive for tight bonding with the image sensor 43.

又、分光フィルタ層49bにおいて、赤外光波長帯のみを透過する多層膜構造としては、透過波長範囲が940〜970nmの範囲であるバンドパスフィルタ(図11参照)であってもよい。このようなバンドパスフィルタであれば、赤外光よりも長波長側の赤外域と赤色領域との識別も可能となる。このようなバンドパスフィルタは、例えば、「基板/(0.125L 0.5M 0.125L)p(0.125L 0.5H 0.125L)q(0.125L 0.5M 0.125L)r/媒質A」のような構成の多層膜を作製することで得られる。なお、高屈折率材料として二酸化チタン(TiO)、低屈折率材料として二酸化珪素(SiO)等を使用すれば、対候性の高い分光フィルタ層49bを実現できる。 The spectral filter layer 49b may be a band-pass filter (see FIG. 11) having a transmission wavelength range of 940 to 970 nm as a multilayer film structure that transmits only the infrared light wavelength band. With such a bandpass filter, it is possible to distinguish between an infrared region and a red region on the longer wavelength side than infrared light. Such a band-pass filter is, for example, “substrate / (0.125L 0.5M 0.125L) p (0.125L 0.5H 0.125L) q (0.125L 0.5M 0.125L) r / It can be obtained by producing a multilayer film having a configuration such as “medium A”. If titanium dioxide (TiO 2 ) is used as the high refractive index material and silicon dioxide (SiO 2 ) is used as the low refractive index material, a highly weather-resistant spectral filter layer 49b can be realized.

分光フィルタ層49bの作製方法の一例について説明すると、まず、フィルタ基板46及び偏光フィルタ層47上に形成された充填材48上に、上述した多層膜を形成する。このような多層膜を形成する方法としては、周知の蒸着等の方法を用いればよい。続いて、非分光領域(例えば、画像センサ43の中央部1/2に対応する領域)に対応する箇所について多層膜を除去する。   An example of a method for producing the spectral filter layer 49 b will be described. First, the multilayer film described above is formed on the filler 48 formed on the filter substrate 46 and the polarizing filter layer 47. As a method for forming such a multilayer film, a known method such as vapor deposition may be used. Subsequently, the multilayer film is removed from a portion corresponding to a non-spectral region (for example, a region corresponding to the central portion 1/2 of the image sensor 43).

この除去方法としては、一般的なリフトオフ加工法を利用すればよい。リフトオフ加工法では、目的とするパターンとは逆のパターンを、金属やフォトレジスト等で事前に充填材48の層上に形成しておき、その上に多層膜を形成してから、非分光領域に対応する箇所の多層膜を当該金属やフォトレジストと一緒に除去する。   As this removal method, a general lift-off processing method may be used. In the lift-off processing method, a pattern opposite to the target pattern is formed in advance on a layer of the filler 48 with a metal, a photoresist, or the like, a multilayer film is formed thereon, and then a non-spectral region. The multi-layer film corresponding to the above is removed together with the metal and photoresist.

本実施の形態では、分光フィルタ層49bとして多層膜構造を採用しているので、分光特性の設定自由度が高いとう利点がある。一般に、カラーセンサ等に用いられるカラーフィルタは、レジスト剤によって形成されているが、このようなレジスト剤では多層膜構造に比べて、分光特性のコントロールが困難である。本実施の形態では、分光フィルタ層49bとして多層膜構造を採用しているので、光源30の波長と雨滴検出エリアの波長帯域を略一致させることができる。   In this embodiment, since a multilayer film structure is adopted as the spectral filter layer 49b, there is an advantage that the degree of freedom in setting the spectral characteristics is high. In general, a color filter used in a color sensor or the like is formed of a resist agent, but it is difficult to control spectral characteristics with such a resist agent as compared with a multilayer film structure. In the present embodiment, since the multilayer filter structure is employed as the spectral filter layer 49b, the wavelength of the light source 30 and the wavelength band of the raindrop detection area can be substantially matched.

なお、以上の説明は分光フィルタ層49bを中心に行ったが、分光フィルタ層49aも分光フィルタ層49bと同様の多層膜構造により実現できる。   Although the above description has been made centering on the spectral filter layer 49b, the spectral filter layer 49a can also be realized by a multilayer structure similar to the spectral filter layer 49b.

ここで、雨滴検出用画像領域を上下に設けた理由について説明する。図14は、撮像画像を例示する図である。   Here, the reason why the raindrop detection image areas are provided above and below will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating a captured image.

対向車両のヘッドランプ(図示せず)及び先行車両115のテールランプ並びに白線116の画像は、主に撮像画像中央部に存在することが多い。又、撮像画像下部には自車両前方の直近の路面117の画像が存在し、撮像画像上部には空118の画像が存在することが通常である。つまり、対向車両のヘッドランプ(図示せず)及び先行車両115のテールランプ並びに白線116の識別に必要な情報は撮像画像中央部に集中しており、その識別において撮像画像上部及び撮像画像下部の情報はあまり重要ではない。   The headlamp (not shown) of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle 115, and the image of the white line 116 often exist mainly in the center of the captured image. Further, it is normal that an image of the road surface 117 immediately in front of the host vehicle exists at the lower part of the captured image and an image of the sky 118 exists at the upper part of the captured image. That is, information necessary for identifying the headlamp (not shown) of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle 115, and the white line 116 is concentrated in the central portion of the captured image, and in the identification, information on the upper portion of the captured image and the lower portion of the captured image. Is not very important.

よって、単一の撮像画像データから、対向車両や先行車両115或いは白線116の検出と雨滴102の検出とを両立して行う場合には、図14に示すように、撮像画像中央部を車両検出用画像領域111とし、撮像画像上部及び撮像画像下部をそれぞれ雨滴検出用画像領域112及び113とすることが好適である。   Therefore, when both the detection of the oncoming vehicle, the preceding vehicle 115 or the white line 116 and the detection of the raindrop 102 are performed simultaneously from the single captured image data, as shown in FIG. It is preferable to use the image area 111 for the raindrop and the raindrop detection image areas 112 and 113 for the upper part and the lower part of the captured image, respectively.

従って、図14の車両検出用画像領域111に対応して図8に示すような分光フィルタ層49aを設け、図14の雨滴検出用画像領域112及び113に対応して図8に示すような分光フィルタ層49a及び49bを設けている。   Therefore, a spectral filter layer 49a as shown in FIG. 8 is provided corresponding to the vehicle detection image region 111 of FIG. 14, and the spectral as shown in FIG. 8 is provided corresponding to the raindrop detection image regions 112 and 113 of FIG. Filter layers 49a and 49b are provided.

なお、撮像装置40の撮像方向を下方へ傾けると、撮像領域内の下部に自車両のボンネット(図14の雨滴検出用画像領域113中の破線で示した部分)が入り込んでくる場合がある。この場合、自車両のボンネットで反射した太陽光や先行車両のテールランプ等が外乱光となり、これが撮像画像データに含まれることになる。   Note that when the imaging direction of the imaging device 40 is tilted downward, the hood of the host vehicle (the portion indicated by the broken line in the raindrop detection image area 113 in FIG. 14) may enter the lower part of the imaging area. In this case, sunlight reflected by the bonnet of the own vehicle, tail lamps of the preceding vehicle, etc. become disturbance light, which is included in the captured image data.

このような場合でも、本実施の形態では、撮像画像下部に対応する箇所に分光フィルタ層49a及び49bを設けているので、ボンネットで反射した太陽光や先行車両115のテールランプ等の外乱光が除去される。よって、雨滴102の検出精度を向上できる。   Even in such a case, in the present embodiment, since the spectral filter layers 49a and 49b are provided at a position corresponding to the lower part of the captured image, disturbance light such as sunlight reflected by the bonnet and the tail lamp of the preceding vehicle 115 is removed. Is done. Therefore, the detection accuracy of the raindrop 102 can be improved.

なお、先行車両115を検出する際には、撮像画像上のテールランプを識別することで先行車両115の検出を行うが、テールランプは対向車両のヘッドランプと比較して光量が少なく、又、街灯等の外乱光も多く存在する。そのため、単なる輝度データのみからテールランプを高精度に検出するのは困難である。   When the preceding vehicle 115 is detected, the preceding vehicle 115 is detected by identifying the tail lamp on the captured image. However, the tail lamp has a smaller amount of light than the headlamp of the oncoming vehicle, and street lights, etc. There are also many disturbance lights. Therefore, it is difficult to detect the tail lamp with high accuracy only from mere luminance data.

そのため、テールランプの識別には分光情報を利用し、赤色光の受光量に基づいてテールランプを識別することが必要となる。但し、本実施の形態の画像センサ43を構成する各画素は、赤外波長帯の光に対しても感度を有するので、赤外波長帯を含んだ光を画像センサ43で受光すると、得られる撮像画像は全体的に赤みを帯びたものとなる。その結果、テールランプに対応する赤色の画像部分を識別することが困難となる場合がある。   Therefore, it is necessary to identify the tail lamp based on the amount of received red light using spectral information for identifying the tail lamp. However, since each pixel constituting the image sensor 43 of the present embodiment has sensitivity to light in the infrared wavelength band, it is obtained when the image sensor 43 receives light including the infrared wavelength band. The captured image is entirely reddish. As a result, it may be difficult to identify the red image portion corresponding to the tail lamp.

本実施の形態では、前述のように、分光フィルタ層49aが波長範囲670nm〜940nmの入射光をカットする透過率特性を有するので、テールランプの識別に用いる撮像画像データ部分から赤外波長帯の大部分が除外され、テールランプの識別精度を向上できる。   In the present embodiment, as described above, since the spectral filter layer 49a has a transmittance characteristic that cuts incident light in the wavelength range of 670 nm to 940 nm, the infrared wavelength band from the captured image data portion used for identification of the tail lamp is large. The portion is excluded, and the tail lamp identification accuracy can be improved.

なお、図8では、光学フィルタ42と画像センサ43との間に空隙がある構成としているが、光学フィルタ42を画像センサ43に密着させる構成とした方が好ましい。光学フィルタ42の偏光フィルタ層47と分光フィルタ層49bの各領域の境界と画像センサ43上の各画素間の境界とを一致させやすくなるからである。つまり、光学フィルタ42と画像センサ43を密着接合することにより、雨滴検出エリアと車両周辺情報を検出するエリアの境界が明確になり、雨滴有無の判別精度を上げることができる。   In FIG. 8, a gap is provided between the optical filter 42 and the image sensor 43, but it is preferable to have a configuration in which the optical filter 42 is in close contact with the image sensor 43. This is because the boundary between the regions of the polarizing filter layer 47 and the spectral filter layer 49b of the optical filter 42 and the boundary between the pixels on the image sensor 43 can be easily matched. That is, by tightly joining the optical filter 42 and the image sensor 43, the boundary between the raindrop detection area and the area for detecting the vehicle periphery information is clarified, and the accuracy of determining the presence or absence of raindrops can be increased.

光学フィルタ42を画像センサ43に密着させる場合は、例えば、光学フィルタ42と画像センサ43をUV接着剤で接合してもよいし、撮像に用いる有効撮像領域外でスペーサにより支持した状態で有効撮像領域外の四辺領域をUV接着や熱圧着してもよい。   When the optical filter 42 is brought into close contact with the image sensor 43, for example, the optical filter 42 and the image sensor 43 may be bonded with a UV adhesive, or effective imaging is performed with a spacer supported outside the effective imaging area used for imaging. The four-sided region outside the region may be UV bonded or thermocompression bonded.

なお、分光フィルタ層49a及び49bをフィルタ基板46の両側に形成することにより、光学フィルタ42の反りを抑制することが可能となる。すなわち、フィルタ基板46の片側だけに多層膜(分光フィルタ層)を形成すると応力がかかり反りが生じる。しかしながら、図8のようにフィルタ基板46の両側に多層膜(分光フィルタ層)を形成した場合は、応力の効果が相殺されるため、反りを抑制できる。   It is possible to suppress warping of the optical filter 42 by forming the spectral filter layers 49a and 49b on both sides of the filter substrate 46. That is, if a multilayer film (spectral filter layer) is formed only on one side of the filter substrate 46, stress is applied and warpage occurs. However, when multilayer films (spectral filter layers) are formed on both sides of the filter substrate 46 as shown in FIG. 8, warping can be suppressed because the effect of stress is offset.

又、分光フィルタ層49bを上下の何れか一方にのみに設けた場合、光学フィルタ42と画像センサ43を平行に接着することは難しくZ軸に対して傾いてしまう。傾いて接着してしまうと撮像画像上部と撮像画像下部とで光路長が変わってしまい車両周辺情報、例えば白線検知を行う場合には白線座標の読み誤り等の認識精度の劣化原因となる。図8に示したように、分光フィルタ層49bを上下に設けることにより、このような問題を解消できる。   Further, when the spectral filter layer 49b is provided only on one of the upper and lower sides, it is difficult to bond the optical filter 42 and the image sensor 43 in parallel, and it is inclined with respect to the Z axis. If the adhesive is tilted, the optical path length is changed between the upper part of the captured image and the lower part of the captured image, which causes deterioration of recognition accuracy such as reading error of the white line coordinates when detecting vehicle peripheral information, for example, white line coordinates. As shown in FIG. 8, such a problem can be solved by providing the spectral filter layers 49b above and below.

但し、分光フィルタ層49a及び49bをフィルタ基板46の一方の側に形成した場合や、分光フィルタ層49bを上下の何れか一方にのみに設けた場合も、一定の効果を奏する。   However, even when the spectral filter layers 49a and 49b are formed on one side of the filter substrate 46, or when the spectral filter layer 49b is provided on only one of the upper and lower sides, a certain effect can be obtained.

なお、本実施の形態では、撮像レンズ41の特性により、撮像領域内の光景と画像センサ43上の像とでは天地が逆になる。   In the present embodiment, due to the characteristics of the imaging lens 41, the sight in the imaging area and the image on the image sensor 43 are reversed.

ここで、雨滴検出及び車両検出について、更に詳しく説明する。図15は、雨滴検出及び車両検出に関わる光線を例示する図である。   Here, raindrop detection and vehicle detection will be described in more detail. FIG. 15 is a diagram illustrating light rays related to raindrop detection and vehicle detection.

光源30は、雨滴102と空気との境界面の何れかの位置での反射光が撮像装置40で撮像されるように、フロントガラス101への入射角度が設定される。雨滴102と空気との境界面からの反射光が最も強くなるレイアウトは、撮像レンズ41の光軸と交差するフロントガラス101の法線に対して光源30が撮像レンズ41の光軸と略反対側の位置に設置された場合、及び光源30が撮像レンズ41の光軸とほぼ同じ光軸となるように設置された場合である。   The incident angle of the light source 30 on the windshield 101 is set so that reflected light at any position on the boundary surface between the raindrop 102 and air is imaged by the imaging device 40. The layout in which the reflected light from the boundary surface between the raindrop 102 and the air is the strongest is such that the light source 30 is substantially opposite to the optical axis of the imaging lens 41 with respect to the normal of the windshield 101 intersecting with the optical axis of the imaging lens 41. And the light source 30 is installed so as to have substantially the same optical axis as the optical axis of the imaging lens 41.

又、雨滴102と空気との境界面からの反射光が最も弱くなるのは、撮像レンズ41の光軸と交差するフロントガラス101の法線と光源30の光軸とがほぼ一致した場合である。ここでは、一例として、光源30は、フロントガラス101の外壁面での正反射光が撮像レンズ41の光軸と略一致するように配置されているとする。   Further, the light reflected from the boundary surface between the raindrop 102 and the air is the weakest when the normal line of the windshield 101 intersecting with the optical axis of the imaging lens 41 and the optical axis of the light source 30 substantially coincide. . Here, as an example, it is assumed that the light source 30 is arranged such that the regular reflection light on the outer wall surface of the windshield 101 substantially coincides with the optical axis of the imaging lens 41.

光線Aは、光源30から照射してフロントガラス101を通過する光線である。フロントガラス101の外壁面に雨滴102が付着していない場合、光源30からフロントガラス101に向けて照射された光は、光線Aのように、フロントガラス101を透過してそのまま自車両の外部に漏れ出る。そのため、光源30としては、その光が人間の目に当たることを考慮して、アイセーフ帯の波長・光量の光源を選択するのが好ましい。また、図15に示すように、光源30からフロントガラス101に向けて照射された光が鉛直方向上方に向かうように構成すると、その光が人間の目に当たる可能性が少なくなるので、より好ましい。   The light ray A is a light ray that is irradiated from the light source 30 and passes through the windshield 101. When the raindrops 102 are not attached to the outer wall surface of the windshield 101, the light emitted from the light source 30 toward the windshield 101 passes through the windshield 101 like the light ray A and is directly outside the vehicle. Leaks out. Therefore, it is preferable to select a light source having a wavelength / light quantity in the eye-safe band in consideration of the fact that the light hits human eyes. Further, as shown in FIG. 15, it is more preferable that the light emitted from the light source 30 toward the windshield 101 is directed upward in the vertical direction because the possibility of the light hitting human eyes is reduced.

光線Bは、光源30からの照射光がフロントガラス101の内壁面で正反射して撮像装置40へ入射する光線である。光源30からフロントガラス101へ向かう光の一部はフロントガラス101の内壁面で正反射する。この正反射光(光線B)の偏光成分は、一般に、その入射面に対して直交する方向(図15の紙面に対して垂直な方向)に振動するS偏光成分が支配的であることが知られている。   The light beam B is a light beam that is incident on the imaging device 40 after the light irradiated from the light source 30 is regularly reflected by the inner wall surface of the windshield 101. Part of the light traveling from the light source 30 toward the windshield 101 is regularly reflected by the inner wall surface of the windshield 101. It is known that the polarization component of the regular reflection light (ray B) is generally dominated by the S polarization component that oscillates in a direction orthogonal to the incident surface (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 15). It has been.

光源30から照射されてフロントガラス101の内壁面で正反射した正反射光(光線B)は、フロントガラス101の外壁面に付着する雨滴102の有無によって変動しないので、雨滴検出に不要な光であるばかりか、雨滴検出の検出精度を低下させる外乱光となる。本実施の形態では、光線B(S偏光成分)が偏光フィルタ層47によってカットされるので、この光線Bによって雨滴検出精度が低下することを抑制できる。   The specularly reflected light (light ray B) emitted from the light source 30 and specularly reflected by the inner wall surface of the windshield 101 does not vary depending on the presence or absence of the raindrops 102 adhering to the outer wall surface of the windshield 101. Besides, it becomes disturbance light that lowers the detection accuracy of raindrop detection. In the present embodiment, since the light beam B (S-polarized component) is cut by the polarizing filter layer 47, it is possible to suppress the raindrop detection accuracy from being lowered by the light beam B.

光線Cは、光源30からの照射光がフロントガラス101の内壁面を透過し、その後、フロントガラス101の外壁面に付着する雨滴102と空気との界面で反射して撮像装置40へ入射する光線である。光源30からフロントガラス101へ向かう光の一部はフロントガラス101の内壁面を透過するが、その透過光はS偏光成分よりもP偏光成分の方が多い。   A light ray C is a light ray that is irradiated from the light source 30 through the inner wall surface of the windshield 101 and is then reflected by the interface between the raindrops 102 and the air adhering to the outer wall surface of the windshield 101 and incident on the imaging device 40. It is. A part of the light traveling from the light source 30 toward the windshield 101 is transmitted through the inner wall surface of the windshield 101, but the transmitted light is more in the P-polarized component than in the S-polarized component.

そして、フロントガラス101の外壁面に雨滴102が付着している場合、フロントガラス101の内壁面を透過した光は、上記光線Aのように外部へ漏れ出ずに、雨滴102と空気との界面で反射して撮像装置40側に向けて再度フロントガラス101内を透過し、撮像装置40に入射する。   When the raindrops 102 are attached to the outer wall surface of the windshield 101, the light transmitted through the inner wall surface of the windshield 101 does not leak outside like the light ray A, and the interface between the raindrops 102 and air. , And is transmitted through the windshield 101 again toward the imaging device 40 and enters the imaging device 40.

このとき、分光フィルタ層49aは、光源30の発振波長(赤外光)を透過させるように構成されているので、光線Cは分光フィルタ層49aを透過する。又、偏光フィルタ層47は、P偏光成分を透過するようにワイヤーグリッド構造の金属ワイヤーの長手方向が形成されているため、P偏光成分を主成分とする光線Cは偏光フィルタ層47も透過する。又、分光フィルタ層49bは、光源30の発振波長(赤外光)を透過させるように構成されているので、光線Cは分光フィルタ層49bも透過する。よって、光線Cは、画像センサ43の雨滴検出用画像領域に到達し、その受光量によって雨滴102の検出を行うことができる。   At this time, since the spectral filter layer 49a is configured to transmit the oscillation wavelength (infrared light) of the light source 30, the light ray C passes through the spectral filter layer 49a. Moreover, since the polarizing filter layer 47 is formed with the longitudinal direction of the metal wire having a wire grid structure so as to transmit the P-polarized component, the light ray C mainly composed of the P-polarized component also transmits the polarizing filter layer 47. . Moreover, since the spectral filter layer 49b is configured to transmit the oscillation wavelength (infrared light) of the light source 30, the light ray C also transmits through the spectral filter layer 49b. Therefore, the light ray C reaches the raindrop detection image area of the image sensor 43, and the raindrop 102 can be detected based on the amount of received light.

光線Dは、フロントガラス101の外部からフロントガラス101を透過して撮像装置40の画像センサ43の雨滴検出用画像領域に向かって入射する光線である。光線Dは雨滴検出時の外乱光となり得るが、本実施の形態では、分光フィルタ層49a及び49bによって赤外光の一部を除く大部分がカットされ、光線Dの大部分は画像センサ43の雨滴検出用画像領域には到達しない。よって、この光線Dによって雨滴検出精度が低下することも抑制できる。   The light ray D is a light ray that passes through the windshield 101 from the outside of the windshield 101 and enters the raindrop detection image region of the image sensor 43 of the imaging device 40. Although the light ray D can be disturbance light at the time of raindrop detection, in the present embodiment, most of the infrared light is cut off by the spectral filter layers 49 a and 49 b, and most of the light ray D is from the image sensor 43. It does not reach the raindrop detection image area. Therefore, it is possible to suppress the raindrop detection accuracy from being lowered by the light ray D.

光線Eは、フロントガラス101の外部からフロントガラス101を透過して撮像装置40の画像センサ43の車両検出用画像領域に向かってに入射する光線である。光線EのP偏光成分は、分光フィルタ層49a及び49bの透過率特性により、可視光と赤外光の一部のみが分光フィルタ層49a及び49bを透過して画像センサ43の車両検出用画像領域に到達し撮像される。   The light beam E is a light beam that passes through the windshield 101 from the outside of the windshield 101 and enters the vehicle detection image area of the image sensor 43 of the imaging device 40. The P-polarized component of the light beam E is transmitted through the spectral filter layers 49a and 49b so that only part of visible light and infrared light are transmitted through the spectral filter layers 49a and 49b. Is reached and imaged.

この撮像画像は、対向車両のヘッドランプ及び先行車両のテールランプ並びに白線の検出等に利用される。なお、光線EのS偏光成分は偏光フィルタ層47により除去されるため、路面に反射したヘッドランプや街灯等の光や自車両の室内におけるダッシュボード等からの光(映りこみ光)等のようにS偏光成分の強い不要光による外乱要因を抑制できる。   This captured image is used for detecting a head lamp of an oncoming vehicle, a tail lamp of a preceding vehicle, and a white line. Since the S-polarized light component of the light beam E is removed by the polarizing filter layer 47, light such as headlamps and street lights reflected on the road surface, light from a dashboard or the like in the interior of the vehicle (reflection light), etc. In addition, it is possible to suppress disturbance factors caused by unnecessary light having a strong S-polarized component.

次に、画像処理装置10で撮像画像を取得する際の露光量調整について説明する。一例として、図6に一点鎖線で囲ったように、隣接する縦2つ横2つの合計4つの領域(画素43a、43a、43b、43bからなる領域)によって撮像画像データの1ユニットを構成する場合を考える。画素43a、43a、43b、43bには、分光フィルタ層49a、偏光フィルタ層47、及び分光フィルタ層49bを透過した光が入射する。従って、画素43a、43a、43b、43bでは光学フィルタ42への入射光のうちの赤外光のP偏光成分が受光され、赤外光のP偏光成分による画像が生成される。このようにして得られる赤外光のP偏光成分の画像を用いて、例えば、雨滴の有無を検出できる。 Next, exposure amount adjustment when a captured image is acquired by the image processing apparatus 10 will be described. As an example, as surrounded by a one-dot chain line in FIG. 6, one unit of captured image data by a total of four areas (two pixels 43 a 1 , 43 a 2 , 43 b 1 , 43 b 2 ) adjacent to each other in two vertical and two horizontal directions. Consider the case where Light transmitted through the spectral filter layer 49a, the polarizing filter layer 47, and the spectral filter layer 49b is incident on the pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , and 43b 2 . Accordingly, the pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , 43b 2 receive the P-polarized component of the infrared light in the incident light on the optical filter 42, and generate an image using the P-polarized component of the infrared light. For example, the presence or absence of raindrops can be detected using the image of the P-polarized component of the infrared light thus obtained.

なお、光源30は、連続発光(CW発光と称される場合もある)させてもよいし、特定のタイミングでパルス発光させてもよい。発光のタイミングと撮像のタイミングを同期してやれば、外乱光による影響をより小さくできる。又、複数の光源を設置した場合は、複数の光源を同時に発光させてもよいし、順次発光させてもよい。順次発光させた場合は、その発光のタイミングと撮像のタイミングを同期してやれば、外乱光による影響をより小さくできる。   The light source 30 may emit light continuously (sometimes referred to as CW light emission), or may emit pulse light at a specific timing. If the timing of light emission and the timing of imaging are synchronized, the influence of disturbance light can be reduced. In addition, when a plurality of light sources are installed, the plurality of light sources may emit light simultaneously or sequentially. When light is emitted sequentially, the influence of disturbance light can be reduced by synchronizing the light emission timing with the imaging timing.

次に、画素43c、43c、43d、43dからなる領域によって撮像画像データの1ユニットを構成する。画素43c、43c、43d、43dには、分光フィルタ層49a及び偏光フィルタ層47を透過した光が入射する。従って、画素43c、43c、43d、43dでは光学フィルタ42への入射光のうちの主に可視光のP偏光成分が受光され、主に可視光のP偏光成分による画像が生成される。このようにして得られる主に可視光のP偏光成分の画像を用いて、例えば、車両周辺情報を検出できる。 Next, one unit of picked-up image data is configured by an area composed of the pixels 43c 1 , 43c 2 , 43d 1 , and 43d 2 . Light that has passed through the spectral filter layer 49a and the polarizing filter layer 47 is incident on the pixels 43c 1 , 43c 2 , 43d 1 , and 43d 2 . Accordingly, the pixels 43c 1 , 43c 2 , 43d 1 , and 43d 2 receive mainly the P-polarized light component of the incident light on the optical filter 42, and generate an image mainly using the P-polarized light component of the visible light. The For example, vehicle periphery information can be detected using the image of the P-polarized component of visible light obtained in this manner.

なお、車両検出用画像領域を撮像するときは、光源30は消灯しても構わないし、光源30は常時点灯させていても構わない。   When imaging the vehicle detection image area, the light source 30 may be turned off, or the light source 30 may be constantly turned on.

次に、画素43g、43g、43h、43hからなる領域によって撮像画像データの1ユニットを構成する。画素43g、43g、43h、43hからなる領域では、画素43a、43a、43b、43bからなる領域と同様に、赤外光のP偏光成分による画像が生成され、例えば、雨滴の有無を検出できる。なお、画素43a、43a、43b、43bの場合と同様に、光源30を発光させる。 Next, one unit of picked-up image data is constituted by an area composed of the pixels 43g 1 , 43g 2 , 43h 1 , 43h 2 . In the region composed of the pixels 43g 1 , 43g 2 , 43h 1 , 43h 2 , an image based on the P-polarized component of infrared light is generated as in the region composed of the pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , 43b 2. , Can detect the presence or absence of raindrops. In addition, the light source 30 is made to emit light similarly to the case of the pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , 43b 2 .

同様にして、他の隣接する縦2つ横2つの合計4つの領域を1ユニットとして順次画像を生成する。これにより、画像センサ43全体の画像が生成される。但し、必ずしも、雨滴検出用画像領域と車両検出用画像領域の画像を交互に生成する必要はなく、同一領域の画像を連続して生成してもよい。   Similarly, an image is sequentially generated with a total of four areas of two adjacent vertical and horizontal two as one unit. As a result, an image of the entire image sensor 43 is generated. However, it is not always necessary to alternately generate images of the raindrop detection image region and the vehicle detection image region, and images of the same region may be generated successively.

なお、ここでは、4画素を1ユニットとする例を示したが、これに限定されることはない。例えば、画像センサ43の上下に配置された雨滴検出用画像領域を撮像するときは、光源30からの反射光の画像センサ43上のスポットサイズ相当の画素領域を1ユニットとすることができるし、画像センサ43の中央に配置された車両検出用画像領域を撮像するときは、画像センサとしてモノクロセンサを用いた場合は1画素を1ユニットとすることができる。   Although an example in which four pixels are one unit is shown here, the present invention is not limited to this. For example, when imaging the image area for raindrop detection arranged above and below the image sensor 43, the pixel area corresponding to the spot size of the reflected light from the light source 30 on the image sensor 43 can be set as one unit, When the image area for vehicle detection arranged at the center of the image sensor 43 is imaged, one pixel can be made one unit when a monochrome sensor is used as the image sensor.

ところで、分光フィルタ層49a、偏光フィルタ層47、及び分光フィルタ層49bが形成されている雨滴検出用画像領域(付着物検出用画像領域)と、分光フィルタ層49a及び偏光フィルタ層47が形成され分光フィルタ層49bが形成されていない車両検出用画像領域とでは、取得光量が大きく異なる。雨滴検出用画像領域には主に光源30が照射する赤外光の反射光のみが入射するが、車両検出用画像領域には主に可視光が入射するからである。   By the way, the raindrop detection image region (attachment detection image region) in which the spectral filter layer 49a, the polarizing filter layer 47, and the spectral filter layer 49b are formed, and the spectral filter layer 49a and the polarizing filter layer 47 are formed. The amount of acquired light is greatly different from that of the vehicle detection image area in which the filter layer 49b is not formed. This is because only the reflected light of the infrared light emitted from the light source 30 is mainly incident on the raindrop detection image area, but the visible light is mainly incident on the vehicle detection image area.

そこで、雨滴検出用画像領域を撮像する場合と車両検出用画像領域を撮像する場合で露光量を変えることが好ましい。これにより、雨滴検出用画像領域及び車両検出用画像領域それぞれについて、最適な露光量で画像を撮像できる。例えば、遠方の画像を撮像する場合は、車両検出用画像領域の部分を検出しながら車両検出用画像領域の画像情報に基づいて自動露光調整を行い、雨滴の画像を撮像する場合は、雨滴検出用画像領域の部分を検出しながら雨滴検出用画像領域の画像情報に基づいて自動露光調整を行えばよい。   Therefore, it is preferable to change the exposure amount when imaging the raindrop detection image region and when capturing the vehicle detection image region. Thereby, an image can be picked up with an optimum exposure amount for each of the raindrop detection image region and the vehicle detection image region. For example, when capturing a distant image, automatic exposure adjustment is performed based on the image information of the vehicle detection image area while detecting a portion of the vehicle detection image area, and when detecting a raindrop image, raindrop detection is performed. The automatic exposure adjustment may be performed based on the image information of the raindrop detection image area while detecting the image area portion.

露光量を変えるには、例えば、雨滴検出用画像領域を撮像する際と、車両検出用画像領域を撮像する際とで露光時間を変えてやればよい。例えば、画像解析ユニット50が、画像センサ43が入射光を電気信号に変換する時間を制御することにより、露光時間を変えることができる。又、後述の第1の実施の形態の変形例3のように、分光フィルタ層49bが形成されていない領域に画像センサ43の各画素に対応した開口制限部を設けることにより露光量を変えることもできる。   In order to change the exposure amount, for example, the exposure time may be changed when the raindrop detection image area is imaged and when the vehicle detection image area is imaged. For example, the image analysis unit 50 can change the exposure time by controlling the time during which the image sensor 43 converts incident light into an electrical signal. Further, as in Modification 3 of the first embodiment to be described later, the exposure amount is changed by providing an aperture limiting portion corresponding to each pixel of the image sensor 43 in an area where the spectral filter layer 49b is not formed. You can also.

車両検出用画像領域は、周辺の光量変化が大きい。撮像装置が撮像する車両周辺の照度は昼間の数万ルクスから夜間の1ルクス以下まで変化するため、その撮像シーンに応じて露光時間を調整する必要があり、これに対しては公知の自動露光制御を行えばよい。なお、本実施の形態では、被写体は路面周辺にあるため、路面領域の画像情報に基づいて露光制御を行うのが望ましい。   The vehicle detection image region has a large change in the amount of light around it. Since the illuminance around the vehicle imaged by the imaging device varies from several tens of thousands of lux in the daytime to 1 lux or less at nighttime, it is necessary to adjust the exposure time according to the imaging scene. Control may be performed. In the present embodiment, since the subject is in the vicinity of the road surface, it is desirable to perform exposure control based on the image information of the road surface area.

一方、雨滴検出用画像領域については、光源30からの照射光に対する付着物からの反射光のみを取り込むように設定されているため、周辺環境による光量の変化は小さい。そこで、雨滴検出用画像領域については、固定露光時間で撮像する(露光量を固定として撮像する)ことも可能である。   On the other hand, the raindrop detection image region is set so as to capture only the reflected light from the attached material with respect to the irradiation light from the light source 30, and therefore the change in the light amount due to the surrounding environment is small. Therefore, the raindrop detection image region can be imaged with a fixed exposure time (imaged with a fixed exposure amount).

図16は、撮像画像を例示する図である。図16(a)はフロントガラス101の外壁面に雨滴が付着しているときの撮像画像の例であり、図16(b)はフロントガラス101の外壁面に雨滴が付着していないときの撮像画像の例である。なお、本実施の形態では、撮像画像上部及び撮像画像下部に雨滴検出用画像領域を設けているが、図16は画像上部の雨滴検出用画像領域を除いた画像となっている。   FIG. 16 is a diagram illustrating a captured image. 16A is an example of a captured image when raindrops are attached to the outer wall surface of the windshield 101, and FIG. 16B is an image when raindrops are not attached to the outer wall surface of the windshield 101. FIG. It is an example of an image. In the present embodiment, raindrop detection image areas are provided above and below the captured image, but FIG. 16 is an image excluding the raindrop detection image area at the top of the image.

図16(a)及び図16(b)の撮像画像は、図中「detected area」と記載された撮像画像下部が雨滴検出用画像領域113であり、残りが車両検出用画像領域111である。雨滴検出用画像領域113には、雨滴が付着しているときは図16(a)に示すように光源30からの光が映し出され、雨滴が付着していないときは図16(b)に示すように光源30からの光が映し出されない。   In the captured images of FIG. 16A and FIG. 16B, the lower part of the captured image indicated as “detected area” in the figure is the raindrop detection image region 113, and the rest is the vehicle detection image region 111. When raindrops are attached to the image area 113 for raindrop detection, light from the light source 30 is projected as shown in FIG. 16A, and when no raindrops are attached, it is shown in FIG. 16B. Thus, the light from the light source 30 is not projected.

又、「Rain detected」との表示は、雨滴が認識されている状態を示しており、「Rain not detected」との表示は、雨滴が認識されていない状態を示している。このような雨滴検出用画像領域113における雨滴画像の認識処理は、光源30からの照射光に対する付着物からの反射光の受光量の閾値調整により容易に行うことができる。なお、閾値は固定値である必要はなく、撮像装置40が搭載される自車両周辺の状況変化等に応じて適宜変更するようにしてもよい。例えば、車両検出用画像領域111の露光調整情報等をもとに最適値を算出して、閾値を変更してもよい。   The display “Rain detected” indicates a state in which raindrops are recognized, and the display “Rain not detected” indicates a state in which raindrops are not recognized. Such a raindrop image recognition process in the raindrop detection image region 113 can be easily performed by adjusting the threshold value of the amount of reflected light from the attached matter with respect to the irradiation light from the light source 30. Note that the threshold value does not have to be a fixed value, and may be changed as appropriate according to changes in the situation around the host vehicle on which the imaging device 40 is mounted. For example, the threshold value may be changed by calculating an optimum value based on the exposure adjustment information of the vehicle detection image region 111 or the like.

[第1の実施の形態の変形例1]
第1の実施の形態の変形例1では、画像センサ43側の分光フィルタ層の領域分割方法を変更した例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例1において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
[Modification 1 of the first embodiment]
The first modification of the first embodiment shows an example in which the region dividing method of the spectral filter layer on the image sensor 43 side is changed. In the first modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment is omitted.

図17は、第1の実施の形態の変形例1に係る光学フィルタ42Aをセンサ基板44側から視た図である。図18は、第1の実施の形態の変形例1に係る光学フィルタ42Aと画像センサ43の位置関係の対応を例示する図である。図19は、図17のB−B線に沿う断面図である。図20は、図17のC−C線に沿う断面図である。   FIG. 17 is a diagram of an optical filter 42A according to Modification 1 of the first embodiment viewed from the sensor substrate 44 side. FIG. 18 is a diagram illustrating the correspondence of the positional relationship between the optical filter 42 </ b> A and the image sensor 43 according to the first modification of the first embodiment. 19 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

画像センサ43の光学フィルタ42Aと対向する面をセンサ基板44側から透視した図は図6と同様であるため、図示は省略する。なお、図17及び図18において、便宜上、分光フィルタ層49c及び画像センサ43上の分光フィルタ層49cに対応する領域を梨地模様で描いている。又、図18に示す光学フィルタ42Aにおいて、分光フィルタ層49cの外周部分に描いた破線は有効撮像領域を示している。   A view of the surface of the image sensor 43 facing the optical filter 42A seen through from the sensor substrate 44 side is the same as FIG. In FIG. 17 and FIG. 18, for the sake of convenience, regions corresponding to the spectral filter layer 49c and the spectral filter layer 49c on the image sensor 43 are drawn in a satin pattern. In the optical filter 42A shown in FIG. 18, the broken line drawn on the outer peripheral portion of the spectral filter layer 49c indicates the effective imaging area.

図17〜図20を参照するに、第1の実施の形態の変形例1に係る光学フィルタ42Aは、分光フィルタ層49cが画像センサ43の各画素に対応した市松状のパターンに形成されている点が、第1の実施の形態と相違する。   Referring to FIGS. 17 to 20, in the optical filter 42 </ b> A according to the first modification of the first embodiment, the spectral filter layer 49 c is formed in a checkered pattern corresponding to each pixel of the image sensor 43. This is different from the first embodiment.

例えば、図6に一点鎖線で囲ったように、隣接する縦2つ横2つの合計4つの画素43a、43a、43b、43bによって撮像画像データの1ユニットを構成することができる。一点鎖線で囲った1ユニットにおいて、光源30を発光させ、発光のタイミングと撮像のタイミングを同期させることにより、画素43a及び43bで光学フィルタ42Aへの入射光のうちの赤外光のP偏光成分が受光され、赤外光のP偏光成分による画像が得られる。 For example, as surrounded by a one-dot chain line in FIG. 6, one unit of captured image data can be constituted by a total of four pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , 43b 2 adjacent to each other in two vertical and two horizontal directions. In one unit surrounded by an alternate long and short dash line, the light source 30 emits light, and the light emission timing and the imaging timing are synchronized, so that the P of infrared light out of the incident light to the optical filter 42A at the pixels 43a 2 and 43b 1 The polarization component is received, and an image by the P polarization component of infrared light is obtained.

又、光源30を消灯したタイミングで、画素43a及び43bで光学フィルタ42Aへの入射光のうちの主に可視光のP偏光成分が受光され、主に可視光のP偏光成分による画像が得られる。更に、一点鎖線で囲った1ユニットを順次ずらして同様の動作を繰り返すことにより、画像センサ43の全画素に対応した画像が得られる。 Further, at the timing of turning off the light source 30, P-polarized light component of the visible light is received mainly of the incident light to the optical filter 42A in the pixel 43a 1 and 43 b 2, mainly image by P-polarized light component of the visible light can get. Furthermore, an image corresponding to all the pixels of the image sensor 43 can be obtained by sequentially shifting one unit surrounded by a one-dot chain line and repeating the same operation.

このようにして得られる赤外光のP偏光成分の画像や主に可視光のP偏光成分の画像を用いて、前述のように、車両のフロントガラスに付着した雨滴等の付着物や他車両のヘッドライト等の車両周辺情報を撮像できる。   Using the image of the P-polarized component of the infrared light and the image of the P-polarized component of the visible light obtained in this way, as described above, the deposits such as raindrops attached to the windshield of the vehicle and other vehicles The vehicle periphery information such as the headlight can be imaged.

なお、これらの撮像画像データでは、その画像画素の数が撮像画素数よりも少なくなるが(隣接する画素領域の情報が不足するが)、より高解像度の画像を得る際には一般に知られる画像補間技術を用いてもよい。例えば、より高い解像度で赤外光のP偏光成分の画像を得ようとする場合には、以下のようにすればよい。   In these captured image data, the number of image pixels is smaller than the number of captured pixels (although information on adjacent pixel areas is insufficient), a generally known image is obtained when obtaining a higher resolution image. Interpolation techniques may be used. For example, in order to obtain an image of a P-polarized component of infrared light with a higher resolution, the following may be performed.

すなわち、画素43a及び43bについては赤外光のP偏光成分の情報をそのまま使用し、画素43bについては、例えばその周囲を取り囲む画素43a、43b、43b、及び43cの平均値を赤外光のP偏光成分の情報として使用すればよい。より高い解像度で主に可視光のP偏光成分の画像を得ようとする場合も同様である。 That is, for the pixels 43a 2 and 43b 1 , the information of the P-polarized component of the infrared light is used as it is, and for the pixel 43b 2 , for example, the average of the pixels 43a 2 , 43b 1 , 43b 3 , and 43c 2 surrounding the periphery The value may be used as information on the P-polarized component of infrared light. The same applies when trying to obtain an image of the P-polarized component of visible light mainly at a higher resolution.

[第1の実施の形態の変形例2]
第1の実施の形態の変形例2では、画像センサ43側の分光フィルタ層の領域分割方法を変更した他の例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例2において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
[Modification 2 of the first embodiment]
The second modification of the first embodiment shows another example in which the region dividing method of the spectral filter layer on the image sensor 43 side is changed. In the second modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment is omitted.

図21は、第1の実施の形態の変形例2に係る光学フィルタ42Bをセンサ基板44側から視た図である。図22は、第1の実施の形態の変形例2に係る光学フィルタ42Bと画像センサ43の位置関係の対応を例示する図である。図23は、図21のD−D線に沿う断面図である。図24は、図21のE−E線に沿う断面図である。   FIG. 21 is a diagram of an optical filter 42B according to Modification 2 of the first embodiment viewed from the sensor substrate 44 side. FIG. 22 is a diagram illustrating the correspondence of the positional relationship between the optical filter 42 </ b> B and the image sensor 43 according to the second modification of the first embodiment. 23 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.

画像センサ43の光学フィルタ42と対向する面をセンサ基板44側から透視した図は図6と同様であるため、図示は省略する。なお、図21及び図22において、便宜上、分光フィルタ層49d及び画像センサ43上の分光フィルタ層49dに対応する領域を梨地模様で描いている。又、図22に示す光学フィルタ42Bにおいて、分光フィルタ層49dの外周部分に描いた破線は有効撮像領域を示している。   A view of the surface of the image sensor 43 facing the optical filter 42 seen from the sensor substrate 44 side is the same as FIG. 21 and 22, for convenience, a region corresponding to the spectral filter layer 49d and the spectral filter layer 49d on the image sensor 43 is drawn with a satin pattern. Further, in the optical filter 42B shown in FIG. 22, a broken line drawn on the outer peripheral portion of the spectral filter layer 49d indicates an effective imaging area.

図21〜図24を参照するに、第1の実施の形態の変形例2に係る光学フィルタ42Bは、分光フィルタ層49dが画像センサ43の各画素に対応したストライプ状のパターンに形成されている点が、第1の実施の形態と相違する。   Referring to FIGS. 21 to 24, in the optical filter 42 </ b> B according to the second modification of the first embodiment, the spectral filter layer 49 d is formed in a stripe pattern corresponding to each pixel of the image sensor 43. This is different from the first embodiment.

例えば、図6に一点鎖線で囲ったように、隣接する縦2つ横2つの合計4つの画素43a、43a、43b、43bによって撮像画像データの1ユニットを構成することができる。一点鎖線で囲った1ユニットにおいて、光源30を発光させ、発光のタイミングと撮像のタイミングを同期させることにより、画素43a及び43bで光学フィルタ42Bへの入射光のうちの赤外光のP偏光成分が受光され、赤外光のP偏光成分による画像が得られる。 For example, as surrounded by a one-dot chain line in FIG. 6, one unit of captured image data can be constituted by a total of four pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , 43b 2 adjacent to each other in two vertical and two horizontal directions. In one unit enclosed by a one-dot chain line, the light source 30 to emit light, by synchronizing the timing of the timing and the imaging of the emission, the infrared light of the incident light to the optical filter 42B in the pixel 43a 1 and 43 b 1 P The polarization component is received, and an image by the P polarization component of infrared light is obtained.

又、光源30を消灯したタイミングで、画素43a及び43bで光学フィルタ42Bへの入射光のうちの主に可視光のP偏光成分が受光され、主に可視光のP偏光成分による画像が得られる。更に、一点鎖線で囲った1ユニットを順次ずらして同様の動作を繰り返すことにより、画像センサ43の全画素に対応した画像が得られる。 Further, at the timing when the light source 30 is turned off, the pixels 43a 2 and 43b 2 receive mainly the P-polarized component of the visible light in the incident light to the optical filter 42B, and an image mainly composed of the P-polarized component of the visible light. can get. Furthermore, an image corresponding to all the pixels of the image sensor 43 can be obtained by sequentially shifting one unit surrounded by a one-dot chain line and repeating the same operation.

このようにして得られる赤外光のP偏光成分の画像や主に可視光のP偏光成分の画像を用いて、前述のように、車両のフロントガラスに付着した雨滴等の付着物や他車両のヘッドライト等の車両周辺情報を撮像できる。なお、第1の実施の形態の変形例1と同様に、画像補間技術を用いてもよい。   Using the image of the P-polarized component of the infrared light and the image of the P-polarized component of the visible light obtained in this way, as described above, the deposits such as raindrops attached to the windshield of the vehicle and other vehicles The vehicle periphery information such as the headlight can be imaged. Note that an image interpolation technique may be used as in the first modification of the first embodiment.

第1の実施の形態の変形例2に特有の効果は以下の通りである。すなわち、第1の実施の形態の変形例2では分光フィルタ層49dをストライプ状のパターンに形成することにより、第1の実施の形態の変形例1の市松状のパターンに比べ、画像センサ43の各画素と光学フィルタ42Bの分光フィルタ層49d形成部分との位置ズレ精度を緩和できる。   Effects unique to the second modification of the first embodiment are as follows. That is, in the second modification of the first embodiment, the spectral filter layer 49d is formed in a stripe pattern, so that the image sensor 43 of the image sensor 43 is compared with the checkered pattern in the first modification of the first embodiment. The positional deviation accuracy between each pixel and the spectral filter layer 49d forming portion of the optical filter 42B can be relaxed.

すなわち、第1の実施の形態の変形例1のような市松状のパターンの場合、画像センサ43の各画素と光学フィルタ42Aの分光フィルタ層49c形成部分とを一致させるためには、Y方向及びZ方向それぞれについて位置調整する必要がある。これに対して、第1の実施の形態の変形例2のようなストライプ状のパターンでは、画像センサ43の各画素と光学フィルタ42Bの分光フィルタ層49d形成部分とを一致させるためには、Y方向のみ位置調整すればよい。これにより、光学フィルタ42Bと画像センサ43とを接着する工程において、組立時間の短縮や組付装置の簡素化が可能となる。   That is, in the case of the checkered pattern as in the first modification of the first embodiment, in order to match each pixel of the image sensor 43 with the spectral filter layer 49c forming portion of the optical filter 42A, It is necessary to adjust the position in each Z direction. On the other hand, in the stripe pattern as in Modification 2 of the first embodiment, in order to match each pixel of the image sensor 43 with the spectral filter layer 49d forming portion of the optical filter 42B, Y Only the direction needs to be adjusted. Thereby, in the process of bonding the optical filter 42B and the image sensor 43, the assembly time can be shortened and the assembling apparatus can be simplified.

なお、ストライプ状のパターンのストライプ方向(図21のZ方向)は、雨滴102を照射するための光源30の照射方向に合わせて設定することが望ましい。より具体的には、ストライプ状のパターンのストライプ方向(図21のZ方向)は、光源30のフロントガラス101へ向かう照射光の光軸と撮像レンズ41の光軸とで形成される面に対して平行であることが望ましい。   The stripe direction (Z direction in FIG. 21) of the stripe pattern is desirably set in accordance with the irradiation direction of the light source 30 for irradiating the raindrops 102. More specifically, the stripe direction (Z direction in FIG. 21) of the stripe pattern is relative to the surface formed by the optical axis of the irradiation light toward the windshield 101 of the light source 30 and the optical axis of the imaging lens 41. It is desirable to be parallel.

これは、フロントガラス101に付着した雨滴102を撮像すると、縦方向(Z方向)が圧縮された画像が得られるためである。すなわち、図21のように、縦方向(Z方向)にストライプ方向を有することにより、縦方向(Z方向)の赤外光情報を取り出す解像度が上がるため、縦方向(Z方向)が圧縮された画像からも精度よく雨滴を検出できる。   This is because when the raindrops 102 attached to the windshield 101 are imaged, an image in which the vertical direction (Z direction) is compressed is obtained. That is, as shown in FIG. 21, the vertical direction (Z direction) is compressed by having the stripe direction in the vertical direction (Z direction), thereby increasing the resolution for extracting infrared light information in the vertical direction (Z direction). Raindrops can be detected accurately from images.

[第1の実施の形態の変形例3]
第1の実施の形態の変形例3では、分光フィルタ層の形成されていない領域に開口制限部を設けた例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例3において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
[Modification 3 of the first embodiment]
In the third modification of the first embodiment, an example in which an opening limiting portion is provided in a region where the spectral filter layer is not formed is shown. Note that in the third modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment will be omitted.

図25は、第1の実施の形態の変形例3に係る光学フィルタ42Cをセンサ基板43側から視た図である。光学フィルタ42Cと画像センサ43の位置関係や断面図は第1の実施の形態の変形例1と同様であるため、図示は省略する。なお、図25において、便宜上、分光フィルタ層49bを梨地模様で描き、開口制限部49yを灰色で描いている。   FIG. 25 is a diagram of an optical filter 42C according to Modification 3 of the first embodiment viewed from the sensor substrate 43 side. Since the positional relationship and cross-sectional view of the optical filter 42C and the image sensor 43 are the same as those of the first modification of the first embodiment, the illustration is omitted. In FIG. 25, for the sake of convenience, the spectral filter layer 49b is drawn in a satin pattern, and the aperture limiting portion 49y is drawn in gray.

図25を参照するに、第1の実施の形態の変形例3に係る光学フィルタ42Cは、分光フィルタ層49bが形成されていない領域に画像センサ43の各画素に対応した開口部49x及び開口制限部49yを設けた点が、第1の実施の形態の変形例1と相違する。   Referring to FIG. 25, the optical filter 42C according to the third modification of the first embodiment includes an opening 49x corresponding to each pixel of the image sensor 43 and an opening restriction in an area where the spectral filter layer 49b is not formed. The point which provided the part 49y differs from the modification 1 of 1st Embodiment.

例えば、図6に一点鎖線で囲ったように、隣接する縦2つ横2つの合計4つの画素43a、43a、43b、43bによって撮像画像データの1ユニットを構成することができる。一点鎖線で囲った1ユニットにおいて、光源30を発光させ、発光のタイミングと撮像のタイミングを同期させることにより、画素43a及び43bで光学フィルタ42Cへの入射光のうちの赤外光のP偏光成分が受光され、赤外光のP偏光成分による画像が得られる。 For example, as surrounded by a one-dot chain line in FIG. 6, one unit of captured image data can be constituted by a total of four pixels 43a 1 , 43a 2 , 43b 1 , 43b 2 adjacent to each other in two vertical and two horizontal directions. In one unit surrounded by an alternate long and short dash line, the light source 30 emits light, and the light emission timing and the imaging timing are synchronized, so that the infrared light P of the incident light to the optical filter 42C at the pixels 43a 2 and 43b 1 The polarization component is received, and an image by the P polarization component of infrared light is obtained.

又、光源30を消灯したタイミングで、画素43a及び43bで光学フィルタ42Cへの入射光のうちの開口制限された主に可視光のP偏光成分が受光され、開口制限された主に可視光のP偏光成分による画像が得られる。但し、画素43a及び43bでは、開口制限された主に可視光のP偏光成分が受光されるため、主に可視光のP偏光成分による画像は、第1の実施の形態の変形例1よりも少ない受光量によって生成される。 Further, at the timing when the light source 30 was turned off, P-polarized component of the openings limited primarily visible light of the incident light to the optical filter 42C in the pixel 43a 1 and 43 b 2 is received, mainly visible which is open restricted An image based on the P-polarized light component is obtained. However, since the pixels 43a 1 and 43b 2 mainly receive the P-polarized component of the visible light whose aperture is limited, the image mainly using the P-polarized component of the visible light is modified example 1 of the first embodiment. Is generated with a smaller received light amount.

更に、一点鎖線で囲った1ユニットを順次ずらして同様の動作を繰り返すことにより、画像センサ43の全画素に対応した画像が得られる。   Furthermore, an image corresponding to all the pixels of the image sensor 43 can be obtained by sequentially shifting one unit surrounded by a one-dot chain line and repeating the same operation.

このようにして得られる赤外光のP偏光成分の画像や開口制限された主に可視光のP偏光成分の画像を用いて、前述のように、車両のフロントガラスに付着した雨滴等の付着物や他車両のヘッドライト等の車両周辺情報を撮像できる。なお、第1の実施の形態の変形例1と同様に、画像補間技術を用いてもよい。   Using the image of the P-polarized component of the infrared light obtained in this way and the image of the P-polarized component of the visible light whose aperture is mainly limited, as described above, it is possible to attach raindrops attached to the windshield of the vehicle. Vehicle peripheral information such as kimono and headlights of other vehicles can be imaged. Note that an image interpolation technique may be used as in the first modification of the first embodiment.

図26に、開口制限部の一例を示す。図26では、開口部49xは円形状のワイヤーグリッド構造からなり、開口部49xの周辺部にはアルミニウムのベタ膜からなる開口制限部49yが形成されている。これにより、分光フィルタ層49bが形成されていない領域の受光量を制限できる。   FIG. 26 shows an example of the opening restriction unit. In FIG. 26, the opening 49x has a circular wire grid structure, and an opening restricting portion 49y made of a solid aluminum film is formed around the opening 49x. Thereby, the amount of received light in the region where the spectral filter layer 49b is not formed can be limited.

図26に示す構成によれば、入射光はアルミニウムのベタ膜からなる開口制限部49yで遮光されるので、ワイヤーグリッド構造からなる開口部49xの広狭(開口率)によって、分光フィルタ層49bが形成されていない領域を透過する光の受光量を制限できる。   According to the configuration shown in FIG. 26, since incident light is shielded by the opening restricting portion 49y made of an aluminum solid film, the spectral filter layer 49b is formed by the width (opening ratio) of the opening 49x made of a wire grid structure. It is possible to limit the amount of received light that passes through an unfinished area.

なお、ワイヤーグリッド構造からなる開口部49xの形状は、図26に示した円形状に限らず、例えば、図27に示すような略四角形状であってもよい。図27に示すように角部を有する形状とする場合、その角部にRを持たせた方がエッチング加工等で形状寸法を出しやすい点で好適である。   The shape of the opening 49x having a wire grid structure is not limited to the circular shape shown in FIG. 26, and may be, for example, a substantially square shape as shown in FIG. In the case of a shape having corners as shown in FIG. 27, it is preferable to give R to the corners because the shape dimensions can be easily obtained by etching or the like.

開口部49x及び開口制限部49yは、例えば、偏光フィルタ層47と同時に作製できる。具体的には、フィルタ基板46上にアルミニウム膜を均一に形成後、エッチング加工等により分光フィルタ層49bを形成する領域及び開口部49xを形成する領域のアルミニウム膜を除去し、アルミニウム膜を除去した部分にワイヤーグリッド構造を形成すればよい。   The opening 49x and the opening restricting portion 49y can be produced simultaneously with the polarizing filter layer 47, for example. Specifically, after the aluminum film is uniformly formed on the filter substrate 46, the aluminum film in the region for forming the spectral filter layer 49b and the region for forming the opening 49x is removed by etching or the like, and the aluminum film is removed. What is necessary is just to form a wire grid structure in a part.

このように、ワイヤーグリッド構造の周辺部にアルミニウムの遮光領域を設けて開口制限を行う場合には、ワイヤーグリッド構造の形成時にその周辺部のアルミニウム膜を残すように加工することで開口制限することができる。このワイヤーグリッド構造が開口部49xとなると共に偏光フィルタ層47ともなるため、偏光フィルタ層47とは別個に開口制限用の加工を行う場合よりも、製造工程を簡略化できる。   As described above, when an aluminum light-shielding region is provided in the periphery of the wire grid structure to limit the opening, the opening is limited by processing so as to leave the aluminum film in the periphery when forming the wire grid structure. Can do. Since this wire grid structure becomes the opening 49x and also the polarizing filter layer 47, the manufacturing process can be simplified as compared with the case where the opening limiting process is performed separately from the polarizing filter layer 47.

なお、偏光フィルタ層47とは別の層に、図28に示すような開口制限部49yを設けてもよい。この場合、開口部49x内部にはワイヤーグリッド構造が形成されない。   Note that an opening limiting portion 49y as shown in FIG. 28 may be provided in a layer different from the polarizing filter layer 47. In this case, a wire grid structure is not formed inside the opening 49x.

また、開口制限部49yは、上述したようなアルミニウム膜等の反射膜に限定されるものではなく、例えば光を吸収する膜で形成してもよい。例えば、図29に示すように、ブラックレジストのベタ膜によって開口制限部49yを形成してもよい。この場合も、開口部49xは、図29に示した円形状に限らず、例えば、図30に示すような略四角形状であってもよい。   Further, the opening limiting portion 49y is not limited to the reflection film such as the aluminum film as described above, and may be formed of a film that absorbs light, for example. For example, as shown in FIG. 29, the opening limiting portion 49y may be formed of a solid black resist film. Also in this case, the opening 49x is not limited to the circular shape shown in FIG. 29, and may be, for example, a substantially square shape as shown in FIG.

又、分光フィルタ層49bが形成されていない領域の画像センサ43の各画素に対応した領域毎に、複数の開口部49xを設けてもよい。分光フィルタ層49bが形成されていない領域の画像センサ43の各画素に対応した領域毎に、複数の開口制限部49yを設けてもよい。又、必ずしも開口部49xの周囲に開口制限部49yを設けなくてもよく、開口部49xの中に開口制限部49yを設けてもよい。例えば、図31に示すように、ワイヤーグリッド構造からなる開口部49xの中にアルミニウムのベタ膜からなる開口制限部49yを離散的に配置してもよい。   Further, a plurality of openings 49x may be provided for each region corresponding to each pixel of the image sensor 43 in the region where the spectral filter layer 49b is not formed. A plurality of aperture restriction portions 49y may be provided for each region corresponding to each pixel of the image sensor 43 in a region where the spectral filter layer 49b is not formed. In addition, the opening restriction portion 49y is not necessarily provided around the opening portion 49x, and the opening restriction portion 49y may be provided in the opening portion 49x. For example, as shown in FIG. 31, the opening restricting portions 49y made of a solid aluminum film may be discretely arranged in the openings 49x made of a wire grid structure.

第1の実施の形態の変形例3に特有の効果は以下の通りである。すなわち、例えば、主に可視光のP偏光成分の受光量を赤外光のP偏光成分の受光量と同等となるように開口制限部49yを作製すれば、煩雑な露光制御を行うことなく一度の露光で雨滴有無を検出する赤外光と車両周辺情報を検出する可視光の情報を得ることができる。   Effects unique to the third modification of the first embodiment are as follows. That is, for example, if the aperture limiting portion 49y is produced so that the amount of light received by the P-polarized component of visible light is substantially equal to the amount of light received by the P-polarized component of infrared light, the exposure control is performed once without performing complicated exposure control. In this exposure, it is possible to obtain infrared light that detects the presence or absence of raindrops and visible light that detects vehicle periphery information.

〈応用例〉
ここでは応用例として、本実施の形態に係る画像処理装置を用いて車載機器制御システムを構成する例について説明する。
<Application example>
Here, as an application example, an example in which the in-vehicle device control system is configured using the image processing apparatus according to the present embodiment will be described.

図32は、本実施の形態に係る画像処理装置を備えた車載機器制御システムの概略構成を例示する模式図である。図32を参照するに、車載機器制御システム300は、本実施の形態に係る画像処理装置10と、ヘッドランプ制御ユニット310と、ワイパー制御ユニット320と、車両走行制御ユニット330、ヘッドランプ350と、ワイパー360とを有する。なお、図32において、400は自動車等の自車両を示している。   FIG. 32 is a schematic view illustrating a schematic configuration of an in-vehicle device control system including the image processing apparatus according to this embodiment. Referring to FIG. 32, an in-vehicle device control system 300 includes an image processing apparatus 10 according to the present embodiment, a headlamp control unit 310, a wiper control unit 320, a vehicle travel control unit 330, a headlamp 350, And a wiper 360. In FIG. 32, reference numeral 400 denotes a host vehicle such as an automobile.

車載機器制御システム300は、自車両400に搭載された画像処理装置10の撮像装置40で撮像した自車両進行方向前方領域(撮像領域)の撮像画像データを利用して、ヘッドランプの配光制御、ワイパーの駆動制御、その他の車載機器の制御を行う機能を有する。   The in-vehicle device control system 300 uses the captured image data in the front area (imaging area) in the traveling direction of the host vehicle captured by the imaging device 40 of the image processing apparatus 10 mounted on the host vehicle 400 to control the light distribution of the headlamps. In addition, it has a function of controlling driving of the wiper and controlling other in-vehicle devices.

撮像装置40で撮像された撮像画像データは、画像解析ユニット50に入力される。画像解析ユニット50は、前述のように、撮像装置40から送信される撮像画像データを解析することにより、例えば、自車両400の前方に存在する他車両の位置や方角、距離等を算出する。   The captured image data captured by the imaging device 40 is input to the image analysis unit 50. As described above, the image analysis unit 50 analyzes the captured image data transmitted from the imaging device 40 to calculate, for example, the position, direction, distance, and the like of another vehicle existing in front of the host vehicle 400.

又、画像解析ユニット50は、前述のように、他車両のテールランプを識別することで自車両400と同じ進行方向へ進行する先行車両を検出したり、他車両のヘッドランプを識別することで自車両400とは反対方向へ進行する対向車両を検出したりする。又、画像解析ユニット50は、前述のように、フロントガラス101に付着する雨滴102や異物等の付着物を検出したり、撮像領域内に存在する路面上の白線(区画線)等の検出対象物を検出したりする。   Further, as described above, the image analysis unit 50 detects the preceding vehicle traveling in the same traveling direction as the own vehicle 400 by identifying the tail lamp of the other vehicle, or identifies the head lamp of the other vehicle. An oncoming vehicle that travels in the opposite direction to the vehicle 400 is detected. In addition, as described above, the image analysis unit 50 detects raindrops 102 and foreign matter adhering to the windshield 101, or a detection target such as a white line (partition line) on the road surface existing in the imaging region. To detect things.

画像解析ユニット50の解析結果は、ヘッドランプ制御ユニット310に送られる。ヘッドランプ制御ユニット310は、例えば、画像解析ユニット50が算出した距離データから、自車両400の車載機器であるヘッドランプ350を制御する制御信号を生成する。   The analysis result of the image analysis unit 50 is sent to the headlamp control unit 310. For example, the headlamp control unit 310 generates a control signal for controlling the headlamp 350 that is an in-vehicle device of the host vehicle 400 from the distance data calculated by the image analysis unit 50.

具体的には、例えば、先行車両や対向車両の運転者の目に自車両400のヘッドランプの強い光が入射するのを避けて他車両の運転者の幻惑防止を行いつつ、自車両400の運転者の視界確保を実現できるように、ヘッドランプ350のハイビーム及びロービームの切り替えを制御したり、ヘッドランプ350の部分的な遮光制御を行ったりする。   Specifically, for example, while avoiding the strong light of the headlamp of the own vehicle 400 entering the eyes of the driver of the preceding vehicle or the oncoming vehicle, the driver of the other vehicle is prevented from being dazzled. In order to realize the driver's visibility, the switching of the high beam and the low beam of the headlamp 350 is controlled, or partial light shielding control of the headlamp 350 is performed.

画像解析ユニット50の解析結果は、ワイパー制御ユニット320にも送られる。ワイパー制御ユニット320は、ワイパー360を制御して、自車両400のフロントガラス101に付着した雨滴102や異物等の付着物を除去する。ワイパー制御ユニット320は、画像解析ユニット50が検出した異物検出結果を受けて、ワイパー360を制御する制御信号を生成する。ワイパー制御ユニット320により生成された制御信号がワイパー360に送られると、自車両400の運転者の視界を確保すべく、ワイパー360を稼動させる。   The analysis result of the image analysis unit 50 is also sent to the wiper control unit 320. The wiper control unit 320 controls the wiper 360 to remove the raindrops 102 and foreign matters attached to the windshield 101 of the host vehicle 400. The wiper control unit 320 receives a foreign object detection result detected by the image analysis unit 50 and generates a control signal for controlling the wiper 360. When the control signal generated by the wiper control unit 320 is sent to the wiper 360, the wiper 360 is operated to ensure the visibility of the driver of the host vehicle 400.

又、画像解析ユニット50の解析結果は、車両走行制御ユニット330にも送られる。車両走行制御ユニット330は、例えば、画像解析ユニット50が検出した白線検出結果に基づいて、白線によって区画されている車線領域から自車両400が外れている場合等に、自車両400の運転者へ警告を報知する。又、車両走行制御ユニット330は、例えば、自車両400のハンドルやブレーキを制御する等の走行支援制御を行ったりする。   The analysis result of the image analysis unit 50 is also sent to the vehicle travel control unit 330. The vehicle travel control unit 330, for example, to the driver of the host vehicle 400 when the host vehicle 400 is out of the lane area defined by the white line based on the white line detection result detected by the image analysis unit 50. Announce a warning. In addition, the vehicle travel control unit 330 performs travel support control such as controlling a handle and a brake of the host vehicle 400, for example.

このように、本実施の形態に係る画像処理装置10を用いて車載機器制御システム300を構成することができる。但し、本実施の形態に係る画像処理装置10は、車載機器制御システムに限らず、例えば、撮像画像に基づいて物体検出を行う物体検出装置を搭載したその他のシステム等にも適用できる。   As described above, the in-vehicle device control system 300 can be configured using the image processing apparatus 10 according to the present embodiment. However, the image processing apparatus 10 according to the present embodiment is not limited to the in-vehicle device control system, and can be applied to, for example, other systems equipped with an object detection apparatus that performs object detection based on a captured image.

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment and its modification have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modification, and the above-described implementation is performed without departing from the scope described in the claims. Various modifications and substitutions can be added to the embodiment and its modifications.

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、画像センサ43がモノクロ画像用の撮像素子であることを前提として説明した。しかし、画像センサ43は、カラー用撮像素子であってもよい。画像センサ43がカラー用撮像素子である場合、カラー用撮像素子の各画素に付属するカラーフィルタの特性に応じて、偏光フィルタ層47と分光フィルタ層49a及び49bの各領域の光透過特性を調整すればよい。   For example, in the above-described embodiment and its modifications, the description has been made on the assumption that the image sensor 43 is a monochrome image pickup device. However, the image sensor 43 may be a color image sensor. When the image sensor 43 is a color image sensor, the light transmission characteristics of the polarizing filter layer 47 and the spectral filter layers 49a and 49b are adjusted according to the characteristics of the color filter attached to each pixel of the color image sensor. do it.

又、上記実施の形態及びその変形例では、フィルタ基板46の撮像レンズ41側の面に分光フィルタ層49aを形成し、充填材48の画像センサ43側の面に分光フィルタ層49bを形成する例を示した。しかし、フィルタ基板46の撮像レンズ41側の面に分光フィルタ層49bを形成し、充填材48の画像センサ43側の面に分光フィルタ層49aを形成してもよい。   In the above-described embodiment and the modification thereof, the spectral filter layer 49 a is formed on the surface of the filter substrate 46 on the imaging lens 41 side, and the spectral filter layer 49 b is formed on the surface of the filler 48 on the image sensor 43 side. showed that. However, the spectral filter layer 49 b may be formed on the surface of the filter substrate 46 on the imaging lens 41 side, and the spectral filter layer 49 a may be formed on the surface of the filler 48 on the image sensor 43 side.

但し、この場合も前者と同様の効果を奏するが、分光フィルタ層49aと分光フィルタ層49bの境界部分が前者よりもボケて、雨滴検出用画像領域と車両検出用画像領域との境界が不明瞭となる虞がある。よって、雨滴検出用画像領域と車両検出用画像領域との境界をより明瞭にするためには、前者の構造の方が好ましい。   However, in this case, the same effect as the former is obtained, but the boundary between the spectral filter layer 49a and the spectral filter layer 49b is more blurred than the former, and the boundary between the raindrop detection image area and the vehicle detection image area is unclear. There is a risk of becoming. Therefore, the former structure is preferable in order to make the boundary between the raindrop detection image area and the vehicle detection image area clearer.

10 画像処理装置
20 撮像ユニット
30 光源
40 撮像装置
41 撮像レンズ
42、42A、42B、42C 光学フィルタ
43 画像センサ
44 センサ基板
45 信号処理部
46 フィルタ基板
47 偏光フィルタ層
48 充填材
49a、49b、49c、49d 分光フィルタ層
49x 開口部
49y 開口制限部
50 画像解析ユニット
101 フロントガラス
102 雨滴
103 カバー
105 背景画像
106 雨滴の一部分
111 車両検出用画像領域
112、113 雨滴検出用画像領域
115 先行車両
116 白線
117 路面
118 空
300 車載機器制御システム
310 ヘッドランプ制御ユニット
320 ワイパー制御ユニット
330 車両走行制御ユニット
350 ヘッドランプ
360 ワイパー
400 自車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image processing apparatus 20 Imaging unit 30 Light source 40 Imaging apparatus 41 Imaging lens 42, 42A, 42B, 42C Optical filter 43 Image sensor 44 Sensor board 45 Signal processing part 46 Filter board 47 Polarization filter layer 48 Filler 49a, 49b, 49c, 49d Spectral filter layer 49x Opening 49y Opening restriction 50 Image analysis unit 101 Windshield 102 Raindrop 103 Cover 105 Background image 106 Part of raindrop 111 Vehicle detection image area 112, 113 Raindrop detection image area 115 Predecessor vehicle 116 White line 117 Road surface 118 Sky 300 In-vehicle device control system 310 Head lamp control unit 320 Wiper control unit 330 Vehicle travel control unit 350 Head lamp 360 Wiper 400 Own vehicle

特開2005−225250号公報JP 2005-225250 A

Claims (8)

透明部材の一方の面側から前記透明部材に向けて照射光を照射する光源と、
焦点が前記透明部材の位置よりも遠方に設定された撮像レンズ、前記撮像レンズの後段に配置された光学フィルタ、及び前記光学フィルタを透過した光を受光する2次元配置された複数の画素で構成された画像センサを備え、前記透明部材に対して前記光源と同じ側に配置された撮像装置と、を有し、
前記光学フィルタは、前記撮像レンズを介して入射する入射光を透過する基板と、
前記基板上の有効撮像領域の一部に形成され、前記入射光のうち前記光源の発振波長範囲を含む第1の波長帯域の光を選択的に透過させる分光フィルタ層と、を備え、
前記分光フィルタ層が形成された領域に対応する画素により前記透明部材の他方の面に付着した付着物の画像を第1の露光量で撮像し、前記分光フィルタ層が形成されていない領域の画素により前記透明部材の位置より遠方の画像を第2の露光量で撮像する画像処理装置。
A light source that emits irradiation light toward the transparent member from one surface side of the transparent member;
Consists of an imaging lens whose focal point is set farther from the position of the transparent member, an optical filter arranged at a subsequent stage of the imaging lens, and a plurality of pixels arranged two-dimensionally to receive light transmitted through the optical filter An image sensor provided on the same side as the light source with respect to the transparent member,
The optical filter includes a substrate that transmits incident light incident through the imaging lens;
A spectral filter layer that is formed in a part of an effective imaging region on the substrate and selectively transmits light in a first wavelength band including an oscillation wavelength range of the light source among the incident light,
The pixel of the area | region in which the image of the deposit | attachment adhering to the other surface of the said transparent member was imaged with the 1st exposure amount by the pixel corresponding to the area | region in which the said spectral filter layer was formed, and the said spectral filter layer was not formed An image processing apparatus that captures an image far from the position of the transparent member with a second exposure amount.
前記第1の露光量は固定とし、
前記第2の露光量は、前記分光フィルタ層が形成されていない領域の画像情報に基づいて調整する請求項1記載の画像処理装置。
The first exposure amount is fixed,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the second exposure amount is adjusted based on image information of a region where the spectral filter layer is not formed.
前記分光フィルタ層は、前記基板上の有効画像領域の上端側及び下端側の2領域に形成されている請求項1又は2記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the spectral filter layer is formed in two regions on an upper end side and a lower end side of an effective image region on the substrate. 前記分光フィルタ層は、前記基板上に市松状のパターンで形成されている請求項1又は2記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the spectral filter layer is formed in a checkered pattern on the substrate. 前記分光フィルタ層は、前記基板上にストライプ状のパターンで形成されている請求項1又は2記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the spectral filter layer is formed in a stripe pattern on the substrate. 前記ストライプ状のパターンのストライプ方向は、前記光源の前記照射光の光軸と前記撮像レンズの光軸とにより形成される面に対して平行である請求項5記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 5, wherein a stripe direction of the stripe pattern is parallel to a surface formed by an optical axis of the irradiation light of the light source and an optical axis of the imaging lens. 前記基板上の前記分光フィルタ層が形成されていない領域に、透過光量を制限する開口制限部が形成されている請求項1乃至6の何れか一項記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein an opening limiting portion that limits a transmitted light amount is formed in a region where the spectral filter layer is not formed on the substrate. 前記分光フィルタ層は、前記基板の前記画像センサ側の面の前記有効撮像領域の一部に形成され、
前記基板の前記撮像レンズ側の面の前記有効撮像領域の全部には、第2の分光フィルタ層が形成され、
前記第2の分光フィルタ層は、前記入射光のうち前記第1の波長帯域の光と、前記第1の波長帯域とは不連続であり前記第1の波長帯域よりも短波長側の第2の波長帯域の光と、を透過させる請求項1乃至7の何れか一項記載の画像処理装置。
The spectral filter layer is formed in a part of the effective imaging region of the image sensor side surface of the substrate,
A second spectral filter layer is formed on the entire effective imaging area of the surface of the substrate on the imaging lens side,
In the second spectral filter layer, the light in the first wavelength band of the incident light and the first wavelength band are discontinuous and the second wavelength filter layer has a second wavelength shorter than the first wavelength band. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the image processing apparatus transmits light in the wavelength band.
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