JP2013211653A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像部へ付着した汚れを検出してクリーニングすることが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】周囲を撮像する撮像手段８と、低照度時に撮像手段８の撮像を補助する発光手段５と、撮像手段８と発光手段５との前面を保護する保護ガラス４と、保護ガラス４の汚れをクリーニングするクリーニング手段１３と、保護ガラス４の前面を開閉する電動式の保護シャッター３と、撮像手段８によって撮像された撮像画像に基づいて、保護ガラス４の汚れを検出し、検出結果から保護ガラス４のクリーニングの実行を判定する判定手段１１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像カメラの撮像部の汚れを検出してクリーニングを実行するようにした撮像装置に関する。

トラック等の大型車両では、後方や外周囲の状況確認のため、カメラ等の撮像装置が車外に設置される。降雨や雪等の悪天候時に走行する場合、撮像装置のレンズ面に水滴、汚泥等の汚れが付着し、クリアな映像が得られない。雨、雪等の周囲環境の場合にカメラの撮像開口部を保護カバーで遮蔽し、レンズ表面への水滴等の付着を防ぎ、車両の電源起動に連動してレンズ部の汚れをクリーニングする車載用撮像装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２０９７２２号公報

特許文献１に開示された車載用撮像装置及び車両周辺表示装置では、カメラのレンズ周辺を保護カバー等で覆うことで走行時の降雨や泥はね等からの汚れを防いでいる。しかし、走行時に撮像部が覆われてしまうため、大型トラックなどでルームミラーの代用として後方確認の機能を果たしているリアビューカメラでは必要な機能が果たせなくなってしまう。

本発明の目的は、撮像部へ付着した汚れを検出してクリーニングすることで映像に生ずる汚れ等によるぼやけを防ぐようにした撮像装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、周囲を撮像する撮像手段と、低照度時に撮像手段の撮像を補助する発光手段と、撮像手段と発光手段との前面を保護する保護ガラスと、保護ガラスの汚れをクリーニングするクリーニング手段と、保護ガラスの前面を開閉する電動式の保護シャッターと、撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、保護ガラスの汚れを検出し、検出結果から保護ガラスのクリーニングの実行を判定する判定手段とを備える撮像装置が提供される。

本発明によれば、撮像部へ付着した汚れを検出してクリーニングすることで映像に生ずる汚れ等によるぼやけを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る車載用撮像装置の車両における設置の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る車載用撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る車載用撮像装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る車載用撮像装置による制御方法の一例を示すフローチャートである。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。例えば、車載用であることは一例であり、屋外に設置する監視カメラ等にも適用可能である。

本発明の実施形態に係る車載用撮像装置１は、図１に示すように、大型トラックなどの車両用後方確認システムに用いられる。車両用後方確認システムには、表示装置１４が含まれる。

車載用撮像装置１は車両後方の視界確保のため、車両後部最上部付近に設置されている。表示装置１４は車両内運転席付近に設置され、車載用撮像装置１で撮像された車両後方視界の映像が写し出されるモニタである。なお、車載用撮像装置１と表示装置１４は有線または無線で接続され、映像信号及び制御信号等が伝送される。

車載用撮像装置１は、図２に示すように、カメラ本体２、保護シャッター３、保護ガラス４を備える。カメラ本体２は、撮像手段８、画像信号処理部７、ＣＰＵ（判定手段）１１、記憶装置１０を備える。

撮像手段８は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子からなる。撮像手段８で撮像された画像信号は有線あるいは無線で表示装置１４へ伝送される。また、車載用撮像装置１のカメラ本体２は、低照度時に被写体を照らすための赤外ＬＥＤ（発光手段）５を備えており、ＣＰＵ（判定手段）１１によって照度制御される。

図２及び図３に示すように、カメラ本体２に内蔵された撮像手段８および赤外ＬＥＤ５を保護するため、カメラ本体２の一面に保護ガラス４が取り付けられ、撮像用開口部を除く一部にはカバーが施されている。保護ガラス４の形状は円形であり、最外円周上にギアによる回転機構を備えており、カメラ本体２に内蔵された回転駆動部９によって、ＣＰＵ（判定手段）１１の制御に基づいて回転する。また、保護ガラス４上のカバー内にはクリーニング機構部（クリーニング手段）１３が格納されている。クリーニング機構部１３は、例えばクリーニング用ラバーを有しており、ＣＰＵ（判定手段）１１の制御に基づいて、そのクリーニング用ラバーを保護ガラス４面上に押し当て、その押し当てた状態で、保護ガラス４が回転することでクリーニングを実行する。この際、カメラ本体２に洗浄液を充填したカートリッジを装備し、洗浄液を噴霧後クリーニングを実行することで、よりクリーニング効果を高めることが可能である。

さらに、カメラ本体２には、保護ガラス４を覆い隠すことが可能な開閉式の保護シャッター３が設けられている。保護シャッター３は、カメラ本体２に内蔵されたシャッター駆動部６によって、ＣＰＵ（判定手段）１１の制御に基づいて開閉する。保護シャッター３の内側、すなわち保護ガラス４の側には拡散板１２が設置されている。拡散板１２は、赤外ＬＥＤ５の光を拡散反射することで、保護ガラス４の面上の汚れを撮像手段８が画像として捉え易くしている。

保護ガラス４の汚れ検出は、まず保護シャッター３が閉じられ、赤外ＬＥＤ５が減光状態で点灯される。保護シャッター３が閉じられた一定環境下において撮像手段８によって撮像された画像は画像信号処理部７において汚れ検出のために前処理された後、ＣＰＵ（判定手段）１１の画像認識によって汚れの位置・大きさが判定される。この際、汚れのない状態の画像が後述する記憶装置１０に記憶されており、画像の差分から汚れ検出をすることもできる。さらに、保護ガラス４を回転させながら連続して複数回撮像された画像も同様に画像信号処理部７において前処理が施され、各画像の差分から保護ガラス４の回転に合わせて移動する被写体があれば、汚れとして検出される。なお、保護ガラス４が回転以外の移動が可能な場合、保護ガラス４の移動方向と同じ方向の動きベクトルで移動するものも、汚れとして検出される。

また、保護ガラス４の一部は、カバー（図３中に斜線ハッチングで示す）によって走行時非露出となっている。泥を含んだ水が霧状に跳ね上げられて付着したことによる一様な汚れであっても、汚れ検出時に保護ガラス４を一定角度回転させることで、露出面と非露出面における汚れ付着の違いから、回転に合わせて撮像された画像の差分より保護ガラス４の汚れが検出される。

保護ガラス４の汚れの原因として、雨や雪などの直接の付着や走行による跳ね上げによるものがもっとも考えられる。そのため、降雨検出手段１６によって検出された雨や雪が降る量に基づいて、ＣＰＵ（判定手段）１１は汚れ検出の実行間隔を制御する。ここで、降雨検出手段１６は、具体的には車両のワイパスイッチであり、ワイパの使用頻度に応じて降雨状態を判定する。

また、汚れ検出時には保護シャッター３を閉じ、一時的に後方視界を確認する機能が失われるため、汚れ検出は走行中ではなく停車時に行なわれることが望ましい。そのため、走行状態検出手段１５によって検出された車両の走行状態に基づいて、ＣＰＵ（判定手段）１１は、汚れ検出の実行を制御する。ここで走行状態検出手段１５は具体的には車両の速度パルス信号及びシフトポジションセンサであり、車両の停止や後退であるかを判定する。

なお、本実施形態の降雨検出手段１６はワイパスイッチとしたが、カメラ本体２にレインセンサや水滴センサ等を内蔵して雨量を検出してもよい。

ＣＰＵ（判定手段）１１は、上述したように、保護ガラス４のクリーニング制御の判定処理を実行する。

また、車載用撮像装置１に接続される表示装置１４は、具体的には、車載用撮像装置１で撮像された映像やナビ情報等を表示可能なディスプレイであり、車両内運転席付近のダッシュボード上や内部、あるいはルームミラーの代わりに天井から吊るされるように設置されている。さらに、表示装置１４はコントロールスイッチを備えており、保護ガラス４のクリーニングの実行を任意にコントロール可能である。すなわち運転者による手動操作においても保護ガラス４のクリーニングが実行可能である。

また、ＣＰＵ（判定手段）１１には、ＨＤＤや半導体メモリなどの記憶装置１０が接続されている。記憶装置１０には、保護ガラスの汚れ検出やクリーニング実行の判定処理に用いられる情報やその他の情報が記憶されている。

次に、ＣＰＵ（判定手段）１１によるクリーニング実行判定を、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、車両の電源が起動するとカメラ本体２の電源が投入され、保護シャッター３が開く（ステップＳ１）。

次に、ワイパが動作しているか否かが判定される（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定は、具体的には、ワイパの操作スイッチのポジションによる電気信号に基づいて判定される。ワイパが動作していないと判定された場合（ステップＳ２で「ＮＯ」）には、カメラ本体２へ電源投入されてから所定の時間が経過したか否かが判定される（ステップＳ６）。所定の時間が経過していないと判定された場合（ステップＳ６で「ＮＯ」）には、処理フローはステップＳ２に戻され、ワイパ動作の判定が行なわれる。

ステップＳ２において、ワイパが動作していると判定された場合（ステップＳ２で「ＹＥＳ」）には、ワイパの操作スイッチのポジションより拭取り間隔のタイミングから降雨レベルを判定する。次に車両が後退するか否かが判定される（ステップＳ３）。具体的には、シフトポジションセンサの電気信号に基づいて判定される。車両が後退しないと判定された場合（ステップＳ３で「ＮＯ」）には、ワイパの動作が開始されてから所定の時間が経過したか否かが判定される（ステップＳ５）。ステップＳ３において、車両が後退すると判定された場合（ステップＳ３で「ＹＥＳ」）には、保護ガラス４の汚れ検出をすることなく即座にクリーニングが実行され（ステップＳ４）、処理フローはステップＳ２に戻され、ワイパ動作検出に備える。

ステップＳ５において、ワイパの動作が開始されてから所定の時間が経過していないと判定された場合（ステップＳ５で「ＮＯ」）には、処理フローはステップＳ３に戻され、車両の後退に備える。一方、ステップＳ６において、カメラ本体２へ電源投入されてから所定の時間が経過していると判定された場合（ステップＳ６で「ＹＥＳ」）、及び、ステップＳ５において、ワイパの動作が開始されてから所定の時間が経過していると判定された場合（ステップＳ５で「ＹＥＳ」）には、車両が停止状態であるか否かが判定される（ステップＳ７）。ステップＳ７の判定は、具体的には、車両からの車速信号によって判定される。車両が停止状態でないと判定された場合（ステップＳ７で「ＮＯ」）には、処理フローはステップＳ７の処理がループして行なわれ、車両の停止に備える。

一方、車両が停止状態であると判定された場合（ステップＳ７で「ＹＥＳ」）には、保護シャッター３が閉じられ（ステップＳ８）、保護ガラス４の汚れ検出が実行され（ステップＳ９）、速やかに保護シャッター３が開けられる（ステップＳ１０）。

次に、汚れ検出によって保護ガラス４に汚れがあるか否かが判定される（ステップＳ１１）。汚れがないと判定された場合（ステップＳ１１で「ＮＯ」）には、処理フローはステップＳ２に戻され、ワイパ動作や時間経過に備えるが、ステップＳ６においては汚れ検出から所定の時間が経過したか否かが判定される。

ステップＳ１１において汚れがあると判定された場合（ステップＳ１１で「ＹＥＳ」）には、保護ガラス４のクリーニングが実行された（ステップＳ１２）後、保護ガラス４に汚れがないと判定された場合（ステップＳ１１で「ＮＯ」）同様、処理フローはステップＳ２に戻される。

なお、処理フローの途中で車両の電源が切られた場合には、ステップＳ８からの処理が実行される。その時点で保護ガラス４に汚れがある場合にはクリーニングが実行され、車両の走行開始に備える。そのため、車載用撮像装置１の電源は車両のバッテリにも接続され、車両の電源が切られた後でもクリーニングが実行可能なようにバックアップされており、クリーニング実行後は自動で電源を切るように制御される。

上述したように、本実施形態に係る車載用撮像装置１によれば、撮像開口部へ汚れを防止するために、走行中に撮像開口部をカバー等で覆うこと無くカメラとしての撮像機能を極力維持しながら、停車時に保護ガラスの汚れを検出しクリーニングを実行することで走行時の車両後方の映像に生ずる汚れ等によるぼやけを防ぐことができる。

また、保護ガラスの汚れを検出し、汚れ具合に応じてクリーニングの実行を行なうので、クリーニング効果を高める洗浄液等を使用する場合においては、洗浄液の消費量を少なくすることができ、さらにクリーニング実行中のカメラとしての撮像機能が停止する時間を減らすことができる。

また、車両の走行状態とワイパの使用頻度に応じて汚れ検出を実行するため、より保護ガラスが汚れる可能性がある環境下においては汚れ検出の実行間隔を短くすることで、保護ガラスの汚れの検出を早めることができる。さらに、雨天の後退時には汚れ検出をせず、即クリーニングを実施する、なども可能となる。

また、車両の電源が切られた時に汚れ検出を実行することで、保護ガラスに汚れが付着していればクリーニングが実行され、その後は保護シャッターを閉じる。車両の未使用時には保護ガラスは保護シャッターに覆われ、汚れの付着を防ぐことができるため、次の走行開始時には保護ガラスに汚れが付着していない状態で走行可能である。

また、クリーニング実行時には、保護ガラスを回転させることで、クリーニングラバー等を接触させる簡単な機構で保護ガラスのクリーニングが可能になる。

なお、上述のように、実施形態に係る車載用撮像装置１を車両用後方確認システムに用いる場合について説明した。しかし、車載用撮像装置１を車両の前方に設置して、車両用前方確認システムに用いることもできる。また、車載用撮像装置１と同様の構成を、屋外設置用カメラ等に用いてもよい。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

なお、保護ガラスの汚れを検出し、汚れ具合に応じてクリーニングの実行を判定することが好ましく、このようにすれば、保護ガラスのクリーニング時にクリーニング効果を高めるため、カートリッジ等に充填した洗浄液を使用する場合において、洗浄液の消費量を少なくすることができるため、カートリッジの交換頻度が減るなどのユーザー利便性が向上する。また、クリーニング実行中のカメラとしての撮像機能が停止する時間を減らすことができる。

また、撮像開口部への汚れの付着を検出する際に、保護シャッターが閉じられ発光手段である赤外ＬＥＤが減光して点灯されることが好ましく、このようにすれば、保護シャッター内側に設けられた拡散板により拡散反射された赤外ＬＥＤの反射光によって、周辺環境による光量の変化等の影響を受けず一定環境下で保護ガラス面上に付着した汚れを撮像することで撮像画像から汚れの検出ができる。

また、汚れ検出の撮像時に保護ガラスを回転させながら撮像することが好ましく、このようにすれば、保護ガラスの回転に応じて保護ガラス面上の汚れが移動するため、撮像画像からより汚れとして検出ができる。

さらに、保護ガラスは撮像開口部周辺の露出面と走行時には露出していない非露出面を備えていることが好ましく、このようにすれば、走行時に細かい泥の粒子を含んだ霧状に跳ね上げられる水による均一に付着する汚れであっても、保護ガラスの露出面と非露出面での汚れの有無が保護ガラスの回転によって移動するため、撮像画像からより汚れとして検出ができる。

また、車両の走行状態とワイパの使用頻度に応じて汚れ検出を行なうことが好ましく、このようにすれば、より保護ガラスが汚れる可能性がある環境下においては汚れ検出の実行間隔を短くすることで、保護ガラスの汚れの検出を早めることができ、また、停車時に汚れ検出を行なうことで走行時の後方確認機能を損なわない。さらに、雨天の後退時には汚れ検出をせず、即クリーニングを実施する、なども可能となる。

さらに、車両の電源が切られた時に汚れ検出を実行することが好ましく、このようにすれば、保護ガラスに汚れが付着していればクリーニングが実行されるため、次の走行開始時には保護ガラスに汚れが付着していない。

さらに、車両の電源が切られた後は保護シャッターが閉じていることが好ましく、このようにすれば、車両の未使用時には保護ガラスは保護シャッターに覆われているため、汚れの付着を防ぐことができる。

また、クリーニング実行時には、保護ガラスを回転させることが好ましく、このようにすれば、クリーニング機構は保護ガラスに対してクリーニングラバー等を接触させる簡単な機構で保護ガラスのクリーニングが可能になる。

１…車載用撮像装置（撮像装置）
２…カメラ本体
３…保護シャッター
４…保護ガラス
５…赤外ＬＥＤ（発光手段）
６…シャッター駆動部
７…画像信号処理部
８…撮像部（撮像手段）
９…回転駆動部
１０…記憶装置
１１…ＣＰＵ（判定手段）
１２…拡散板
１３…クリーニング機構部（クリーニング手段）
１４…表示装置
１５…走行状態検出手段
１６…降雨検出手段

Claims (6)

1. 周囲を撮像する撮像手段と、
   低照度時に前記撮像手段の撮像を補助する発光手段と、
   前記撮像手段と前記発光手段との前面を保護する保護ガラスと、
   前記保護ガラスの汚れをクリーニングするクリーニング手段と、
   前記保護ガラスの前面を開閉する電動式の保護シャッターと、
   前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記保護ガラスの汚れを検出し、検出結果から前記保護ガラスのクリーニングの実行を判定する判定手段
   とを備える撮像装置。
2. 前記保護ガラスを回転させる回転駆動部をさらに備え、
   前記判定手段は、前記保護ガラスを回転させながら前記撮像手段によって撮像された撮像画像において、前記保護ガラスの動きに合わせて動く被写体を汚れとして検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記判定手段は、前記保護ガラスの前面を前記保護シャッターで閉じて、前記発光手段を点灯した状態で前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて前記保護ガラスの汚れを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記発光手段の光が、前記保護シャッターの前記保護ガラスに面する側に設けた拡散板により拡散反射されることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記保護ガラスは、表面の一部を常に非露出とするカバーを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記判定手段は、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段、及び前記車両周辺の雨及び雪を検出する降雨検出手段に接続され、前記走行状態検出手段によって検出された前記車両の走行状態と、前記降雨検出手段によって検出された降雨状態に基づいて、前記保護ガラスの汚れ検出とクリーニングの実行を判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。

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