JP2016200528A - Object detection device, moving body-mounted equipment control system, and object detection program - Google Patents

Object detection device, moving body-mounted equipment control system, and object detection program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling shutter system image sensor which suppresses trouble such as erroneous detection of a detection object when changing exposure time, while achieving power saving of a light source device.SOLUTION: There is provided an object detection device 102 which images an illumination area illuminated by light source light from a light source device 202 using at least a part of sensor parts of a rolling shutter system image sensor 206 and detects a detection object within the illumination area on the basis of receiving light quantity of the light source light received by a part of the sensor parts. The object detection device includes: light source control means 102B for periodically turning on and off the light source light emitted from the light source device during an entire exposure period of the at least a part of the sensor parts; and exposure time control means 102C for changing the exposure time according to prescribed exposure conditions. The light source control means changes an on/off period of the light source light in accordance with the exposure time changed by the exposure time control means.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、物体検出装置、移動体機器制御システム及び物体検出用プログラムに関するものである。   The present invention relates to an object detection device, a mobile device control system, and an object detection program.

従来、自車両前方の撮像領域内に存在する物体を認識するためのセンシング用の撮像領域画像と自車両のフロントガラスに付着している雨滴等の付着物(検出対象物)を検出するための付着物画像とを単一の画像センサで撮像する撮像装置が知られている。   Conventionally, an imaging area image for sensing for recognizing an object existing in an imaging area in front of the host vehicle and an object (detection target) such as raindrops adhering to the windshield of the host vehicle are detected. There is known an imaging apparatus that captures an adhered image with a single image sensor.

例えば、特許文献1には、光源装置からフロントガラスに向けて照射された光源光の反射光を画像センサの一部分で受光するとともに、自車両前方の撮像領域からの光を当該画像センサの他の部分で受光する撮像装置を備えた雨滴検出装置が開示されている。この雨滴検出装置では、ローリングシャッター方式の画像センサを採用しており、画像センサの前記一部分で撮像された付着物画像領域の画像データを用いて、当該一部分に受光される光源光の受光量に基づきフロントガラス上の雨滴を検出する。   For example, in Patent Document 1, reflected light of light source light emitted toward a windshield from a light source device is received by a part of the image sensor, and light from an imaging region in front of the host vehicle is received by another image sensor. A raindrop detection device including an imaging device that receives light at a portion is disclosed. This raindrop detection device employs a rolling shutter type image sensor, and uses the image data of the deposit image area captured by the part of the image sensor to determine the amount of light source light received by the part. Based on this, it detects raindrops on the windshield.

ところが、前記特許文献1に開示の雨滴検出装置においては、付着物画像領域に対応する最初の受光素子ラインの露光期間が開始してから最後の受光素子ラインの露光期間が終了するまでの間(総露光期間)、ずっと光源装置から光源光を照射し続けるものである。この場合、1つの撮像フレームにつき光源装置が光源光を照射する光照射時間が長く、光源装置の省電力化の観点から好ましくない。   However, in the raindrop detection apparatus disclosed in Patent Document 1, the exposure period of the first light receiving element line corresponding to the deposit image region starts until the exposure period of the last light receiving element line ends ( During the entire exposure period), the light source device continues to emit light from the light source device. In this case, the light irradiation time for which the light source device emits the light source light per imaging frame is long, which is not preferable from the viewpoint of power saving of the light source device.

そこで、本発明者は、各受光素子ラインの露光期間よりも短い光照射期間で、光源装置から光源光を周期的に照射する物体検出装置を開発中である。具体的には、例えば、付着物画像領域に対応する100個の受光素子ラインを4つずつの受光素子ラインに区分し、区分ごとに1回の光照射期間を割り当て、当該ライン区分内の受光素子ライン間で露光期間が重複する時期に光照射期間が重なるように、光源装置から光源光を周期的に照射する。この場合、1撮像フレームにつき光源装置が光源光を照射する光照射時間を短くすることができ、光源装置の省電力化を図ることができる。   Therefore, the present inventor is developing an object detection device that periodically irradiates light source light from a light source device in a light irradiation period shorter than the exposure period of each light receiving element line. Specifically, for example, 100 light receiving element lines corresponding to the adhered image area are divided into four light receiving element lines, and one light irradiation period is assigned to each of the light receiving element lines. The light source light is periodically irradiated from the light source device so that the light irradiation periods overlap at the time when the exposure periods overlap between the element lines. In this case, the light irradiation time for which the light source device irradiates the light source light per imaging frame can be shortened, and power saving of the light source device can be achieved.

しかしながら、付着物画像領域を撮像する際に露光時間を変更する自動露光制御を実施すると、例えば露光時間が長くなったときには、一のライン区分に属する一部の受光素子ラインの露光期間が他のライン区分に対応する光照射期間と重複する事態が起こり得る。この場合、受光素子ライン間で各露光期間中の光源光の光量が不均一となり、付着物の誤検出などの不具合を引き起こす。同様に、例えば露光時間が短くなったときには、一のライン区分に属する一部の受光素子ラインについて、その露光期間が当該ライン区分に属する他の受光素子ラインよりも光照射期間と重複する時間が短くなる事態が起こり得る。この場合も、受光素子ライン間で各露光期間中の光源光の光量が不均一となり、付着物の誤検出などの不具合を引き起こす。   However, if automatic exposure control is performed to change the exposure time when imaging the deposit image area, for example, when the exposure time becomes longer, the exposure period of some light receiving element lines belonging to one line segment is different from the other. A situation may occur where the light irradiation period corresponding to the line segment overlaps. In this case, the light amount of the light source light during each exposure period is not uniform between the light receiving element lines, causing problems such as erroneous detection of attached matter. Similarly, for example, when the exposure time is shortened, for some light receiving element lines belonging to one line section, the time during which the exposure period overlaps with the light irradiation period as compared to other light receiving element lines belonging to the line section. Shortening can happen. In this case as well, the light amount of the light source light during each exposure period is not uniform between the light receiving element lines, causing problems such as erroneous detection of adhered matter.

上述した課題を解決するために、本発明は、光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサにおける少なくとも一部のセンサ部分で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の検出対象物を検出する物体検出装置において、前記少なくとも一部のセンサ部分における総露光期間中に前記光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせる光源制御手段と、所定の露光条件に従って露光時間を変化させる露光時間制御手段とを有し、前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段により変化する露光時間に応じて、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention captures an illumination area illuminated by light source light from a light source device with at least a part of a sensor in a rolling shutter type image sensor in which light receiving elements are two-dimensionally arranged. In the object detection apparatus for detecting the detection target in the illumination area based on the received light amount of the light source light received by the at least a part of the sensor using the captured image data obtained thereby. Light source control means for periodically turning on and off the light source light emitted from the light source device during the total exposure period in the sensor portion of the part, and exposure time control means for changing the exposure time according to a predetermined exposure condition, The light source control means changes the on / off cycle of the light source light according to the exposure time changed by the exposure time control means. That.

本発明によれば、ローリングシャッター方式の画像センサにおいて、光源装置の省電力化を図りつつ、露光時間制御手段により露光時間が変化するときの検出対象物の誤検出などの不具合を抑制できるという優れた効果が奏される。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, in a rolling shutter type image sensor, it is possible to suppress problems such as erroneous detection of an object to be detected when the exposure time changes by the exposure time control means while saving power in the light source device. The effect is played.

実施形態における車載機器制御システムの概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of an in-vehicle device control system in an embodiment. 同車載機器制御システムにおける撮像ユニットを備えた付着物検出装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the deposit | attachment detection apparatus provided with the imaging unit in the same vehicle equipment control system. 同撮像ユニットの光学系を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the optical system of the imaging unit. 同撮像ユニットの概略構成を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically schematic structure of the imaging unit. (a)は、水平面に対するフロントガラスの傾斜角度が22°である車両に取り付けた状態の撮像ユニットを示す側面図である。(b)は、同図(a)の状態において雨滴が付着していない場合の撮像ユニットの光学系を示す説明図である。(c)は、同図(a)の状態において雨滴が付着している場合の撮像ユニットの光学系を示す説明図である。(A) is a side view which shows the imaging unit of the state attached to the vehicle whose inclination angle of a windshield with respect to a horizontal surface is 22 degrees. (B) is explanatory drawing which shows the optical system of the imaging unit in case the raindrop has not adhered in the state of the figure (a). (C) is explanatory drawing which shows the optical system of an imaging unit in case the raindrop has adhered in the state of the figure (a). 同撮像ユニットの反射偏向プリズムを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the reflective deflection | deviation prism of the imaging unit. 雨滴検出用の撮像画像データに適用可能なカットフィルタのフィルタ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the filter characteristic of the cut filter applicable to the picked-up image data for raindrop detection. 雨滴検出用の撮像画像データに適用可能なバンドパスフィルタのフィルタ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the filter characteristic of the band pass filter applicable to the picked-up image data for raindrop detection. 同撮像部の光学フィルタに設けられる前段フィルタの正面図である。It is a front view of the front | former stage filter provided in the optical filter of the imaging part. 同撮像部の撮像画像データの画像例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image example of the captured image data of the imaging part. 同撮像部の光学フィルタと画像センサとを光透過方向に対して直交する方向から見たときの模式拡大図である。It is a model enlarged view when the optical filter and image sensor of the imaging part are seen from a direction orthogonal to the light transmission direction. 同光学フィルタの偏光フィルタ層と分光フィルタ層の領域分割パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the area | region division pattern of the polarizing filter layer and spectral filter layer of the same optical filter. 実施形態における光学フィルタの層構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the layer structure of the optical filter in embodiment. 同光学フィルタの車両検出用フィルタ部を透過して画像センサ上の各フォトダイオードで受光される受光量に対応した情報(各撮像画素の情報)の内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the information (information of each imaging pixel) corresponding to the light reception amount which permeate | transmits the filter part for vehicle detection of the same optical filter, and is received by each photodiode on an image sensor. (a)は、図14に示す符号A−Aで切断した光学フィルタの車両検出用フィルタ部及び画像センサを模式的に表した断面図である。(b)は、図14に示す符号B−Bで切断した光学フィルタの車両検出用フィルタ部及び画像センサを模式的に表した断面図である。(A) is sectional drawing which represented typically the filter part for vehicle detection of the optical filter and image sensor which were cut | disconnected by code | symbol AA shown in FIG. (B) is sectional drawing which represented typically the vehicle detection filter part and image sensor of the optical filter which were cut | disconnected by the code | symbol BB shown in FIG. 同光学フィルタの雨滴検出用フィルタ部を透過して画像センサ上の各フォトダイオードで受光される受光量に対応した情報(各撮像画素の情報)の内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the information (information of each imaging pixel) corresponding to the light reception amount which permeate | transmits the filter part for raindrop detection of the optical filter, and is received by each photodiode on an image sensor. (a)は、図16に示す符号A−Aで切断した光学フィルタの雨滴検出用フィルタ部及び画像センサを模式的に表した断面図である。(b)は、図16に示す符号B−Bで切断した光学フィルタの雨滴検出用フィルタ部及び画像センサを模式的に表した断面図である。(A) is sectional drawing which represented typically the filter part for raindrop detection and the image sensor of the optical filter cut | disconnected by code | symbol AA shown in FIG. (B) is sectional drawing which represented typically the filter part for raindrop detection of the optical filter cut | disconnected by the code | symbol BB shown in FIG. 16, and an image sensor. 実施形態における車両検出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the vehicle detection process in embodiment. 実施形態における雨滴検出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the raindrop detection process in embodiment. 従来の撮像フレームと雨滴検出との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the conventional imaging frame and raindrop detection. 実施形態における撮像フレームと雨滴検出との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the imaging frame and raindrop detection in embodiment. 1つの画像(撮像フレーム)において、自動露光制御により設定された各受光素子ラインの露光期間と光源部の点灯期間との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the exposure period of each light receiving element line set by automatic exposure control, and the lighting period of a light source part in one image (imaging frame). 図22の例において、光源部の点灯期間を固定したまま、露光時間が長くなった場合の各受光素子ラインの露光期間と光源部の点灯期間との関係の一例を示す説明図である。In the example of FIG. 22, it is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the exposure period of each light receiving element line and the lighting period of a light source part when exposure time becomes long, fixing the lighting period of a light source part. 実施形態における点灯周期制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the lighting cycle control in embodiment. 1つの画像(撮像フレーム)において、自動露光制御により設定された各受光素子ラインの露光期間と光源部の点灯期間との関係の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the relationship between the exposure period of each light receiving element line set by automatic exposure control, and the lighting period of a light source part in one image (imaging frame). 1つの画像(撮像フレーム)において、自動露光制御により設定された各受光素子ラインの露光期間と光源部の点灯期間との関係の更に他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the further another example of the relationship between the exposure period of each light receiving element line set by automatic exposure control, and the lighting period of a light source part in one image (imaging frame). 変形例における雨滴検出に関わる各種光線についての説明図である。It is explanatory drawing about the various light rays in connection with the raindrop detection in a modification.

以下、本発明に係る物体検出装置を、移動体である自動車等の車両に搭載される対象機器を制御する移動体機器制御システムとしての車載機器制御システムに用いる一実施形態について説明する。
なお、本発明に係る物体検出装置は、自動車以外の車両、船舶、航空機などの他の移動体に搭載される種々の移動体搭載機器の制御システムに利用されるほか、移動体に搭載される機器ではないFA(factory automation)等においても利用可能である。
Hereinafter, an embodiment in which an object detection device according to the present invention is used in an in-vehicle device control system as a mobile device control system that controls a target device mounted on a vehicle such as an automobile that is a mobile body will be described.
The object detection apparatus according to the present invention is used in a control system for various mobile body-mounted devices mounted on other mobile bodies such as vehicles other than automobiles, ships, and airplanes, and is mounted on mobile bodies. It can also be used in factory automation (FA) that is not a device.

図1は、本実施形態における車載機器制御システムの概略構成を示す模式図である。
本車載機器制御システムは、自動車などの自車両100に搭載された撮像部により、自車両周囲(特に進行方向前方領域)を撮像領域として撮像した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ものである。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an in-vehicle device control system according to the present embodiment.
This in-vehicle device control system uses a picked-up image data obtained by picking up an area around the own vehicle (especially a forward area in the traveling direction) by an image pickup unit mounted on the own vehicle 100 such as an automobile, and distributes the headlamp light. Control, wiper drive control, and other in-vehicle devices are controlled.

本実施形態の車載機器制御システムに設けられる撮像部は、撮像ユニット101に設けられており、走行する自車両100の進行方向前方領域を撮像領域として撮像するものであり、例えば、自車両100のフロントガラス105のルームミラー付近に設置される。撮像ユニット101の撮像部で撮像された撮像画像データは、画像解析ユニット102に入力される。画像解析ユニット102は、CPUやRAM等により構成され、撮像部から送信されてくる撮像画像データを解析し、撮像画像データに自車両100の前方に存在する他車両の位置(方角や距離)を算出したり、フロントガラス105に付着する雨滴や異物など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。他車両の検出では、他車両のテールランプを識別することで自車両100と同じ進行方向へ進行する先行車両を検出し、他車両のヘッドランプを識別することで自車両100とは反対方向へ進行する対向車両を検出する。   The imaging unit provided in the in-vehicle device control system of the present embodiment is provided in the imaging unit 101, and images an area in the traveling direction of the traveling host vehicle 100 as an imaging region. It is installed near the room mirror of the windshield 105. The captured image data captured by the imaging unit of the imaging unit 101 is input to the image analysis unit 102. The image analysis unit 102 includes a CPU, a RAM, and the like, analyzes captured image data transmitted from the imaging unit, and determines the position (direction and distance) of another vehicle existing ahead of the host vehicle 100 in the captured image data. Calculation, detection of an adhering substance such as raindrops or foreign matters adhering to the windshield 105, or detection of an object to be detected such as a white line (partition line) on the road surface existing in the imaging region. In the detection of other vehicles, a preceding vehicle traveling in the same traveling direction as the own vehicle 100 is detected by identifying the tail lamp of the other vehicle, and traveling in the opposite direction to the own vehicle 100 by identifying the headlamp of the other vehicle. An oncoming vehicle is detected.

画像解析ユニット102の算出結果は、ヘッドランプ制御ユニット103に送られる。ヘッドランプ制御ユニット103は、例えば、画像解析ユニット102が算出した他車両の位置データから、自車両100の車載機器であるヘッドランプ104を制御する制御信号を生成する。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100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100の運転者の視界確保を実現できるように、ヘッドランプ104のハイビームおよびロービームの切り替えを制御したり、ヘッドランプ104の部分的な遮光制御を行ったりする。   The calculation result of the image analysis unit 102 is sent to the headlamp control unit 103. For example, the headlamp control unit 103 generates a control signal for controlling the headlamp 104 that is an in-vehicle device of the host vehicle 100 from the position data of the other vehicle calculated by the image analysis unit 102. Specifically, for example, while avoiding that the strong light of the headlamp of the own vehicle 100 is incident on the driver of the preceding vehicle or the oncoming vehicle, the driver of the other vehicle is prevented from being dazzled. The switching of the high beam and the low beam of the headlamp 104 is controlled, and partial shading control of the headlamp 104 is performed so that the driver's visibility can be secured.

画像解析ユニット102の算出結果は、ワイパー制御ユニット106にも送られる。ワイパー制御ユニット106は、ワイパー107を制御して、自車両100のフロントガラス105に付着した雨滴や異物などの付着物を除去する。ワイパー制御ユニット106は、画像解析ユニット102が検出した付着物検出結果を受けて、ワイパー107を制御する制御信号を生成する。ワイパー制御ユニット106により生成された制御信号がワイパー107に送られると、自車両100の運転者の視界を確保するべく、ワイパー107を稼動させる。   The calculation result of the image analysis unit 102 is also sent to the wiper control unit 106. The wiper control unit 106 controls the wiper 107 to remove deposits such as raindrops and foreign matters attached to the windshield 105 of the host vehicle 100. The wiper control unit 106 receives the attached matter detection result detected by the image analysis unit 102 and generates a control signal for controlling the wiper 107. When the control signal generated by the wiper control unit 106 is sent to the wiper 107, the wiper 107 is operated to ensure the visibility of the driver of the host vehicle 100.

また、画像解析ユニット102の算出結果は、車両走行制御ユニット108にも送られる。車両走行制御ユニット108は、画像解析ユニット102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100が外れている場合等に、自車両100の運転者へ警告を報知したり、自車両のハンドルやブレーキを制御するなどの走行支援制御を行ったりする。また、車両走行制御ユニット108は、画像解析ユニット102が検出した他車両の位置データに基づいて、先行車両との距離が近接した場合等に、自車両100の運転者へ警告を報知したり、自車両のハンドルやブレーキを制御するなどの走行支援制御を行ったりする。   The calculation result of the image analysis unit 102 is also sent to the vehicle travel control unit 108. Based on the white line detection result detected by the image analysis unit 102, the vehicle travel control unit 108 warns the driver of the host vehicle 100 when the host vehicle 100 is out of the lane area defined by the white line. Notification is performed, and driving support control such as controlling the steering wheel and brake of the host vehicle is performed. In addition, the vehicle travel control unit 108 notifies the driver of the host vehicle 100 of a warning when the distance from the preceding vehicle is close based on the position data of the other vehicle detected by the image analysis unit 102, Carry out driving support control such as controlling the steering wheel and brakes of the vehicle.

図2は、撮像ユニット101に設けられる撮像部200を含む付着物検出装置の概略構成を示す説明図である。
撮像部200は、主に、撮像レンズ204と、光学フィルタ205と、受光素子が2次元配置された画像センサ206を含んだセンサ基板207と、センサ基板207から出力されるアナログ電気信号(画像センサ206上の各受光素子が受光した受光量)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信号処理部208と、内部メモリ209とから構成されている。また、本実施形態においては、センサ基板207上に光源装置としての光源部202が実装されている。この光源部202は、フロントガラス105の内壁面(一方の面)側に配置され、外壁面(他方の面)に付着した付着物(以下、検出対象物が主に雨滴である場合を例に挙げて説明する。)を検出するためのものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the attached matter detection apparatus including the imaging unit 200 provided in the imaging unit 101.
The imaging unit 200 mainly includes an imaging lens 204, an optical filter 205, a sensor substrate 207 including an image sensor 206 in which light receiving elements are two-dimensionally arranged, and an analog electrical signal (image sensor) output from the sensor substrate 207. A signal processing unit 208 that generates and outputs captured image data obtained by converting a received light amount received by each light receiving element on the digital image 206 into a digital electric signal, and an internal memory 209. In the present embodiment, the light source unit 202 as a light source device is mounted on the sensor substrate 207. The light source unit 202 is disposed on the inner wall surface (one surface) side of the windshield 105, and an example is a case where the attached matter (hereinafter, the detection target is mainly raindrops) attached to the outer wall surface (the other surface). This is for detecting.

本実施形態では、撮像レンズ204の光軸が水平方向に一致するように撮像ユニット101を配置するが、これに限定されることはなく、水平方向(図2中のX方向)を基準とした特定方向に向けるような例であってもよい。撮像レンズ204は、例えば、複数のレンズで構成され、焦点がフロントガラス105の位置よりも遠方に設定されるものを用いる。撮像レンズ204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105との間に設定することができる。   In the present embodiment, the imaging unit 101 is arranged so that the optical axis of the imaging lens 204 coincides with the horizontal direction. However, the present invention is not limited to this, and the horizontal direction (X direction in FIG. 2) is used as a reference. It may be an example directed to a specific direction. For example, the imaging lens 204 includes a plurality of lenses and has a focal point set farther than the position of the windshield 105. The focal position of the imaging lens 204 can be set, for example, between infinity or infinity and the windshield 105.

画像センサ206は、センサ面を保護するカバーガラスを透過した光を受光する2次元配置された複数の受光素子で構成され、受光素子(撮像画素)ごとに入射光を光電変換する機能を有する。後述の図等では画像センサ206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206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。本実施形態の画像センサ206は、画像センサを構成する受光素子ラインごとに順次露光して各受光素子ラインの各撮像画素の受光データを順次読み出すライン露光方式(ローリングシャッター方式)で撮像するCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などを用いたイメージセンサである。   The image sensor 206 includes a plurality of two-dimensionally arranged light receiving elements that receive light transmitted through a cover glass that protects the sensor surface, and has a function of photoelectrically converting incident light for each light receiving element (imaging pixel). In the drawings and the like to be described later, each pixel of the image sensor 206 is illustrated in a simplified manner. However, the image sensor 206 is actually composed of about several hundred thousand pixels arranged two-dimensionally. The image sensor 206 according to the present embodiment is a CMOS (line shutter method) that captures images by a line exposure method (rolling shutter method) that sequentially exposes each light receiving element line constituting the image sensor and sequentially reads light reception data of each imaging pixel of each light receiving element line. Complementary Metal Oxide Semiconductor).

ここで、同時露光方式(グローバルシャッター方式)の画像センサを用いる場合、画像センサの全画素についての露光期間が一致しているので、後述する雨滴検出用画像領域214の露光期間と車両検出用画像領域213の露光期間とが一致する。そのため、雨滴検出用画像領域214の露光期間中に光源部202から照射される光源光が、車両検出用画像領域213の露光期間中も照射されることになり、その光源光が車両検出用画像領域213の外乱光となって車両検出用画像領域213に基づく他車両等の物体を認識する精度を低下させるおそれがある。これに対し、ライン露光方式(ローリングシャッター方式)の画像センサを用いる場合には、画像センサの受光素子ラインごとのライン読出信号の各タイミングを基準にして、設定された露光時間に応じた受光開始時間(露光期間の開始時期)が決定される。そのため、各受光素子ラインの露光期間が互いにズレるため、車両検出用画像領域213の露光期間から外れるように、雨滴検出用画像領域214の露光期間中に光源部202から光源光を照射することが可能となる。よって、光源光による車両検出用画像領域213の外乱光を低減して、他車両等の物体の認識精度の低下を抑制することが可能となる。   Here, when using an image sensor of the simultaneous exposure method (global shutter method), the exposure period for all the pixels of the image sensor is the same, so the exposure period of the raindrop detection image region 214 described later and the vehicle detection image The exposure period of the region 213 matches. Therefore, the light source light emitted from the light source unit 202 during the exposure period of the raindrop detection image area 214 is also emitted during the exposure period of the vehicle detection image area 213, and the light source light is used as the vehicle detection image. There is a possibility that the accuracy of recognizing an object such as another vehicle based on the vehicle detection image region 213 becomes disturbance light in the region 213. On the other hand, when a line exposure type (rolling shutter type) image sensor is used, light reception is started according to the set exposure time with reference to the timing of the line readout signal for each light receiving element line of the image sensor. The time (the start time of the exposure period) is determined. Therefore, since the exposure periods of the respective light receiving element lines are shifted from each other, it is possible to irradiate the light source light from the light source unit 202 during the exposure period of the raindrop detection image area 214 so as to be out of the exposure period of the vehicle detection image area 213. It becomes possible. Therefore, disturbance light in the vehicle detection image area 213 due to the light source light can be reduced, and a reduction in recognition accuracy of an object such as another vehicle can be suppressed.

信号処理部208は、画像センサ206で光電変換され、センサ基板207から出力されるアナログ電気信号(画像センサ206の各受光素子への入射光量)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208は、画像解析ユニット102と電気的に接続されている。信号処理部208は、センサ基板207を経由して画像センサ206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、画像センサ206上における各撮像画素の明るさ(輝度)を示すデジタル信号(撮像画像データ)を生成する。そして、この撮像画像データを、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102へ出力する。   The signal processing unit 208 generates captured image data obtained by converting an analog electrical signal (the amount of light incident on each light receiving element of the image sensor 206) that is photoelectrically converted by the image sensor 206 and output from the sensor substrate 207 into a digital electrical signal. Output function. The signal processing unit 208 is electrically connected to the image analysis unit 102. When an electric signal (analog signal) is input from the image sensor 206 via the sensor substrate 207, the signal processing unit 208 determines the brightness (luminance) of each imaging pixel on the image sensor 206 from the input electric signal. A digital signal (captured image data) is generated. Then, the captured image data is output to the subsequent image analysis unit 102 together with the horizontal / vertical synchronization signal of the image.

また、画像解析ユニット102は、撮像ユニット101の撮像動作を制御する機能や、撮像ユニット101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。画像解析ユニット102は、露光時間制御手段としての露光時間制御部102Cによって、撮像ユニット101から送信された撮像画像データから、画像センサ206の撮像対象(自車両前方領域に存在する他車両等の物体)ごとの最適な露光時間を算出し、画像センサ206の撮像対象ごとに最適な露光時間を設定する機能を有する。また、画像解析ユニット102は、露光時間調整と連動しながら、光源制御手段としての光源制御部102Bによって、光源部202が照射する光源光のオンオフ周期を調整する機能を有する。   Further, the image analysis unit 102 has a function of controlling the imaging operation of the imaging unit 101 and a function of analyzing captured image data transmitted from the imaging unit 101. The image analysis unit 102 detects an object to be imaged by the image sensor 206 (an object such as another vehicle existing in the front area of the host vehicle) from the captured image data transmitted from the imaging unit 101 by the exposure time control unit 102C as an exposure time control unit. ) To calculate the optimum exposure time for each image sensor 206 and set an optimum exposure time for each imaging target of the image sensor 206. Further, the image analysis unit 102 has a function of adjusting the on / off cycle of the light source light emitted from the light source unit 202 by the light source control unit 102B as a light source control unit in conjunction with the exposure time adjustment.

また、画像解析ユニット102は、撮像ユニット101から送信されてくる撮像画像データから、路面状態や道路標識などに関する情報を検出する機能を有する。また、画像解析ユニット102は、検出処理部102Aによって、フロントガラス105の状態(雨滴の付着、凍結、曇りなど)を検出する機能を有する。また、画像解析ユニット102は、撮像ユニット101から送信されてくる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。   In addition, the image analysis unit 102 has a function of detecting information related to a road surface condition, a road sign, and the like from captured image data transmitted from the imaging unit 101. Further, the image analysis unit 102 has a function of detecting the state of the windshield 105 (attachment of raindrops, freezing, cloudiness, etc.) by the detection processing unit 102A. Further, the image analysis unit 102 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 unit 101.

図3は、本実施形態における撮像ユニット101の光学系を説明するための説明図である。
本実施形態の光源部202は、フロントガラス105上に付着した検出対処物である付着物(雨滴、凍結、曇り等)を検出するための光源光(照明光)を照射するものである。本実施形態の光源部202は、その光源としてのLEDを複数備えた構成となっている。このように光源を複数具備することにより、光源が1つである場合と比較して、フロントガラス105上の付着物を検出するための検出領域が広がり、フロントガラス105の付着物の検出精度が向上する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an optical system of the imaging unit 101 in the present embodiment.
The light source unit 202 of the present embodiment irradiates light source light (illumination light) for detecting a deposit (a raindrop, freezing, cloudiness, etc.) that is a detection countermeasure on the windshield 105. The light source unit 202 of the present embodiment is configured to include a plurality of LEDs as the light source. By providing a plurality of light sources in this manner, the detection area for detecting the deposit on the windshield 105 is broadened compared to the case where there is a single light source, and the detection accuracy of the deposit on the windshield 105 is improved. improves.

本実施形態では、LEDを画像センサ206と同じセンサ基板207上に実装しているので、これらを別々の基板上に実装する場合よりも基板枚数を減らすことができ、低コストを実現できる。また、LEDの配置方法は、図3中のY方向に沿って1列又は複数列に配置することで、後述するとおり、車両前方領域の画像が映し出される画像領域の下側に映し出されるフロントガラス画像を撮像するための照明を均一化することが可能となる。本実施形態では、光源部202を、画像センサ206と同じセンサ基板207上に実装しているが、画像センサ206とは別基板上に実装してもよい。   In this embodiment, since the LEDs are mounted on the same sensor substrate 207 as the image sensor 206, the number of substrates can be reduced as compared with the case where these are mounted on separate substrates, and low cost can be realized. Further, the LED is arranged in one or more rows along the Y direction in FIG. 3 so that, as will be described later, the windshield is projected below the image area where the image of the vehicle front area is projected. It is possible to make the illumination for capturing an image uniform. In the present embodiment, the light source unit 202 is mounted on the same sensor substrate 207 as the image sensor 206, but may be mounted on a different substrate from the image sensor 206.

光源部202は、光源部202が照射する光の光軸方向と撮像レンズ204の光軸方向とが予め所定の角度を有するように、センサ基板207上に配置されている。また、光源部202は、光源部202が照射する光によって照明されるフロントガラス105上において、その照明範囲が撮像レンズ204の画角範囲内(視野角の範囲内)となるように、配置されている。光源部202の発光波長としては、対向車の運転者や歩行者を眩惑しないように、可視光を避けることが好ましく、例えば、可視光よりも波長が長く、画像センサ206の受光感度が及ぶ波長範囲(例えば800〜1000nm程度の赤外光波長範囲)を用いる。   The light source unit 202 is disposed on the sensor substrate 207 so that the optical axis direction of the light emitted from the light source unit 202 and the optical axis direction of the imaging lens 204 have a predetermined angle in advance. Further, the light source unit 202 is arranged on the windshield 105 illuminated by the light emitted from the light source unit 202 so that the illumination range is within the field angle range (viewing angle range) of the imaging lens 204. ing. As the emission wavelength of the light source unit 202, it is preferable to avoid visible light so as not to dazzle the driver or pedestrian of the oncoming vehicle. For example, the wavelength is longer than the visible light, and the light receiving sensitivity of the image sensor 206 extends. A range (for example, an infrared light wavelength range of about 800 to 1000 nm) is used.

本実施形態の撮像ユニット101には、図3に示すように、光源部202からの光を反射させてフロントガラス105へ導く反射面231を備えた光学部材としての反射偏向プリズム230が設けられている。反射偏向プリズム230は、光源部202からの光を適切にフロントガラス105の内部に導くために、その一面がフロントガラス105の内壁面に密着するように配置されている。具体的には、反射偏向プリズム230に入射する光源部202からの光の入射角が所定範囲内で変化しても、光源部202から照射されて反射偏向プリズム230の反射面231で正反射した光のうち、フロントガラス105の外壁面上における雨滴(検出対象物)が付着していない非付着箇所で正反射した正反射光が、画像センサ206に受光される関係が維持されるように、反射偏向プリズム230がフロントガラス105の内壁面に取り付けられる。   As shown in FIG. 3, the imaging unit 101 of the present embodiment is provided with a reflection deflection prism 230 as an optical member that includes a reflection surface 231 that reflects light from the light source unit 202 and guides it to the windshield 105. Yes. The reflection deflection prism 230 is disposed so that one surface thereof is in close contact with the inner wall surface of the windshield 105 in order to appropriately guide the light from the light source unit 202 into the windshield 105. Specifically, even if the incident angle of light from the light source unit 202 incident on the reflection deflection prism 230 changes within a predetermined range, the light is irradiated from the light source unit 202 and regularly reflected by the reflection surface 231 of the reflection deflection prism 230. Of the light, regular reflection light regularly reflected at a non-attached portion where no raindrop (detection target) on the outer wall surface of the windshield 105 is attached is received by the image sensor 206 so as to maintain the relationship. A reflection deflection prism 230 is attached to the inner wall surface of the windshield 105.

反射偏向プリズム230をフロントガラス105の内壁面に取り付ける際、これらの間に、透光性材料からなるジェルやシール材などの充填材を介在させて密着性を高めるのが好ましい。これにより、反射偏向プリズム230とフロントガラス105との間に空気層や気泡などが介在しないようにでき、これらの間で曇りが生じにくいようにしている。また、充填材の屈折率は、反射偏向プリズム230とフロントガラス105の中間屈折率であることが好ましい。これにより、充填材と反射偏向プリズム230との間、及び、充填材とフロントガラス105との間でのフレネル反射ロスを軽減できるからである。ここでいうフレネル反射とは、屈折率の異なる材料間で発生する反射のことである。   When the reflection deflecting prism 230 is attached to the inner wall surface of the windshield 105, it is preferable to improve the adhesion by interposing a filler such as a gel made of a translucent material or a sealing material therebetween. Thereby, it is possible to prevent an air layer, bubbles, or the like from intervening between the reflection deflection prism 230 and the windshield 105, and to prevent fogging between them. The refractive index of the filler is preferably an intermediate refractive index between the reflective deflection prism 230 and the windshield 105. This is because the Fresnel reflection loss between the filler and the reflection deflecting prism 230 and between the filler and the windshield 105 can be reduced. Fresnel reflection here refers to reflection that occurs between materials having different refractive indexes.

反射偏向プリズム230は、図3に示すように、光源部202からの入射光を反射面231で一回だけ正反射して、これをフロントガラス105の内壁面に向けて折り返す。折り返した光は、フロントガラス105の外壁面に対して入射角θ(θ≧約42°)となるように構成されている。この適切な入射角θは、空気とフロントガラス105の外壁面との間の屈折率差に起因して、フロントガラス105の内部においてその外壁面で全反射を起こす臨界角である。したがって、本実施形態では、フロントガラス105の外壁面に雨滴等の付着物が付着していない場合には、反射偏向プリズム230の反射面で折り返された光は、フロントガラス105の外壁面を透過することなく、すべて反射される。   As shown in FIG. 3, the reflection deflection prism 230 specularly reflects incident light from the light source unit 202 once on the reflection surface 231, and folds it back toward the inner wall surface of the windshield 105. The folded light is configured to have an incident angle θ (θ ≧ about 42 °) with respect to the outer wall surface of the windshield 105. The appropriate incident angle θ is a critical angle that causes total reflection on the outer wall surface inside the windshield 105 due to a difference in refractive index between air and the outer wall surface of the windshield 105. Therefore, in the present embodiment, when no deposits such as raindrops adhere to the outer wall surface of the windshield 105, the light reflected by the reflection surface of the reflection deflection prism 230 is transmitted through the outer wall surface of the windshield 105. Without being reflected all.

一方、フロントガラス105の外壁面上に空気(屈折率1)とは異なる雨滴(屈折率1.38)などの付着物が付着すると、この全反射条件が崩れ、雨滴が付着している箇所では光がフロントガラス105の外壁面を透過する。したがって、フロントガラス105の外壁面に雨滴が付着していない非付着箇所については、その反射光が画像センサ206に受光されて高輝度な画像部分となる一方、雨滴が付着している付着箇所については、その反射光の光量が減り、画像センサ206に受光される光量が少なくなるので、低輝度な画像部分となる。したがって、撮像画像上においては、雨滴付着箇所と非雨滴付着箇所とのコントラストが得られる。   On the other hand, if deposits such as raindrops (refractive index 1.38) different from air (refractive index 1) adhere on the outer wall surface of the windshield 105, this total reflection condition breaks down, and in places where raindrops adhere Light passes through the outer wall surface of the windshield 105. Therefore, for the non-attached portion where no raindrop is attached to the outer wall surface of the windshield 105, the reflected light is received by the image sensor 206 to become a high-luminance image portion, while the attached portion where the raindrop is attached. Since the amount of reflected light is reduced and the amount of light received by the image sensor 206 is reduced, an image portion with low luminance is obtained. Therefore, on the captured image, the contrast between the raindrop-attached portion and the non-raindrop-attached portion can be obtained.

図4は、本実施形態の撮像ユニット101の概略構成を模式的に示した斜視図である。
本実施形態の撮像ユニット101は、反射偏向プリズム230を固定支持し、フロントガラス105の内壁面に固定配置される第一支持部材としての第一モジュール101Aと、画像センサ206及びLED211が実装されたセンサ基板207、導光体215、撮像レンズ204を固定支持する第二支持部材としての第二モジュール101Bとから構成されている。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the imaging unit 101 of the present embodiment.
The imaging unit 101 of the present embodiment is mounted with a first module 101A as a first support member that fixedly supports the reflection deflection prism 230 and is fixedly disposed on the inner wall surface of the windshield 105, an image sensor 206, and an LED 211. The sensor board 207, the light guide 215, and the second module 101B as a second support member that fixes and supports the imaging lens 204 are configured.

これらのモジュール101A,101Bは、回転連結機構240によって回動可能に連結されている。この回転連結機構240は、フロントガラス105の傾斜方向及び鉛直方向のいずれにも直交する方向(図3中紙面前後方向)に延びる回転軸241を有し、この回転軸241を中心にして、第一モジュール101Aと第二モジュール101Bとを相対回転させることができる。このように回動可能な構成としているのは、傾斜角度が異なるフロントガラス105に対して第一モジュール101Aが固定配置される場合でも、第二モジュール101Bの撮像部200の撮像方向を目標とする特定方向(本実施形態では水平方向)に向けることができるようにするためである。   These modules 101 </ b> A and 101 </ b> B are rotatably connected by a rotation connecting mechanism 240. The rotation coupling mechanism 240 has a rotation shaft 241 extending in a direction orthogonal to both the inclination direction and the vertical direction of the windshield 105 (the front-rear direction in FIG. 3). The one module 101A and the second module 101B can be rotated relative to each other. Such a rotatable configuration is aimed at the imaging direction of the imaging unit 200 of the second module 101B even when the first module 101A is fixedly arranged with respect to the windshield 105 having different inclination angles. This is because it can be directed in a specific direction (horizontal direction in the present embodiment).

図5(a)は、水平面に対するフロントガラス105の傾斜角度θgが22°である車両に取り付けた状態の撮像ユニット101を示す側面図である。図5(b)は、図5(a)の状態において雨滴が付着していない場合の撮像ユニット101の光学系を示す説明図である。図5(c)は、図5(a)の状態において雨滴が付着している場合の撮像ユニット101の光学系を示す説明図である。   FIG. 5A is a side view showing the imaging unit 101 in a state of being attached to a vehicle in which the windshield 105 has an inclination angle θg of 22 ° with respect to a horizontal plane. FIG. 5B is an explanatory diagram showing the optical system of the imaging unit 101 when no raindrops are attached in the state of FIG. FIG. 5C is an explanatory diagram showing the optical system of the imaging unit 101 when raindrops are attached in the state of FIG.

光源部202からの光L1は、反射偏向プリズム230の反射面231で正反射され、その反射光L2はフロントガラス105の内壁面を透過する。フロントガラス105の外壁面に雨滴が付着していない場合は、その反射光L2は外壁面では全反射し、この反射光L3はフロントガラス105の内壁面を透過して撮像レンズ204に向けて光は進む。一方、フロントガラス105の外壁面に雨滴203が付着している場合、反射偏向プリズム230の反射面231で正反射した反射光L2は、その外壁面を透過する。このような系において、フロントガラス105の角度θgが変わると、第二モジュール101Bの姿勢を維持したまま(撮像方向を水平方向に固定したまま)、フロントガラス105の内壁面に固定される第二モジュール101Bの姿勢が変化し、反射偏向プリズム230がフロントガラス105と一体になって図中Y軸回りに回転することになる。   The light L1 from the light source unit 202 is specularly reflected by the reflection surface 231 of the reflection deflection prism 230, and the reflected light L2 is transmitted through the inner wall surface of the windshield 105. When raindrops are not attached to the outer wall surface of the windshield 105, the reflected light L2 is totally reflected on the outer wall surface, and this reflected light L3 is transmitted through the inner wall surface of the windshield 105 toward the imaging lens 204. Goes on. On the other hand, when raindrops 203 are attached to the outer wall surface of the windshield 105, the reflected light L2 specularly reflected by the reflecting surface 231 of the reflecting deflection prism 230 is transmitted through the outer wall surface. In such a system, when the angle θg of the windshield 105 changes, the second module 101B is fixed to the inner wall surface of the windshield 105 while maintaining the attitude of the second module 101B (while the imaging direction is fixed in the horizontal direction). The posture of the module 101B is changed, and the reflection deflection prism 230 is rotated around the Y axis in the drawing together with the windshield 105.

ここで、本実施形態における反射偏向プリズム230の反射面231とフロントガラス105の外壁面との配置関係は、回転連結機構240の回転調整範囲内において、常に、フロントガラス105の外壁面での全反射光L3が、フロントガラス状態変化検出用の画像センサ206の受光領域(以下「付着物検出用受光領域」という。)に受光される関係となっている。したがって、フロントガラス105の角度θgが変わっても、フロントガラス105の外壁面での全反射光L3が画像センサ206の付着物検出用受光領域に受光され、適切な雨滴検出を実現できる。   Here, the arrangement relationship between the reflecting surface 231 of the reflecting deflection prism 230 and the outer wall surface of the windshield 105 in the present embodiment is always the entire relationship on the outer wall surface of the windshield 105 within the rotation adjustment range of the rotary coupling mechanism 240. The reflected light L3 is received by the light receiving area of the image sensor 206 for detecting the windshield state change (hereinafter referred to as “attached substance detecting light receiving area”). Therefore, even if the angle θg of the windshield 105 changes, the total reflected light L3 on the outer wall surface of the windshield 105 is received by the adhering matter detection light receiving area of the image sensor 206, and appropriate raindrop detection can be realized.

特に、本実施形態における配置関係は、回転連結機構240の回転調整範囲内において実質的にコーナーキューブの原理が成立するような関係となっている。そのため、フロントガラス105の角度θgが変わっても、フロントガラス105の外壁面での全反射光L3の光軸方向と水平面とのなす角度θは実質的に一定である。よって、画像センサ206の付着物検出用受光領域内におけるフロントガラス105の外壁面での全反射光L3の光軸が通過する箇所の変動を小さく抑えることができ、より適切な雨滴検出を実現できる。   In particular, the arrangement relationship in the present embodiment is such that the corner cube principle is substantially established within the rotation adjustment range of the rotary coupling mechanism 240. Therefore, even if the angle θg of the windshield 105 changes, the angle θ formed between the optical axis direction of the total reflected light L3 on the outer wall surface of the windshield 105 and the horizontal plane is substantially constant. Therefore, it is possible to suppress the fluctuation of the portion through which the optical axis of the total reflected light L3 passes on the outer wall surface of the windshield 105 in the attached light detection region of the image sensor 206, thereby realizing more appropriate raindrop detection. .

反射偏向プリズム230の反射面231とフロントガラス105の外壁面との配置関係が互いに垂直な関係であればコーナーキューブの原理が成立するが、回転連結機構240の回転調整範囲内において実質的にコーナーキューブの原理が成立するのであれば、反射偏向プリズム230の反射面231とフロントガラス105の外壁面との配置関係は互いに垂直な関係である場合に限られない。反射偏向プリズム230の反射面231とフロントガラス105の外壁面との配置関係が互いに垂直な関係でなくても、反射偏向プリズム230の他の面(被入射面や出射面)の角度を調整することにより、フロントガラス105の傾斜角度θgが変わっても、撮像レンズへ向かう全反射光L3の光軸の角度θを略一定に保持することが可能である。   The corner cube principle is established if the arrangement relationship between the reflection surface 231 of the reflection deflection prism 230 and the outer wall surface of the windshield 105 is perpendicular to each other. If the cube principle is established, the arrangement relationship between the reflection surface 231 of the reflection deflection prism 230 and the outer wall surface of the windshield 105 is not limited to a perpendicular relationship. Even if the arrangement relationship between the reflection surface 231 of the reflection deflection prism 230 and the outer wall surface of the windshield 105 is not perpendicular to each other, the angle of the other surface (incident surface or emission surface) of the reflection deflection prism 230 is adjusted. Thus, even if the inclination angle θg of the windshield 105 changes, the angle θ of the optical axis of the total reflected light L3 toward the imaging lens can be kept substantially constant.

図6は、本実施形態の反射偏向プリズム230を示す斜視図である。
反射偏向プリズム230は、光源部202からの光が入射する被入射面233と、被入射面233から入射した光L1を反射させる反射面231と、フロントガラス105の内壁面と密着する密着面232と、フロントガラス105の外壁面で反射した反射光L3を撮像部200に向けて出射する出射面234とを備えている。本実施形態では、被入射面233と出射面234とは互いに平行な面となるように構成されているが、両者を非平行な面としてもよい。
FIG. 6 is a perspective view showing the reflective deflection prism 230 of the present embodiment.
The reflection deflection prism 230 includes an incident surface 233 on which light from the light source unit 202 is incident, a reflecting surface 231 that reflects the light L1 incident from the incident surface 233, and an adhesion surface 232 that is in close contact with the inner wall surface of the windshield 105. And an emission surface 234 that emits the reflected light L3 reflected by the outer wall surface of the windshield 105 toward the imaging unit 200. In the present embodiment, the incident surface 233 and the exit surface 234 are configured to be parallel to each other, but they may be non-parallel surfaces.

反射偏向プリズム230の材料は、少なくとも光源部202からの光を透過させる材料であればよく、ガラスやプラスチックなどを用いることができる。本実施形態の光源部202からの光は赤外光であるため、反射偏向プリズム230の材料としては、可視光を吸収するような黒色系の材料を用いてもよい。可視光を吸収する材料を用いることにより、反射偏向プリズム230にLEDからの光(赤外光)以外の光(車外からの可視光など)が入射するのを抑制できる。   The material of the reflection deflection prism 230 may be any material that transmits at least light from the light source unit 202, and glass, plastic, or the like can be used. Since the light from the light source unit 202 of the present embodiment is infrared light, a black material that absorbs visible light may be used as the material of the reflective deflection prism 230. By using a material that absorbs visible light, light (such as visible light from outside the vehicle) other than the light from the LED (infrared light) can be prevented from entering the reflective deflection prism 230.

また、反射偏向プリズム230は、回転連結機構240の回転調整範囲内において、その反射面231で光源部202からの光を全反射させる全反射条件が満たされるように形成される。また、回転連結機構240の回転調整範囲内において反射面231で全反射させる条件を満たすことが難しい場合には、反射偏向プリズム230の反射面231に、アルミニウムなどの膜を蒸着させるなどして、反射ミラーを形成してもよい。   Further, the reflection deflection prism 230 is formed so that the total reflection condition for totally reflecting the light from the light source unit 202 by the reflection surface 231 is satisfied within the rotation adjustment range of the rotary coupling mechanism 240. In addition, when it is difficult to satisfy the condition of total reflection on the reflection surface 231 within the rotation adjustment range of the rotation coupling mechanism 240, a film such as aluminum is vapor-deposited on the reflection surface 231 of the reflection deflection prism 230. A reflection mirror may be formed.

また、本実施形態では、反射面231が平面であるが、反射面を凹面としたものでもよい。このような凹面状の反射面225を用いることで、反射面225に入射してくる拡散光束を平行化することができる。このことにより、フロントガラス105上での照度低下を抑制することが可能となる。   In the present embodiment, the reflecting surface 231 is a flat surface, but the reflecting surface may be concave. By using such a concave reflection surface 225, the diffused light beam incident on the reflection surface 225 can be collimated. This makes it possible to suppress a decrease in illuminance on the windshield 105.

ここで、フロントガラス105の外壁面で反射した光源部202からの赤外波長光を撮像部200で撮像する際、撮像部200の画像センサ206では、光源部202からの赤外波長光のほか、例えば太陽光などの赤外波長光を含む大光量の外乱光も受光される。よって、光源部202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、光源部202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部202を用いることは困難である場合が多い。   Here, when imaging the infrared wavelength light from the light source unit 202 reflected by the outer wall surface of the windshield 105 with the imaging unit 200, the image sensor 206 of the imaging unit 200 includes the infrared wavelength light from the light source unit 202. A large amount of disturbance light including infrared wavelength light such as sunlight is also received. Therefore, in order to distinguish the infrared wavelength light from the light source unit 202 from such a large amount of disturbance light, the light emission amount of the light source unit 202 needs to be sufficiently larger than the disturbance light. It is often difficult to use the light source unit 202 with a large light emission amount.

そこで、本実施形態においては、例えば、図7に示すように光源部202の発光波長よりも短い波長の光をカットするようなカットフィルタか、もしくは、図8に示すように透過率のピークが光源部202の発光波長とほぼ一致したバンドパスフィルタを介して、光源部202からの光を画像センサ206で受光するように構成する。これにより、光源部202の発光波長以外の光を除去して受光できるので、画像センサ206で受光される光源部202からの光量は、外乱光に対して相対的に大きくなる。その結果、大発光量の光源部202でなくても、光源部202からの光を外乱光と区別することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, for example, a cut filter that cuts light having a wavelength shorter than the light emission wavelength of the light source unit 202 as shown in FIG. 7, or a transmittance peak as shown in FIG. The image sensor 206 is configured to receive light from the light source unit 202 through a bandpass filter that substantially matches the emission wavelength of the light source unit 202. Accordingly, light other than the light emission wavelength of the light source unit 202 can be removed and received, so that the amount of light from the light source unit 202 received by the image sensor 206 is relatively large with respect to disturbance light. As a result, light from the light source unit 202 can be distinguished from disturbance light even if the light source unit 202 does not have a large light emission amount.

ただし、本実施形態においては、撮像画像データから、フロントガラス105上の雨滴203を検出するだけでなく、先行車両や対向車両の検出や白線の検出も行う。そのため、撮像画像全体について光源部202が照射する赤外波長光以外の波長帯を除去してしまうと、先行車両や対向車両の検出や白線の検出に必要な波長帯の光を画像センサ206で受光できず、これらの検出に支障をきたす。そこで、本実施形態では、撮像画像データの画像領域を、フロントガラス105上の雨滴203を検出するための雨滴検出用画像領域と、先行車両や対向車両の検出や白線の検出を行うための車両検出用画像領域とに区分し、雨滴検出用画像領域に対応する部分についてのみ光源部202が照射する赤外波長光以外の波長帯を除去するフィルタを、光学フィルタ205に配置している。   However, in the present embodiment, not only the raindrop 203 on the windshield 105 is detected from the captured image data, but also the preceding vehicle and the oncoming vehicle and the white line are detected. Therefore, if the wavelength band other than the infrared wavelength light emitted by the light source unit 202 is removed from the entire captured image, the image sensor 206 transmits light in the wavelength band necessary for detection of the preceding vehicle and the oncoming vehicle and detection of the white line. The light cannot be received, and this hinders detection. Therefore, in the present embodiment, the image area of the captured image data, the raindrop detection image area for detecting the raindrop 203 on the windshield 105, the vehicle for detecting the preceding vehicle and the oncoming vehicle and the white line are detected. A filter that removes a wavelength band other than the infrared wavelength light irradiated by the light source unit 202 only on a portion corresponding to the raindrop detection image region is arranged in the optical filter 205.

図9は、光学フィルタ205に設けられる前段フィルタ210の正面図である。
図10は、撮像画像データの画像例を示す説明図である。
本実施形態の光学フィルタ205は、前段フィルタ210と後段フィルタ220とを光透過方向に重ね合わせた構造となっている。前段フィルタ210は、図9に示すように、車両検出用画像領域213である撮像画像上部2/3に対応する箇所に配置される赤外光カットフィルタ領域211と、雨滴検出用画像領域214である撮像画像下部1/3に対応する箇所に配置される赤外光透過フィルタ領域212とに、領域分割されている。赤外光透過フィルタ領域212には、図7に示したカットフィルタや図8に示したバンドパスフィルタを用いる。
FIG. 9 is a front view of the front-stage filter 210 provided in the optical filter 205.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of captured image data.
The optical filter 205 of the present embodiment has a structure in which a front-stage filter 210 and a rear-stage filter 220 are overlapped in the light transmission direction. As shown in FIG. 9, the front-stage filter 210 includes an infrared light cut filter region 211 and a raindrop detection image region 214 that are arranged at locations corresponding to the upper two-third captured image that is the vehicle detection image region 213. The region is divided into an infrared light transmission filter region 212 arranged at a position corresponding to a lower one third of a captured image. For the infrared light transmission filter region 212, the cut filter shown in FIG. 7 or the bandpass filter shown in FIG. 8 is used.

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画像は、主に撮像画像中央部から上部に存在することが多く、撮像画像下部には自車両前方の直近路面の画像が存在するのが通常である。よって、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識別に必要な情報は撮像画像上部に集中しており、その識別において撮像画像下部の情報はあまり重要でない。よって、単一の撮像画像データから、対向車両や先行車両あるいは白線の検出と雨滴の検出とを両立して行う場合には、図10に示すように、撮像画像下部を雨滴検出用画像領域214とし、残りの撮像画像上部を車両検出用画像領域213とし、これに対応して前段フィルタ210を領域分割するのが好適である。   The headlamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the white line image are often present mainly from the center to the upper part of the captured image, and there is usually an image of the nearest road surface in front of the host vehicle at the lower part of the captured image. It is. Therefore, the information necessary for identifying the head lamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the white line is concentrated on the upper portion of the captured image, and the information on the lower portion of the captured image is not so important in the identification. Therefore, when both oncoming vehicle and preceding vehicle or white line detection and raindrop detection are performed simultaneously from a single captured image data, the lower portion of the captured image is displayed in the raindrop detection image area 214 as shown in FIG. It is preferable that the upper portion of the remaining captured image is the vehicle detection image region 213 and the pre-filter 210 is divided into regions corresponding to this.

なお、本実施形態では、撮像画像中における車両検出用画像領域213の下部に雨滴検出用画像領域214を設けた例であるが、車両検出用画像領域213の上部に雨滴検出用画像領域214を設けたり、車両検出用画像領域213の上部と下部の両方に雨滴検出用画像領域214を設けたりしてもよい。   In this embodiment, the raindrop detection image area 214 is provided below the vehicle detection image area 213 in the captured image. However, the raindrop detection image area 214 is provided above the vehicle detection image area 213. Alternatively, the raindrop detection image area 214 may be provided both above and below the vehicle detection image area 213.

撮像部200の撮像方向を下方へ傾けていくと、撮像領域内の下部に自車両のボンネット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などが外乱光となり、これが撮像画像データに含まれることで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誤識別の原因となる。このような場合でも、本実施形態では、撮像画像下部に対応する箇所に図7に示したカットフィルタや図8に示したバンドパスフィルタが配置されているので、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などの外乱光が除去される。よって、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識別精度が向上する。   When the imaging direction of the imaging unit 200 is tilted downward, the hood of the host vehicle may enter the lower part of the imaging area. In this case, sunlight reflected by the bonnet of the host vehicle or the tail lamp of the preceding vehicle becomes disturbance light, which is included in the captured image data, which may cause misidentification of the head lamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the white line. Become. Even in such a case, in the present embodiment, the cut filter shown in FIG. 7 and the bandpass filter shown in FIG. Disturbance light such as the tail lamp of the vehicle is removed. Therefore, the head lamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the white line identification accuracy are improved.

なお、本実施形態では、撮像レンズ204の特性により、撮像領域内の光景と画像センサ206上の像とでは天地が逆になる。よって、撮像画像下部を雨滴検出用画像領域214とする場合には、光学フィルタ205の前段フィルタ210の上部を図7に示したカットフィルタや図8に示したバンドパスフィルタで構成することになる。   In this embodiment, due to the characteristics of the imaging lens 204, the scene in the imaging area and the image on the image sensor 206 are upside down. Therefore, when the lower portion of the captured image is used as the raindrop detection image region 214, the upper portion of the upstream filter 210 of the optical filter 205 is configured by the cut filter shown in FIG. 7 or the bandpass filter shown in FIG. .

ここで、先行車両を検出する際には、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、また街灯などの外乱光も多く存在するため、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。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。そこで、本実施形態では、後述するように、光学フィルタ205の後段フィルタ220に、テールランプの色に合わせた赤色フィルタあるいはシアンフィルタ(テールランプの色の波長帯のみを透過させるフィルタ)を配置し、赤色光の受光量を検知できるようにしている。   Here, when the preceding vehicle is detected, the preceding vehicle is detected by identifying the tail lamp on the captured image. However, the tail lamp has a smaller amount of light compared to the headlamp of the oncoming vehicle, and disturbance such as street lights. Since there is a lot of light, it is difficult to detect the tail lamp with high accuracy only from mere luminance data. 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. Therefore, in this embodiment, as will be described later, a red filter or a cyan filter (a filter that transmits only the wavelength band of the tail lamp color) that matches the color of the tail lamp is disposed in the subsequent filter 220 of the optical filter 205, and the red color. The amount of light received can be detected.

ただし、本実施形態の画像センサ206を構成する各受光素子は、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206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ってしまう。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。そこで、本実施形態では、光学フィルタ205の前段フィルタ210において、車両検出用画像領域213に対応する箇所を赤外光カットフィルタ領域211としている。これにより、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が除外されるので、テールランプの識別精度が向上する。   However, since each light receiving element constituting the image sensor 206 of the present embodiment has sensitivity to light in the infrared wavelength band, it is obtained when the image sensor 206 receives light including the infrared wavelength band. The captured image becomes reddish as a whole. As a result, it may be difficult to identify the red image portion corresponding to the tail lamp. Therefore, in the present embodiment, the portion corresponding to the vehicle detection image region 213 in the upstream filter 210 of the optical filter 205 is the infrared light cut filter region 211. Thereby, since the infrared wavelength band is excluded from the captured image data portion used for identifying the tail lamp, the identification accuracy of the tail lamp is improved.

図11は、光学フィルタ205と画像センサ206とを光透過方向に対して直交する方向から見たときの模式拡大図である。
画像センサ206は、上述したようにCCDやCMOSなどを用いたイメージセンサであり、その受光素子にはフォトダイオード206Aを用いている。フォトダイオード206Aは、画素ごとに2次元的にアレイ配置されており、フォトダイオード206Aの集光効率を上げるために、各フォトダイオード206Aの入射側にはマイクロレンズ206Bが設けられている。この画像センサ206がワイヤボンディングなどの手法によりPWB(printed wiring board)に接合されてセンサ基板207が形成されている。
FIG. 11 is a schematic enlarged view when the optical filter 205 and the image sensor 206 are viewed from a direction orthogonal to the light transmission direction.
As described above, the image sensor 206 is an image sensor using a CCD, a CMOS, or the like, and a photodiode 206A is used as a light receiving element thereof. The photodiodes 206A are two-dimensionally arranged for each pixel, and a microlens 206B is provided on the incident side of each photodiode 206A in order to increase the light collection efficiency of the photodiode 206A. The image sensor 206 is bonded to a PWB (printed wiring board) by a technique such as wire bonding to form a sensor substrate 207.

画像センサ206のマイクロレンズ206B側の面には、光学フィルタ205が近接配置されている。光学フィルタ205の後段フィルタ220は、図11に示すように、透明なフィルタ基板221上に偏光フィルタ層222と分光フィルタ層223を順次形成して積層構造としたものである。偏光フィルタ層222と分光フィルタ層223は、いずれも、画像センサ206上における1つのフォトダイオード206Aに対応するように領域分割されている。   An optical filter 205 is disposed close to the surface of the image sensor 206 on the micro lens 206B side. As shown in FIG. 11, the post filter 220 of the optical filter 205 has a laminated structure in which a polarizing filter layer 222 and a spectral filter layer 223 are sequentially formed on a transparent filter substrate 221. Each of the polarizing filter layer 222 and the spectral filter layer 223 is divided into regions corresponding to one photodiode 206A on the image sensor 206.

光学フィルタ205と画像センサ206との間に空隙がある構成としてもよいが、光学フィルタ205を画像センサ206に密着させる構成とした方が、光学フィルタ205の偏光フィルタ層222と分光フィルタ層223の各領域の境界と画像センサ206上のフォトダイオード206A間の境界とを一致させやすくなる。光学フィルタ205と画像センサ206は、例えば、UV接着剤で接合してもよいし、撮像に用いる有効画素範囲外でスペーサにより支持した状態で有効画素外の四辺領域をUV接着や熱圧着してもよい。   A configuration may be adopted in which there is a gap between the optical filter 205 and the image sensor 206, but the configuration in which the optical filter 205 is in close contact with the image sensor 206 is different from the polarization filter layer 222 and the spectral filter layer 223 of the optical filter 205. It becomes easy to make the boundary of each area | region and the boundary between photodiode 206A on the image sensor 206 correspond. The optical filter 205 and the image sensor 206 may be bonded with, for example, a UV adhesive, or UV bonding or thermocompression bonding is performed on the four side areas outside the effective pixel while being supported by the spacer outside the effective pixel range used for imaging. Also good.

図12は、本実施形態に係る光学フィルタ205の偏光フィルタ層222と分光フィルタ層223の領域分割パターンを示す説明図である。
偏光フィルタ層222と分光フィルタ層223は、それぞれ、第1領域及び第2領域という2種類の領域が、画像センサ206上の1つのフォトダイオード206Aに対応して配置されたものである。これにより、画像センサ206上の各フォトダイオード206Aによって受光される受光量は、受光する光が透過した偏光フィルタ層222と分光フィルタ層223の領域の種類に応じて、偏光情報や分光情報等として取得することができる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a region division pattern of the polarizing filter layer 222 and the spectral filter layer 223 of the optical filter 205 according to the present embodiment.
In the polarizing filter layer 222 and the spectral filter layer 223, two types of regions, a first region and a second region, are arranged corresponding to one photodiode 206A on the image sensor 206, respectively. As a result, the amount of light received by each photodiode 206A on the image sensor 206 is determined as polarization information, spectral information, or the like depending on the types of regions of the polarizing filter layer 222 and the spectral filter layer 223 through which the received light is transmitted. Can be acquired.

なお、本実施形態では、画像センサ206はモノクロ画像用の撮像素子を前提にして説明するが、画像センサ206をカラー用撮像素子で構成してもよい。カラー用撮像素子で構成する場合、カラー用撮像素子の各撮像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222と分光フィルタ層223の各領域の光透過特性を調整してやればよい。   In the present embodiment, the image sensor 206 is described on the assumption of an image sensor for monochrome images, but the image sensor 206 may be configured with a color image sensor. In the case of the color image sensor, the light transmission characteristics of the polarizing filter layer 222 and the spectral filter layer 223 may be adjusted according to the characteristics of the color filter attached to each image pickup pixel of the color image sensor.

ここで、本実施形態における光学フィルタ205の一例について説明する。
図13は、本実施形態における光学フィルタ205の層構成を模式的に示す断面図である。
本実施形態における光学フィルタ205の後段フィルタ220は、車両検出用画像領域213に対応する車両検出用フィルタ部220Aと、雨滴検出用画像領域214に対応する雨滴検出用フィルタ部220Bとで、その層構成が異なっている。具体的には、車両検出用フィルタ部220Aは分光フィルタ層223を備えているのに対し、雨滴検出用フィルタ部220Bは分光フィルタ層223を備えていない。また、車両検出用フィルタ部220Aと雨滴検出用フィルタ部220Bとでは、その偏光フィルタ層222,225の構成が異なっている。
Here, an example of the optical filter 205 in the present embodiment will be described.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the layer configuration of the optical filter 205 in the present embodiment.
The post filter 220 of the optical filter 205 in the present embodiment includes a vehicle detection filter unit 220A corresponding to the vehicle detection image region 213 and a raindrop detection filter unit 220B corresponding to the raindrop detection image region 214, and the layers thereof. The configuration is different. Specifically, the vehicle detection filter unit 220 </ b> A includes the spectral filter layer 223, while the raindrop detection filter unit 220 </ b> B does not include the spectral filter layer 223. Further, the configuration of the polarizing filter layers 222 and 225 is different between the vehicle detection filter unit 220A and the raindrop detection filter unit 220B.

図14は、本実施形態における光学フィルタ205の車両検出用フィルタ部220Aを透過して画像センサ206上の各フォトダイオード206Aで受光される受光量に対応した情報(各撮像画素の情報)の内容を示す説明図である。
図15(a)は、図14に示す符号A−Aで切断した光学フィルタ205の車両検出用フィルタ部220A及び画像センサ206を模式的に表した断面図である。
図15(b)は、図14に示す符号B−Bで切断した光学フィルタ205の車両検出用フィルタ部220A及び画像センサ206を模式的に表した断面図である。
FIG. 14 shows the contents of information (information about each imaging pixel) corresponding to the amount of light received by each photodiode 206A on the image sensor 206 through the vehicle detection filter 220A of the optical filter 205 in this embodiment. It is explanatory drawing which shows.
FIG. 15A is a cross-sectional view schematically showing the vehicle detection filter unit 220A and the image sensor 206 of the optical filter 205 cut along the line AA shown in FIG.
FIG. 15B is a cross-sectional view schematically showing the vehicle detection filter unit 220A and the image sensor 206 of the optical filter 205 cut along the line BB shown in FIG.

本実施形態における光学フィルタ205の車両検出用フィルタ部220Aは、図15(a)及び(b)に示すように、透明なフィルタ基板221の上に偏光フィルタ層222を形成した後、その上に分光フィルタ層223を形成して積層構造としたものである。そして、偏光フィルタ層222は、ワイヤーグリッド構造を有するものであり、その積層方向上面(図15中下側面)は凹凸面となる。このような凹凸面上にそのまま分光フィルタ層223を形成しようとすると、分光フィルタ層223がその凹凸面に沿って形成され、分光フィルタ層223の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、本実施形態の光学フィルタ205は、偏光フィルタ層222の積層方向上面側を充填材で充填して平坦化した後、その上に分光フィルタ層223を形成している。   As shown in FIGS. 15A and 15B, the vehicle detection filter unit 220 </ b> A of the optical filter 205 in the present embodiment is formed on a polarizing filter layer 222 on a transparent filter substrate 221, and then on it. The spectral filter layer 223 is formed to have a laminated structure. The polarizing filter layer 222 has a wire grid structure, and the upper surface in the stacking direction (the lower side surface in FIG. 15) is an uneven surface. If an attempt is made to form the spectral filter layer 223 directly on such an uneven surface, the spectral filter layer 223 is formed along the uneven surface, resulting in uneven thickness of the spectral filter layer 223 and obtaining the original spectral performance. There may not be. Therefore, in the optical filter 205 of the present embodiment, the upper surface side in the stacking direction of the polarizing filter layer 222 is filled with a filler and planarized, and then the spectral filter layer 223 is formed thereon.

充填材としては、この充填材によって凹凸面が平坦化される偏光フィルタ層222の機能を妨げない材料であればよいので、本実施形態では偏光機能を有しない材料のものを用いる。また、充填材による平坦化処理は、例えば、スピンオングラス法によって充填材を塗布する方法が好適に採用できるが、これに限られるものではない。   As the filler, any material that does not hinder the function of the polarizing filter layer 222 whose uneven surface is flattened by the filler may be used. In this embodiment, a material having no polarization function is used. In addition, as the planarization treatment with the filler, for example, a method of applying the filler by a spin-on-glass method can be suitably employed, but the present invention is not limited to this.

本実施形態において、偏光フィルタ層222の第1領域は、画像センサ206の撮像画素の縦列(鉛直方向)に平行に振動する鉛直偏光成分のみを選択して透過させる鉛直偏光領域であり、偏光フィルタ層222の第2領域は、画像センサ206の撮像画素の横列(水平方向)に平行に振動する水平偏光成分のみを選択して透過させる水平偏光領域である。
また、分光フィルタ層223の第1領域は、偏光フィルタ層222を透過可能な使用波長帯域に含まれる赤色波長帯(特定波長帯)の光のみを選択して透過させる赤色分光領域であり、分光フィルタ層223の第2領域は、波長選択を行わずに光を透過させる非分光領域である。そして、本実施形態においては、図14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つの撮像画素(符号a、b、e、fの4撮像画素)によって撮像画像データの1画像画素が構成される。
In the present embodiment, the first region of the polarization filter layer 222 is a vertical polarization region that selectively transmits only the vertical polarization component that vibrates in parallel with the column (vertical direction) of the imaging pixels of the image sensor 206, and the polarization filter The second region of the layer 222 is a horizontal polarization region that selects and transmits only the horizontal polarization component that vibrates parallel to the row (horizontal direction) of the imaging pixels of the image sensor 206.
The first region of the spectral filter layer 223 is a red spectral region that selectively transmits only light in the red wavelength band (specific wavelength band) included in the usable wavelength band that can be transmitted through the polarizing filter layer 222. The second region of the filter layer 223 is a non-spectral region that transmits light without performing wavelength selection. In the present embodiment, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 14, imaged image data is obtained by a total of four imaging pixels (4 imaging pixels of reference symbols a, b, e, and f) adjacent to each other in two vertical and two horizontal directions. 1 image pixel is formed.

図14に示す撮像画素aでは、光学フィルタ205の偏光フィルタ層222における鉛直偏光領域(第1領域)と分光フィルタ層223の赤色分光領域(第1領域)を透過した光が受光される。したがって、撮像画素aは、鉛直偏光成分(図14中符号Pで示す。)の赤色波長帯(図14中符号Rで示す。)の光P/Rを受光することになる。
また、図14に示す撮像画素bでは、光学フィルタ205の偏光フィルタ層222における鉛直偏光領域(第1領域)と分光フィルタ層223の非分光領域(第2領域)を透過した光が受光される。したがって、撮像画素bは、鉛直偏光成分Pにおける非分光(図14中符号Cで示す。)の光P/Cを受光することになる。
また、図14に示す撮像画素eでは、光学フィルタ205の偏光フィルタ層222における水平偏光領域(第2領域)と分光フィルタ層223の非分光領域(第2領域)を透過した光が受光される。したがって、撮像画素eは、水平偏光成分(図14中符号Sで示す。)における非分光Cの光S/Cを受光することになる。
図14に示す撮像画素fでは、光学フィルタ205の偏光フィルタ層222における鉛直偏光領域(第1領域)と分光フィルタ層223の赤色分光領域(第1領域)を透過した光が受光される。したがって、撮像画素fは、撮像画素aと同様、鉛直偏光成分Pにおける赤色波長帯Rの光P/Rを受光することになる。
In the imaging pixel a shown in FIG. 14, light that has passed through the vertical polarization region (first region) in the polarization filter layer 222 of the optical filter 205 and the red spectral region (first region) of the spectral filter layer 223 is received. Therefore, the imaging pixel a receives light P / R in the red wavelength band (indicated by symbol R in FIG. 14) of the vertically polarized component (indicated by symbol P in FIG. 14).
In addition, in the imaging pixel b illustrated in FIG. 14, light transmitted through the vertical polarization region (first region) in the polarization filter layer 222 of the optical filter 205 and the non-spectral region (second region) of the spectral filter layer 223 is received. . Therefore, the imaging pixel b receives light P / C of non-spectral (indicated by symbol C in FIG. 14) in the vertical polarization component P.
In addition, in the imaging pixel e illustrated in FIG. 14, light that has passed through the horizontal polarization region (second region) of the polarization filter layer 222 of the optical filter 205 and the non-spectral region (second region) of the spectral filter layer 223 is received. . Therefore, the imaging pixel e receives the non-spectral C light S / C in the horizontal polarization component (indicated by symbol S in FIG. 14).
In the imaging pixel f shown in FIG. 14, light transmitted through the vertical polarization region (first region) in the polarization filter layer 222 of the optical filter 205 and the red spectral region (first region) of the spectral filter layer 223 is received. Therefore, the imaging pixel f receives the light P / R in the red wavelength band R in the vertical polarization component P, similarly to the imaging pixel a.

以上の構成により、本実施形態によれば、撮像画素aおよび撮像画素fの出力信号から赤色光の鉛直偏光成分画像についての一画像画素が得られ、撮像画素bの出力信号から非分光の鉛直偏光成分画像についての一画像画素が得られ、撮像画素eの出力信号から非分光の水平偏光成分画像についての一画像画素が得られる。よって、本実施形態によれば、一度の撮像動作により、赤色光の鉛直偏光成分画像、非分光の鉛直偏光成分画像、非分光の水平偏光成分画像という3種類の撮像画像データを得ることができる。   With the above configuration, according to the present embodiment, one image pixel for the vertical polarization component image of red light is obtained from the output signals of the imaging pixel a and the imaging pixel f, and the non-spectral vertical is obtained from the output signal of the imaging pixel b. One image pixel for the polarization component image is obtained, and one image pixel for the non-spectral horizontal polarization component image is obtained from the output signal of the imaging pixel e. Therefore, according to the present embodiment, three types of captured image data, that is, a red light vertical polarization component image, a non-spectral vertical polarization component image, and a non-spectral horizontal polarization component image, can be obtained by a single imaging operation. .

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、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、より高い解像度である赤色光の鉛直偏光成分画像を得ようとする場合、撮像画素aと撮像画素fに対応する画像画素についてはこれらの撮像画素a,fで受光した赤色光の鉛直偏光成分Pの情報をそのまま使用し、撮像画素bに対応する画像画素については、例えばその周囲を取り囲む撮像画素a,c,f,jの平均値を当該画像画素の赤色光の鉛直偏光成分の情報として使用する。
また、より高い解像度である非分光の水平偏光成分画像を得ようとする場合、撮像画素eに対応する画像画素についてはこの撮像画素eで受光した非分光の水平偏光成分Sの情報をそのまま使用し、撮像画素a,b,fに対応する画像画素については、その周囲で非分光の水平偏光成分を受光する撮像画素eや撮像画素gなどの平均値を使用したり、撮像画素eと同じ値を使用したりしてもよい。
In these captured image data, the number of image pixels is smaller than the number of captured pixels, but a generally known image interpolation technique may be used to obtain a higher resolution image. For example, when trying to obtain a vertical polarization component image of red light having a higher resolution, the vertical polarization of the red light received by the imaging pixels a and f for the imaging pixel a and the imaging pixel f. For the image pixel corresponding to the imaging pixel b using the information of the component P as it is, for example, the average value of the imaging pixels a, c, f, and j surrounding the periphery is used as information on the vertical polarization component of the red light of the image pixel. Use as
Further, when obtaining a non-spectral horizontal polarization component image having a higher resolution, the information of the non-spectral horizontal polarization component S received by the imaging pixel e is used as it is for the image pixel corresponding to the imaging pixel e. For the image pixels corresponding to the imaging pixels a, b, and f, an average value of the imaging pixel e and the imaging pixel g that receives the non-spectral horizontal polarized light component around it is used, or the same as the imaging pixel e. Or a value may be used.

このようにして得られる赤色光の鉛直偏光成分画像は、例えば、テールランプの識別に使用することができる。赤色光の鉛直偏光成分画像は、水平偏光成分Sがカットされているので、路面に反射した赤色光や自車両100の室内におけるダッシュボードなどからの赤色光(映りこみ光)等のように水平偏光成分Sの強い赤色光による外乱要因が抑制された赤色画像を得ることができる。よって、赤色光の鉛直偏光成分画像をテールランプの識別に使用することで、テールランプの認識率が向上する。   The vertically polarized component image of red light obtained in this way can be used, for example, for identifying a tail lamp. Since the vertical polarization component image of the red light has the horizontal polarization component S cut off, the red light is horizontal, such as red light reflected on the road surface or red light (reflection light) from the dashboard of the vehicle 100 or the like. It is possible to obtain a red image in which a disturbance factor due to red light having a strong polarization component S is suppressed. Therefore, the recognition rate of the tail lamp is improved by using the vertical polarization component image of the red light for the identification of the tail lamp.

また、非分光の鉛直偏光成分画像は、例えば、白線や対向車両のヘッドランプの識別に使用することができる。非分光の水平偏光成分画像は、水平偏光成分Sがカットされているので、路面に反射したヘッドランプや街灯等の白色光や自車両100の室内におけるダッシュボードなどからの白色光(映りこみ光)等のように水平偏光成分Sの強い白色光による外乱要因が抑制された非分光画像を得ることができる。よって、非分光の鉛直偏光成分画像を白線や対向車両のヘッドランプの識別に使用することで、その認識率が向上する。特に、雨路において、路面を覆った水面からの反射光は水平偏光成分Sが多いことが一般に知られている。よって、非分光の鉛直偏光成分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、認識率が向上する。   The non-spectral vertical polarization component image can be used, for example, for identifying a white line or a headlamp of an oncoming vehicle. In the non-spectral horizontal polarization component image, since the horizontal polarization component S is cut off, white light such as a headlamp or a streetlight reflected on the road surface, white light from a dashboard in the interior of the vehicle 100, etc. (reflection light) A non-spectral image in which disturbance factors due to white light with a strong horizontal polarization component S are suppressed can be obtained. Therefore, the recognition rate is improved by using the non-spectral vertically polarized component image for identifying the white line and the headlamp of the oncoming vehicle. In particular, it is generally known that the reflected light from the water surface covering the road surface has a large amount of horizontal polarization component S in a rainy road. Therefore, by using the non-spectral vertical polarization component image for white line identification, it becomes possible to appropriately identify the white line under the water surface in the rainy road, and the recognition rate is improved.

また、非分光の鉛直偏光成分画像と非分光の水平偏光成分画像との間で各画素値を比較した指標値を画素値とした比較画像を用いれば、後述するように、撮像領域内の金属物体、路面の乾湿状態、撮像領域内の立体物、雨路における白線の高精度な識別が可能となる。ここで用いる比較画像としては、例えば、非分光の鉛直偏光成分画像と非分光の水平偏光成分画像との間の画素値の差分値を画素値とした差分画像、これらの画像間の画素値の比率を画素値とした比率画像、あるいは、これらの画像間の画素値の合計に対するこれらの画像間の画素値の差分値の比率(差分偏光度)を画素値とした差分偏光度画像などを使用することができる。   In addition, if a comparison image using pixel values as index values obtained by comparing pixel values between a non-spectral vertical polarization component image and a non-spectral horizontal polarization component image is used, as described later, the metal in the imaging region It is possible to accurately identify an object, a wet and dry state of a road surface, a three-dimensional object in an imaging region, and a white line on a rainy road. As a comparison image used here, for example, a difference image in which a pixel value is a difference value between a non-spectral vertical polarization component image and a non-spectral horizontal polarization component image, or a pixel value between these images. Use a ratio image with the ratio as the pixel value, or a differential polarization degree image with the ratio of the difference value of the pixel values between these images to the sum of the pixel values between these images (difference polarization degree) as the pixel value can do.

図16は、本実施形態における光学フィルタ205の雨滴検出用フィルタ部220Bを透過して画像センサ206上の各フォトダイオード206Aで受光される受光量に対応した情報(各撮像画素の情報)の内容を示す説明図である。
図17(a)は、図16に示す符号A−Aで切断した光学フィルタ205の雨滴検出用フィルタ部220B及び画像センサ206を模式的に表した断面図である。
図17(b)は、図16に示す符号B−Bで切断した光学フィルタ205の雨滴検出用フィルタ部220B及び画像センサ206を模式的に表した断面図である。
FIG. 16 shows the contents of information (information about each imaging pixel) corresponding to the amount of light received by each photodiode 206A on the image sensor 206 through the raindrop detection filter unit 220B of the optical filter 205 in the present embodiment. It is explanatory drawing which shows.
FIG. 17A is a cross-sectional view schematically showing the raindrop detection filter unit 220B and the image sensor 206 of the optical filter 205 cut along the line AA shown in FIG.
FIG. 17B is a cross-sectional view schematically showing the raindrop detection filter unit 220B and the image sensor 206 of the optical filter 205 cut along the line BB shown in FIG.

本実施形態における光学フィルタ205の雨滴検出用フィルタ部220Bは、図17(a)及び(b)に示すように、前記車両検出用フィルタ部220Aと共通のフィルタ基板221の上にワイヤーグリッド構造の偏光フィルタ層225が形成されている。この偏光フィルタ層225は、前記車両検出用フィルタ部220Aの偏光フィルタ層222とともに、積層方向上面側が充填材によって充填されて平坦化されている。ただし、雨滴検出用フィルタ部220Bは、前記車両検出用フィルタ部220Aとは異なり、分光フィルタ層223は積層されていない。   As shown in FIGS. 17A and 17B, the raindrop detection filter portion 220B of the optical filter 205 in this embodiment has a wire grid structure on the filter substrate 221 common to the vehicle detection filter portion 220A. A polarizing filter layer 225 is formed. Along with the polarizing filter layer 222 of the vehicle detection filter unit 220A, the polarizing filter layer 225 is flattened by filling the upper surface side in the stacking direction with a filler. However, unlike the vehicle detection filter unit 220A, the raindrop detection filter unit 220B has no spectral filter layer 223 laminated thereon.

本実施形態においては、自車両100の室内側の風景がフロントガラス105の内壁面に映り込むことがある。この映り込みは、フロントガラス105の内壁面で正反射した光によるものである。この映り込みは、正反射光であるのでその光強度が比較的大きい外乱光である。よって、この映り込みが雨滴と一緒に雨滴検出用画像領域214に映し出されると、雨滴の検出精度が低下する。また、光源部202からの光がフロントガラス105の内壁面で正反射した正反射光も、雨滴と一緒に雨滴検出用画像領域214に映し出されると、外乱光となって雨滴の検出精度を低下させる。   In the present embodiment, the indoor landscape of the host vehicle 100 may be reflected on the inner wall surface of the windshield 105. This reflection is due to the light regularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105. Since this reflection is specular reflection light, it is disturbance light having a relatively high light intensity. Therefore, if this reflection is projected on the raindrop detection image area 214 together with the raindrop, the raindrop detection accuracy is lowered. In addition, specularly reflected light, which is specularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105, is also reflected in the raindrop detection image area 214 together with raindrops, resulting in disturbance light that reduces raindrop detection accuracy. Let

このような雨滴の検出精度を低下させる外乱光は、フロントガラス105の内壁面で正反射した正反射光であるので、その偏光成分のほとんどは光源入射面に対して偏光方向が垂直な偏光成分、すなわち、画像センサ206の撮像画素の横列(水平方向)に平行に振動する水平偏光成分Sである。そこで、本実施形態の光学フィルタ205の雨滴検出用フィルタ部220Bにおける偏光フィルタ層225は、フロントガラス105に向かう光源部202からの光の光軸と撮像レンズ204の光軸とを含む仮想面(光源入射面)に対して偏光方向が平行である偏光成分、すなわち、画像センサ206の撮像画素の縦列(鉛直方向)に平行に振動する鉛直偏光成分Pのみを透過するように透過軸が設定されている。   The disturbance light that reduces the detection accuracy of raindrops is specularly reflected light that is specularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105, so that most of the polarization component is a polarization component whose polarization direction is perpendicular to the light source incident surface. That is, it is the horizontal polarization component S that vibrates in parallel with the row (horizontal direction) of the imaging pixels of the image sensor 206. Therefore, the polarizing filter layer 225 in the raindrop detection filter unit 220B of the optical filter 205 of the present embodiment has a virtual surface (including the optical axis of the light from the light source unit 202 toward the windshield 105 and the optical axis of the imaging lens 204). The transmission axis is set so as to transmit only the polarization component whose polarization direction is parallel to the light source incident surface), that is, the vertical polarization component P that vibrates parallel to the column (vertical direction) of the imaging pixels of the image sensor 206. ing.

これにより、雨滴検出用フィルタ部220Bの偏光フィルタ層225を透過する光は、鉛直偏光成分Pのみとなり、フロントガラス105の内壁面の映り込みや、フロントガラス105の内壁面で正反射した光源部202からの正反射光などの外乱光の大部分を占める水平偏光成分Sをカットすることができる。その結果、雨滴検出用画像領域214は、外乱光による影響の少ない鉛直偏光成分Pによる鉛直偏光画像となり、その雨滴検出用画像領域214の撮像画像データに基づく雨滴の検出精度が向上する。   As a result, the light transmitted through the polarizing filter layer 225 of the raindrop detection filter unit 220B is only the vertical polarization component P, and the light source unit is reflected on the inner wall surface of the windshield 105 or regularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105. The horizontally polarized component S occupying most of disturbance light such as specularly reflected light from 202 can be cut. As a result, the raindrop detection image area 214 becomes a vertically polarized image based on the vertical polarization component P, which is less affected by disturbance light, and the raindrop detection accuracy based on the captured image data of the raindrop detection image area 214 is improved.

本実施形態では、前段フィルタ210を構成する赤外光カットフィルタ領域211と赤外光透過フィルタ領域212とが、それぞれ層構成の異なる多層膜によって形成されている。このような前段フィルタ210の製造方法としては、赤外光カットフィルタ領域211の部分をマスクで隠しながら赤外光透過フィルタ領域212の部分を真空蒸着などにより成膜した後、今度は赤外光透過フィルタ領域212の部分をマスクで隠しながら赤外光カットフィルタ領域211の部分を真空蒸着などにより成膜するという方法が挙げられる。   In the present embodiment, the infrared light cut filter region 211 and the infrared light transmission filter region 212 constituting the pre-stage filter 210 are each formed of multilayer films having different layer configurations. As a manufacturing method of such a pre-stage filter 210, after the infrared light transmission filter region 212 is formed by vacuum deposition or the like while concealing the infrared light cut filter region 211 with a mask, this time, infrared light is filtered. There is a method in which the part of the infrared light cut filter region 211 is formed by vacuum deposition or the like while the part of the transmission filter region 212 is hidden with a mask.

また、本実施形態において、車両検出用フィルタ部220Aの偏光フィルタ層222と、雨滴検出用フィルタ部220Bの偏光フィルタ層225とは、いずれも、2次元方向に領域分割されたワイヤーグリッド構造であるが、前者の偏光フィルタ層222は透過軸が互いに直交する2種類の領域(鉛直偏光領域及び水平偏光領域)が撮像画素単位で領域分割されたものであり、後者の偏光フィルタ層225は鉛直偏光成分Pのみを透過させる透過軸をもつ1種類の領域が撮像画素単位で領域分割されたものである。このような異なる構成をもつ偏光フィルタ層222,225を同一のフィルタ基板221上に形成する場合、例えば、ワイヤーグリッド構造の金属ワイヤーのパターニングを行うテンプレート(型に相当するもの)の溝方向の調整により、各領域の金属ワイヤーの長手方向の調整は容易である。   In the present embodiment, both the polarizing filter layer 222 of the vehicle detection filter unit 220A and the polarizing filter layer 225 of the raindrop detection filter unit 220B have a wire grid structure in which regions are divided in a two-dimensional direction. However, the former polarizing filter layer 222 is obtained by dividing two types of regions (vertical polarizing region and horizontal polarizing region) whose transmission axes are orthogonal to each other, and the latter polarizing filter layer 225 is vertically polarized. One type of region having a transmission axis that transmits only the component P is divided into regions for each imaging pixel. When the polarizing filter layers 222 and 225 having such different configurations are formed on the same filter substrate 221, for example, adjustment of the groove direction of a template (corresponding to a mold) for patterning a metal wire having a wire grid structure Therefore, adjustment of the longitudinal direction of the metal wire in each region is easy.

なお、本実施形態では、赤外光カットフィルタ領域211を光学フィルタ205に設けず、例えば、撮像レンズ204に赤外光カットフィルタ領域211を設けてもよい。この場合、光学フィルタ205の作製が容易となる。
また、赤外光カットフィルタ領域211に代えて、後段フィルタ220の雨滴検出用フィルタ部220Bに鉛直偏光成分Pのみを透過させる分光フィルタ層を形成してもよい。この場合、前段フィルタ210には赤外光カットフィルタ領域211を形成する必要はない。
また、偏光フィルタ層は、必ずしも設ける必要はない。
また、本実施形態の光学フィルタ205は、図14に示したように領域分割された偏光フィルタ層222及び分光フィルタ層223を有する後段フィルタ220が、前段フィルタ210よりも画像センサ206側に設けられているが、前段フィルタ210を後段フィルタ220よりも画像センサ206側に設けてもよい。
In the present embodiment, the infrared light cut filter region 211 may not be provided in the optical filter 205, and the infrared light cut filter region 211 may be provided in the imaging lens 204, for example. In this case, the optical filter 205 can be easily manufactured.
Further, instead of the infrared light cut filter region 211, a spectral filter layer that transmits only the vertical polarization component P may be formed in the raindrop detection filter unit 220B of the post-stage filter 220. In this case, it is not necessary to form the infrared light cut filter region 211 in the upstream filter 210.
Further, the polarizing filter layer is not necessarily provided.
Further, in the optical filter 205 of the present embodiment, a rear-stage filter 220 having a polarizing filter layer 222 and a spectral filter layer 223 divided into regions as shown in FIG. 14 is provided on the image sensor 206 side with respect to the front-stage filter 210. However, the front-stage filter 210 may be provided closer to the image sensor 206 than the rear-stage filter 220.

〔ヘッドランプの配光制御〕
以下、本実施形態におけるヘッドランプの配光制御について説明する。
本実施形態におけるヘッドランプの配光制御は、撮像部200で撮像された撮像画像データを解析して車両のテールランプとヘッドランプを識別し、識別したテールランプから先行車両を検出するとともに、識別したヘッドランプから対向車両を検出する。そして、先行車両や対向車両の運転者の目に自車両100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100の運転者の視界確保を実現できるように、ヘッドランプ104のハイビームおよびロービームの切り替えを制御したり、ヘッドランプ104の部分的な遮光制御を行ったりする。
[Light distribution control of headlamps]
Hereinafter, the light distribution control of the headlamp in the present embodiment will be described.
In the light distribution control of the headlamp in the present embodiment, the captured image data captured by the imaging unit 200 is analyzed to identify the tail lamp and head lamp of the vehicle, the preceding vehicle is detected from the identified tail lamp, and the identified head The oncoming vehicle is detected from the ramp. Then, the driver of the host vehicle 100 can be prevented from being dazzled by avoiding the strong light from the headlamp of the host vehicle 100 entering the eyes of the driver of the preceding vehicle or the oncoming vehicle, and the driver's view of the host vehicle 100 is secured. In order to realize the above, the switching of the high beam and the low beam of the headlamp 104 is controlled, or partial light shielding control of the headlamp 104 is performed.

本実施形態のヘッドランプ配光制御では、撮像ユニット101から取得することができる情報のうち、撮像領域内の各地点(光源体)から発せられる光の強さ(明るさ情報)、ヘッドランプやテールランプなどの光源体(他車両)と自車両との距離(距離情報)、各光源体から発せられる光の赤色成分と白色成分(非分光)との比較による分光情報、白色成分の水平偏光成分と鉛直偏光成分との比較による偏光情報、水平偏光成分がカットされた白色成分の鉛直偏光成分情報、水平偏光成分がカットされた赤色成分の鉛直偏光成分情報を用いる。   In the headlamp light distribution control of the present embodiment, among the information that can be acquired from the imaging unit 101, the intensity (brightness information) of light emitted from each point (light source body) in the imaging region, the headlamp, The distance (distance information) between the light source body (other vehicle) such as the tail lamp and the own vehicle, the spectral information by comparing the red component and the white component (non-spectral) of the light emitted from each light source body, the horizontal polarization component of the white component Information of a white component with a horizontal polarization component cut off, and vertical polarization component information of a red component with a horizontal polarization component cut off are used.

明るさ情報について説明すると、夜間に、先行車両や対向車両が自車両から同じ距離に存在する場合、撮像部200によってそれらの先行車両及び対向車両を撮像すると、撮像画像データ上では検出対象物の1つである対向車両のヘッドランプが最も明るく映し出され、検出対象物の1つである先行車両のテールランプはそれよりも暗く映し出される。また、リフレクタが撮像画像データに映し出されている場合、リフレクタは自ら発光する光源ではなく、自車両のヘッドランプを反射することによって明るく映し出されるものに過ぎないので、先行車両のテールランプよりもさらに暗くなる。一方、対向車両のヘッドランプ、先行車両のテールランプ及びリフレクタからの光は、距離が遠くなるにつれて、それを受光する画像センサ206上ではだんだん暗く観測される。よって、撮像画像データから得られる明るさ(輝度情報)を用いることで 2種類の検出対象物(ヘッドランプとテールランプ)及びリフレクタの一次的な識別が可能である。   The brightness information will be described. When the preceding vehicle and the oncoming vehicle are present at the same distance from the own vehicle at night, when the preceding vehicle and the oncoming vehicle are imaged by the imaging unit 200, the detected object is detected on the captured image data. One headlamp of the oncoming vehicle is projected brightest, and the tail lamp of the preceding vehicle, which is one of the detection objects, is projected darker than that. In addition, when the reflector is displayed in the captured image data, the reflector is not a light source that emits light by itself, but merely a bright image that is reflected by reflecting the headlamp of the host vehicle, so that it is darker than the tail lamp of the preceding vehicle. Become. On the other hand, the light from the headlamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the reflector is gradually observed on the image sensor 206 that receives the light as the distance increases. Therefore, by using the brightness (luminance information) obtained from the captured image data, primary identification of the two types of detection objects (head lamp and tail lamp) and the reflector is possible.

また、距離情報について説明すると、ヘッドランプやテールランプは、そのほとんどが左右一対のペアランプの構成であるため、この構成の特徴を利用してヘッドランプやテールランプ(すなわち他車両)と自車両との距離を求めることが可能である。ペアとなる左右一対のランプは、撮像部200が撮像した撮像画像データ上では、互いに近接して同じ高さ方向位置に映し出され、当該ランプを映し出すランプ画像領域の広さはほぼ同じで、かつ、当該ランプ画像領域の形状もほぼ同じである。よって、これらの特徴を条件とすれば、その条件を満たすランプ画像領域同士をペアランプであると識別できる。なお、遠距離になるとペアランプを構成する左右のランプを区別して認識できなくなり、単一ランプとして認識される。   Further, the distance information will be described. Most headlamps and tail lamps have a pair of left and right pair lamps. Therefore, the distance between the headlamps and tail lamps (that is, other vehicles) and the host vehicle is utilized using the characteristics of this configuration. Can be obtained. The pair of left and right lamps that are paired are displayed close to each other at the same height position on the captured image data captured by the image capturing unit 200, and the widths of the lamp image areas that project the lamps are substantially the same. The shape of the lamp image area is almost the same. Therefore, if these characteristics are used as conditions, lamp image areas satisfying the conditions can be identified as pair lamps. At a long distance, the left and right lamps constituting the pair lamp cannot be distinguished and recognized as a single lamp.

このような方法でペアランプを識別できた場合、そのペアランプ構成であるヘッドランプやテールランプの光源までの距離を算出することが可能である。すなわち、車両の左右ヘッドランプ間の距離及び左右テールランプ間の距離は、一定値w0(例えば1.5m程度)で近似することができる。一方、撮像部200における撮像レンズ204の焦点距離fは既知であるため、撮像部200の画像センサ206上における左右ランプにそれぞれ対応した2つのランプ画像領域間の距離w1を撮像画像データから算出することにより、そのペアランプ構成であるヘッドランプやテールランプの光源と自車両までの距離xは、単純な比例計算(x=f×w0/w1)により求めることができる。また、このようにして算出される距離xが適正範囲であれば、その算出に用いた2つのランプ画像領域は他車両のヘッドランプとテールランプであると識別することができる。よって、この距離情報を用いることで、検出対象物であるヘッドランプとテールランプの識別精度が向上する。   When a pair lamp can be identified by such a method, it is possible to calculate the distance to the light source of the head lamp and tail lamp which are the pair lamp structure. That is, the distance between the left and right headlamps and the distance between the left and right tail lamps of the vehicle can be approximated by a constant value w0 (for example, about 1.5 m). On the other hand, since the focal length f of the imaging lens 204 in the imaging unit 200 is known, the distance w1 between the two lamp image areas respectively corresponding to the left and right lamps on the image sensor 206 of the imaging unit 200 is calculated from the captured image data. Accordingly, the distance x between the light source of the headlamp or taillamp which is the pair lamp configuration and the host vehicle can be obtained by simple proportional calculation (x = f × w0 / w1). If the distance x calculated in this way is within an appropriate range, the two lamp image areas used for the calculation can be identified as headlamps and taillamps of other vehicles. Therefore, by using this distance information, the identification accuracy of the head lamp and tail lamp, which are detection objects, is improved.

また、分光情報について説明すると、本実施形態では、上述したとおり、撮像部200で撮像した撮像画像データから、赤色光(鉛直偏光成分)P/Rを受光する画像センサ206上の撮像画素a,c,f,h等に対応した画素データのみを抽出することで、撮像領域内の赤色成分だけを映し出した赤色画像を生成することができる。よって、赤色画像において所定輝度以上の輝度を有する画像領域が存在する場合、その画像領域はテールランプを映し出したテールランプ画像領域であると識別することが可能である。   Further, the spectral information will be described. In the present embodiment, as described above, the imaging pixels a on the image sensor 206 that receive red light (vertical polarization component) P / R from the captured image data captured by the imaging unit 200. By extracting only pixel data corresponding to c, f, h, etc., it is possible to generate a red image in which only the red component in the imaging region is projected. Therefore, when there is an image area having a luminance equal to or higher than a predetermined luminance in the red image, the image area can be identified as a tail lamp image area in which a tail lamp is projected.

また、撮像部200で撮像した撮像画像データから、白色光(非分光)の鉛直偏光成分P/Cを受光する画像センサ206上の撮像画素b,d等に対応した画素データのみを抽出することで、撮像領域内のモノクロ輝度画像(鉛直偏光成分)を生成することができる。よって、赤色画像上の画像領域と、この画像領域に対応したモノクロ輝度画像上の画像領域との間の輝度比率(赤色輝度比率)を算出することもできる。この赤色輝度比率を用いれば、撮像領域内に存在する物体(光源体)からの光に含まれる相対的な赤色成分の比率を把握することができる。テールランプの赤色輝度比率は、ヘッドランプや他のほとんどの光源よりも十分に高い値をとるので、この赤色輝度比率を用いればテールランプの識別精度が向上する。   In addition, only pixel data corresponding to the imaging pixels b and d on the image sensor 206 that receives the vertical polarization component P / C of white light (non-spectral) is extracted from the captured image data captured by the imaging unit 200. Thus, a monochrome luminance image (vertical polarization component) within the imaging region can be generated. Therefore, the luminance ratio (red luminance ratio) between the image area on the red image and the image area on the monochrome luminance image corresponding to the image area can be calculated. By using this red luminance ratio, it is possible to grasp the ratio of the relative red component contained in the light from the object (light source body) existing in the imaging region. Since the red luminance ratio of the tail lamp is sufficiently higher than that of the headlamp and most other light sources, the identification accuracy of the tail lamp is improved by using this red luminance ratio.

また、偏光情報について説明すると、本実施形態では、上述したとおり、撮像部200で撮像した撮像画像データから、白色光(非分光)の鉛直偏光成分P/Cを受光する画像センサ206上の撮像画素b,d等に対応した画素データと、白色光(非分光)の水平偏光成分S/Cとを受光する画像センサ206上の撮像画素e,g等に対応した画素データとを抽出し、画像画素ごとに、これらの画像データ間の画素値(輝度)を比較した比較画像を得ることができる。具体的には、例えば、白色光(非分光)の鉛直偏光成分Pと白色光(非分光)の水平偏光成分Sとの差分値(S−P)を画素値とした差分画像を、比較画像として得ることができる。このような比較画像によれば、ヘッドランプから撮像部200へ直接入射する直接光の画像領域(ヘッドランプ画像領域)と、ヘッドランプから雨路の水面で反射してから撮像部200へ入射する間接光の画像領域とのコントラストを大きくとることができ、ヘッドランプの識別精度が向上する。   Further, the polarization information will be described. In the present embodiment, as described above, imaging on the image sensor 206 that receives the white light (non-spectral) vertical polarization component P / C from the captured image data captured by the imaging unit 200. Extracting pixel data corresponding to the pixels b, d, and the like, and pixel data corresponding to the imaging pixels e, g, etc. on the image sensor 206 that receives the horizontal polarization component S / C of white light (non-spectral), For each image pixel, a comparison image in which pixel values (luminance) between these image data are compared can be obtained. Specifically, for example, a difference image having a pixel value as a difference value (SP) between a vertical polarization component P of white light (non-spectral) and a horizontal polarization component S of white light (non-spectral) is compared with a comparison image. Can be obtained as According to such a comparative image, an image area (headlamp image area) of direct light directly incident on the imaging unit 200 from the headlamp and an incident on the imaging unit 200 after being reflected from the water surface of the rain road from the headlamp. The contrast with the image area of indirect light can be increased, and the identification accuracy of the headlamp is improved.

特に、比較画像としては、白色光(非分光)の鉛直偏光成分Pと白色光(非分光)の水平偏光成分Sとの比率(S/P)を画素値とした比率画像や、差分偏光度((S−P)/(S+P))を画素値とした差分偏光度画像などが好適に使用できる。一般に、水面などの水平な鏡面で反射した光は、水平偏光成分が常に強くなることが知られており、とくに水平偏光成分Sと鉛直偏光成分Pとの比率(S/P)や差分偏光度((S−P)/(S+P))をとった場合、その比率や差分偏光度は特定角度(ブリュースター角度)において最大となることが知られている。雨路では、散乱面であるアスファルト面に水が張られて鏡面に近い状態となるため、路面からのヘッドランプ反射光は水平偏光成分Sの方が強くなる。よって、路面からのヘッドランプ反射光の画像領域は、比率画像や差分偏光度画像においては、その画素値(輝度)が大きいものとなる。一方、ヘッドランプからの直接光は基本的には無偏光なので、比率画像や差分偏光度画像においては、その画素値(輝度)が小さいものとなる。この違いにより、ヘッドランプからの直接光と同じ程度の光量をもつ雨路面からのヘッドランプ反射光を適切に除外でき、ヘッドランプからの直接光をこのようなヘッドランプ反射光と区別して識別することができる。   In particular, as a comparative image, a ratio image with a ratio (S / P) of a vertical polarization component P of white light (non-spectral) and a horizontal polarization component S of white light (non-spectral) as a pixel value, or a differential polarization degree A differential polarization degree image having ((S−P) / (S + P)) as a pixel value can be suitably used. In general, it is known that the light reflected by a horizontal mirror such as a water surface always has a high horizontal polarization component. In particular, the ratio (S / P) between the horizontal polarization component S and the vertical polarization component P and the differential polarization degree. When ((S−P) / (S + P)) is taken, it is known that the ratio and the differential polarization degree become maximum at a specific angle (Brewster angle). In rainy roads, water is applied to the asphalt surface, which is a scattering surface, in a state close to a mirror surface, so that the headlamp reflected light from the road surface is stronger in the horizontal polarization component S. Therefore, the image area of the headlamp reflected light from the road surface has a large pixel value (luminance) in the ratio image and the differential polarization degree image. On the other hand, since the direct light from the headlamp is basically non-polarized light, the pixel value (luminance) is small in the ratio image and the differential polarization degree image. Due to this difference, it is possible to appropriately exclude the headlamp reflected light from the rain road surface having the same amount of light as the direct light from the headlamp, and distinguish the direct light from the headlamp from such headlamp reflected light. be able to.

次に、本実施形態における先行車両及び対向車両の検出処理の流れについて説明する。
図18は、本実施形態における車両検出処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態の車両検出処理では、撮像部200が撮像した画像データに対して画像処理を施し、検出対象物であると思われる画像領域を抽出する。そして、その画像領域に映し出されている光源体の種類が2種類の検出対象物のいずれであるかを識別することで、先行車両、対向車両の検出を行う。
Next, a flow of detection processing for the preceding vehicle and the oncoming vehicle in the present embodiment will be described.
FIG. 18 is a flowchart showing a flow of vehicle detection processing in the present embodiment.
In the vehicle detection process of the present embodiment, image processing is performed on the image data captured by the imaging unit 200, and an image region that is considered to be a detection target is extracted. Then, the preceding vehicle and the oncoming vehicle are detected by identifying which of the two types of detection objects is the type of the light source displayed in the image area.

まず、ステップS1では、撮像部200の画像センサ206によって撮像された自車両前方の画像データをメモリに取り込む。この画像データは、上述したように、画像センサ206の各撮像画素における輝度を示す信号を含む。次に、ステップS2では、自車両の挙動に関する情報を車両挙動センサから取り込む。   First, in step S1, image data in front of the host vehicle captured by the image sensor 206 of the imaging unit 200 is taken into a memory. As described above, this image data includes a signal indicating the luminance in each imaging pixel of the image sensor 206. Next, in step S2, information related to the behavior of the host vehicle is taken from the vehicle behavior sensor.

ステップS3では、メモリに取り込まれた画像データから検出対象物(先行車両のテールランプ及び対向車両のベッドランプ)であると思われる輝度の高い画像領域(高輝度画像領域)を抽出する。この高輝度画像領域は、画像データにおいて、所定の閾値輝度よりも高い輝度を有する明るい領域となり、複数存在する場合が多いが、それらのすべてを抽出する。よって、この段階では、雨路面からの照り返し光を映し出す画像領域も、高輝度画像領域として抽出される。   In step S3, an image area with high brightness (high brightness image area) that is considered to be a detection target (tail lamp of the preceding vehicle and bed lamp of the oncoming vehicle) is extracted from the image data captured in the memory. This high luminance image region is a bright region having a luminance higher than a predetermined threshold luminance in the image data, and there are many cases where a plurality of high luminance image regions are extracted, but all of them are extracted. Therefore, at this stage, an image area that reflects reflected light from the rainy road surface is also extracted as a high-luminance image area.

高輝度画像領域抽出処理では、まず、ステップS31において、画像センサ206上の各撮像画素の輝度値を所定の閾値輝度と比較することにより2値化処理を行う。具体的には、所定の閾値輝度以上の輝度を有する画素に「1」、そうでない画素に「0」を割り振ることで、2値化画像を作成する。次に、ステップS32において、この2値化画像において、「1」が割り振られた画素が近接している場合には、それらを1つの高輝度画像領域として認識するラベリング処理を実施する。これによって、輝度値の高い近接した複数の画素の集合が、1つの高輝度画像領域として抽出される。   In the high luminance image region extraction processing, first, in step S31, binarization processing is performed by comparing the luminance value of each imaging pixel on the image sensor 206 with a predetermined threshold luminance. Specifically, a binary image is created by assigning “1” to pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold luminance and assigning “0” to other pixels. Next, in step S32, when pixels assigned with “1” are close to each other in the binarized image, a labeling process for recognizing them as one high luminance image region is performed. Thereby, a set of a plurality of adjacent pixels having a high luminance value is extracted as one high luminance image region.

上述した高輝度画像領域抽出処理の後に実行されるステップS4では、抽出された各高輝度画像領域に対応する撮像領域内の物体と自車両との距離を算出する。この距離算出処理では、車両のランプは左右1対のペアランプであることを利用して距離を検出するペアランプ距離算出処理と、遠距離になるとペアランプを構成する左右のランプを区別して認識できなくなって当該ペアランプが単一ランプとして認識される場合の単一ランプ距離算出処理とを実行する。   In step S4, which is executed after the above-described high-intensity image region extraction process, the distance between the object in the imaging region corresponding to each extracted high-intensity image region and the host vehicle is calculated. In this distance calculation process, the pair lamp distance calculation process that detects the distance by using the pair of left and right lamps of the vehicle and the left and right lamps constituting the pair lamp cannot be distinguished and recognized at a long distance. A single lamp distance calculation process is executed when the pair lamp is recognized as a single lamp.

まず、ペアランプ距離算出処理のために、ステップS41では、ランプのペアを作成する処理であるペアランプ作成処理を行う。ペアとなる左右一対のランプは、撮像部200が撮像した画像データにおいて、近接しつつほぼ同じ高さとなる位置にあり、高輝度画像領域の面積がほぼ同じで、かつ高輝度画像領域の形が同じであるとの条件を満たす。したがって、このような条件を満たす高輝度画像領域同士をペアランプとする。ペアをとることのできない高輝度画像領域は単一ランプとみなされる。ペアランプが作成された場合には、ステップS42のペアランプ距離算出処理によって、そのペアランプまでの距離を算出する。車両の左右ヘッドランプ間の距離及び左右テールランプ間の距離は、一定値w0(例えば1.5m程度)で近似することができる。一方、撮像部200における焦点距離fは既知であるため、撮像部200の画像センサ206上の左右ランプ距離w1を算出することにより、ペアランプまでの実際の距離xは、単純な比例計算(x=f・w0/w1)により求めることができる。なお、先行車両や対向車両までの距離検出は、レーザレーダやミリ波レーダなどの専用の距離センサを用いてもよい。   First, for a pair lamp distance calculation process, in step S41, a pair lamp creation process, which is a process of creating a lamp pair, is performed. The pair of left and right lamps that are paired are in the position where they are close to each other and have substantially the same height in the image data captured by the imaging unit 200, and the area of the high-luminance image region is substantially the same, and the shape of the high-luminance image region is the same. Satisfy the condition of being the same. Therefore, the high-intensity image areas that satisfy such conditions are used as a pair lamp. High brightness image areas that cannot be paired are considered a single lamp. When a pair lamp is created, the distance to the pair lamp is calculated by the pair lamp distance calculation process in step S42. The distance between the left and right headlamps of the vehicle and the distance between the left and right taillamps can be approximated by a constant value w0 (for example, about 1.5 m). On the other hand, since the focal length f in the imaging unit 200 is known, the actual distance x to the pair lamps is calculated by a simple proportional calculation (x = x = x) by calculating the left / right lamp distance w1 on the image sensor 206 of the imaging unit 200. f · w0 / w1). It should be noted that a dedicated distance sensor such as a laser radar or a millimeter wave radar may be used to detect the distance to the preceding vehicle or the oncoming vehicle.

ステップS5では、鉛直偏光成分Pの赤色画像と鉛直偏光成分Pの白色画像との比率(赤色輝度比率)を分光情報として用い、この分光情報から、ペアランプとされた2つの高輝度画像領域が、ヘッドランプからの光によるものなのか、テールランプからの光によるものなのかを識別するランプ種類識別処理を行う。このランプ種類識別処理では、まずステップS51において、ペアランプとされた高輝度画像領域について、画像センサ206上の撮像画素a,fに対応した画素データと画像センサ206上の撮像画素bに対応した画素データとの比率を画素値とした赤色比画像を作成する。そして、ステップS52において、その赤色比画像の画素値を所定の閾値と比較し、所定の閾値以上である高輝度画像領域についてはテールランプからの光によるテールランプ画像領域であるとし、所定の閾値未満である高輝度画像領域についてはヘッドランプからの光によるヘッドランプ画像領域であるとするランプ種別処理を行う。   In step S5, the ratio (red luminance ratio) between the red image of the vertical polarization component P and the white image of the vertical polarization component P is used as spectral information. From this spectral information, two high-luminance image regions that are paired lamps are A lamp type identification process is performed for identifying whether the light is from the head lamp or from the tail lamp. In this lamp type identification process, first, in step S51, pixel data corresponding to the imaging pixels a and f on the image sensor 206 and pixels corresponding to the imaging pixel b on the image sensor 206 for the high-intensity image area that is a pair of lamps. A red ratio image having a pixel value as a ratio to the data is created. In step S52, the pixel value of the red ratio image is compared with a predetermined threshold, and a high-luminance image region that is equal to or higher than the predetermined threshold is determined to be a tail lamp image region by light from the tail lamp. For a certain high-intensity image area, a lamp type process is performed to determine that the area is a headlamp image area by light from the headlamp.

続いて、ステップS6では、テールランプ画像領域及びヘッドランプ画像領域として識別された各画像領域について、差分偏光度((S−P)/(S+P))を偏光情報として用いて、テールランプ又はヘッドランプからの直接光か雨路面等の鏡面部で反射して受光された照り返し光かを識別する照り返し識別処理を行う。この照り返し識別処理では、まずステップS61において、テールランプ画像領域について差分偏光度((S−P)/(S+P))を算出し、その差分偏光度を画素値とした差分偏光度画像を作成する。また、同様に、ヘッドランプ画像領域についても差分偏光度((S−P)/(S+P))を算出し、その差分偏光度を画素値とした差分偏光度画像を作成する。そして、ステップS62において、それぞれの差分偏光度画像の画素値を所定の閾値と比較し、所定の閾値以上であるテールランプ画像領域及びヘッドランプ画像領域については、照り返し光によるものであると判断し、それらの画像領域は先行車両のテールランプを映し出したものではない又は対向車両のヘッドランプを映し出したものではないとして、除外する処理を行う。この除外処理を行った後に残るテールランプ画像領域及びヘッドランプ画像領域は、先行車両のテールランプを映し出したものである、あるいは、対向車両のヘッドランプを映し出したものであると識別される。   Subsequently, in step S6, for each image area identified as the tail lamp image area and the head lamp image area, the difference polarization degree ((S−P) / (S + P)) is used as the polarization information from the tail lamp or the head lamp. A reflection identification process is performed for identifying whether the light is direct light or reflected light reflected by a mirror surface such as a rainy road surface. In this reflection identification process, first, in step S61, a differential polarization degree ((S−P) / (S + P)) is calculated for the tail lamp image region, and a differential polarization degree image with the differential polarization degree as a pixel value is created. Similarly, a difference polarization degree ((S−P) / (S + P)) is calculated for the headlamp image region, and a difference polarization degree image is created using the difference polarization degree as a pixel value. In step S62, the pixel value of each differential polarization degree image is compared with a predetermined threshold value, and it is determined that the tail lamp image area and the head lamp image area that are equal to or larger than the predetermined threshold value are caused by reflected light. Those image areas are excluded because they do not reflect the tail lamp of the preceding vehicle or the head lamp of the oncoming vehicle. The tail lamp image area and the head lamp image area remaining after performing this exclusion process are identified as those that reflect the tail lamp of the preceding vehicle or those that reflect the head lamp of the oncoming vehicle.

なお、レインセンサなどを車両に搭載しておき、当該レインセンサにより雨天時であることを確認した場合にのみ、上述した照り返し識別処理S6を実行するようにしてもよい。また、運転者(ドライバー)がワイパーを稼働している場合にのみ、上述した照り返し識別処理S6を実行するようにしてもよい。要するに、雨路面からの照り返しが想定される雨天時のみに上述した照り返し識別処理S6を実行するようにしてもよい。   Note that the reflection identification process S6 described above may be executed only when a rain sensor or the like is mounted on the vehicle and it is confirmed that the rain sensor is raining. Further, the above-described reflection identification process S6 may be executed only when the driver (driver) is operating the wiper. In short, the above-described reflection identification process S6 may be executed only in rainy weather when reflection from the rainy road surface is assumed.

以上のような車両検出処理により検出した先行車両及び対向車両の検出結果は、本実施形態では自車両の車載機器であるヘッドランプの配光制御に用いられる。具体的には、車両検出処理によりテールランプが検出されてその先行車両のバックミラーに自車両のヘッドランプ照明光が入射する距離範囲内に近づいた場合に、その先行車両に自車両のヘッドランプ照明光が当たらないように、自車両のヘッドランプの一部を遮光したり、自車両のヘッドランプの光照射方向を上下方向又は左右方向へずらしたりする制御を行う。また、車両検出処理によりベッドランプが検出されて、その対向車両の運転者に自車両のヘッドランプ照明光が当たる距離範囲内に近づいた場合に、その対向車両に自車両のヘッドランプ照明光が当たらないように、自車両のヘッドランプの一部を遮光したり、自車両のヘッドランプの光照射方向を上下方向又は左右方向へずらしたりする制御を行う。   In the present embodiment, the detection results of the preceding vehicle and the oncoming vehicle detected by the vehicle detection process as described above are used for light distribution control of a headlamp that is an in-vehicle device of the host vehicle. Specifically, when the tail lamp is detected by the vehicle detection processing and approaches the distance range in which the headlamp illumination light of the host vehicle is incident on the rearview mirror of the preceding vehicle, the headlamp illumination of the host vehicle is approached to the preceding vehicle. Control is performed to block a part of the headlamp of the host vehicle or to shift the light irradiation direction of the headlamp of the host vehicle in the vertical direction or the horizontal direction so as not to be exposed to light. Further, when the bed lamp is detected by the vehicle detection process and the driver of the oncoming vehicle approaches within the distance range where the headlamp illumination light of the own vehicle hits, the headlamp illumination light of the own vehicle is emitted to the oncoming vehicle. In order to avoid hitting, a part of the headlamp of the host vehicle is shielded from light, or the light irradiation direction of the headlamp of the host vehicle is shifted in the vertical direction or the horizontal direction.

〔白線検出処理〕
以下、本実施形態における白線検出処理について説明する。
本実施形態では、自車両が走行可能領域から逸脱するのを防止する目的で、検出対象物としての白線(区画線)を検出する処理を行う。ここでいう白線とは、実線、破線、点線、二重線等の道路を区画するあらゆる白線を含む。なお、黄色線等の白色以外の色の区画線などについても同様に検出可能である。
[White line detection processing]
Hereinafter, the white line detection process in this embodiment will be described.
In the present embodiment, processing for detecting a white line (partition line) as a detection target is performed for the purpose of preventing the vehicle from deviating from the travelable area. Here, the white line includes all white lines that demarcate the road, such as a solid line, a broken line, a dotted line, and a double line. In addition, it can detect similarly about the division line of colors other than white, such as a yellow line.

本実施形態における白線検出処理では、撮像ユニット101から取得することができる情報のうち、白色成分(非分光)の鉛直偏光成分Pの偏光情報を用いる。なお、この白色成分の鉛直偏光成分にシアン光の鉛直偏光成分を含めても良い。一般に、白線やアスファルト面は、可視光領域においてフラットな分光輝度特性を有することが知られている。一方、シアン光は可視光領域内の広帯域を含んでいるため、アスファルトや白線を撮像するには好適である。よって、前記構成例2における光学フィルタ205を用い、白色成分の鉛直偏光成分にシアン光の鉛直偏光成分を含めることで、使用する撮像画素数が増えるため、結果的に解像度が上がり、遠方の白線も検出することが可能となる。   In the white line detection processing in the present embodiment, polarization information of the vertical polarization component P of the white component (non-spectral) among the information that can be acquired from the imaging unit 101 is used. In addition, the vertical polarization component of cyan light may be included in the vertical polarization component of white component. In general, it is known that white lines and asphalt surfaces have flat spectral luminance characteristics in the visible light region. On the other hand, since cyan light includes a wide band in the visible light region, it is suitable for imaging asphalt and white lines. Therefore, by using the optical filter 205 in the configuration example 2 and including the vertical polarization component of cyan light in the vertical polarization component of the white component, the number of imaging pixels to be used increases, resulting in an increase in resolution and a distant white line. Can also be detected.

本実施形態の白線検出処理において、多くの道路では、黒色に近い色の路面上に白線が形成されており、白色成分(非分光)の鉛直偏光成分Pの画像において白線部分の輝度は路面上の他部分より十分に大きい。そのため、路面部分のうち輝度が所定値以上である部分を白線として判定することにより、白線を検出することができる。特に、本実施形態では、使用する白色成分(非分光)の鉛直偏光成分Pの画像は、水平偏光成分Sがカットされているので、雨路からの照り返し光などを抑制した画像を取得することが可能となる。よって、夜間における雨路などからヘッドランプの照り返し光等の外乱光を白線と誤認識することなく、白線検出を行うことが可能である。   In the white line detection processing of this embodiment, in many roads, white lines are formed on the road surface of a color close to black, and the brightness of the white line portion in the image of the white component (non-spectral) vertical polarization component P is on the road surface. Big enough than other parts. Therefore, it is possible to detect a white line by determining a portion of the road surface portion having a luminance equal to or higher than a predetermined value as a white line. In particular, in the present embodiment, the image of the vertical polarization component P of the white component (non-spectral) to be used is obtained by suppressing the reflected light from the rainy road because the horizontal polarization component S is cut. Is possible. Therefore, it is possible to detect a white line without erroneously recognizing disturbance light such as reflected light from a headlamp from a rainy road at night as a white line.

また、本実施形態における白線検出処理において、撮像ユニット101から取得することができる情報のうち、白色成分(非分光)の水平偏光成分Sと鉛直偏光成分Pとの比較による偏光情報、例えば、白色成分(非分光)の水平偏光成分Sと鉛直偏光成分Pの差分偏光度((S−P)/(S+P))を用いてもよい。白線からの反射光は、通常、拡散反射成分が支配的であるため、その反射光の鉛直偏光成分Pと水平偏光成分Sとはほぼ同等となり、差分偏光度はゼロに近い値を示す。一方、白線が形成されていないアスファルト面部分は、乾燥状態のときには散乱反射成分が支配的となる特性を示し、その差分偏光度は正の値を示す。また、白線が形成されていないアスファルト面部分は、湿潤状態のときには、鏡面反射成分が支配的となり、その差分偏光度は更に大きな値を示す。したがって、得られた路面部分の偏光差分値が所定閾値よりも小さい部分を白線と判定することができる。   Also, in the white line detection processing in the present embodiment, out of the information that can be acquired from the imaging unit 101, polarization information obtained by comparing the horizontal polarization component S of the white component (non-spectral) and the vertical polarization component P, for example, white The differential polarization degree ((S−P) / (S + P)) of the component (non-spectral) horizontal polarization component S and vertical polarization component P may be used. Since the reflected light from the white line is usually dominated by the diffuse reflection component, the vertical polarization component P and the horizontal polarization component S of the reflected light are substantially equal, and the degree of differential polarization shows a value close to zero. On the other hand, the asphalt surface portion on which no white line is formed shows a characteristic in which the scattered reflection component is dominant in the dry state, and the differential polarization degree shows a positive value. Further, when the asphalt surface portion where the white line is not formed is in a wet state, the specular reflection component is dominant, and the differential polarization degree shows a larger value. Therefore, a portion where the polarization difference value of the obtained road surface portion is smaller than the predetermined threshold value can be determined as a white line.

〔フロントガラス上の雨滴検出処理〕
以下、本実施形態における雨滴検出処理について説明する。
本実施形態では、ワイパー107の駆動制御やウォッシャー液の吐出制御を行う目的で、付着物としての雨滴を検出する処理を行う。なお、ここでは、フロントガラス上に付着した付着物が雨滴である場合を例に挙げて説明するが、鳥の糞、隣接車両からの跳ねてきた路面上の水しぶきなどの付着物についても同様である。
[Raindrop detection processing on the windshield]
Hereinafter, the raindrop detection process in the present embodiment will be described.
In the present embodiment, for the purpose of performing drive control of the wiper 107 and discharge control of the washer liquid, processing for detecting raindrops as deposits is performed. In addition, here, the case where the deposit adhered on the windshield is a raindrop will be described as an example. However, the same applies to deposits such as bird droppings and splashes on the road surface from the adjacent vehicle. is there.

本実施形態における雨滴検出処理では、撮像ユニット101から取得することができる情報のうち、前段フィルタ210の赤外光透過フィルタ領域212及び後段フィルタ220の雨滴検出用フィルタ部220Bにおける偏光フィルタ層225を透過した光を受光する雨滴検出用画像領域214の鉛直偏光成分Pの偏光情報を用いる。そのため、光源部202からフロントガラス105へ入射させる光は鉛直偏光成分Pを多く含むようにする必要がある。そのためには、例えば光源部202の光源として発光ダイオード(LED)を用いる場合、その光源部202とフロントガラス105との間に、鉛直偏光成分Pのみを透過させる偏光子を配置するのがよい。また、光源部202の光源として半導体レーザ(LD)を用いる場合、LDは特定偏光成分の光のみを発光させることができるので、鉛直偏光成分Pのみの光がフロントガラス105に入射するようにLDの軸を合わせてもよい。   In the raindrop detection process in the present embodiment, among the information that can be acquired from the imaging unit 101, the infrared light transmission filter region 212 of the front-stage filter 210 and the polarization filter layer 225 in the raindrop detection filter unit 220B of the rear-stage filter 220 are used. The polarization information of the vertical polarization component P of the raindrop detection image area 214 that receives the transmitted light is used. Therefore, it is necessary that the light incident on the windshield 105 from the light source unit 202 includes a large amount of the vertically polarized component P. For this purpose, for example, when a light emitting diode (LED) is used as the light source of the light source unit 202, a polarizer that transmits only the vertical polarization component P is preferably disposed between the light source unit 202 and the windshield 105. Further, when a semiconductor laser (LD) is used as the light source of the light source unit 202, the LD can emit only light of a specific polarization component, so that the light of only the vertical polarization component P is incident on the windshield 105. The axes may be aligned.

本実施形態では、上述したとおり、光源部202から照射されて反射偏向プリズム230からフロントガラス105の内壁面に入射した照明光(赤外光)は、フロントガラス105の外壁面上に雨滴が付着していない非付着箇所では、フロントガラス105の外壁面で正反射する。この正反射光は、画像センサ206に受光されて雨滴検出用画像領域214に映し出される。一方、フロントガラス105の外壁面上に雨滴が付着している付着箇所では、照明光がフロントガラス105の外壁面を透過し、その透過光が画像センサ206に受光されることはない。したがって、撮像画像データの雨滴検出用画像領域214は、フロントガラス105の外壁面に雨滴が付着していない非付着箇所は高輝度な画像部分(高い画素値)となる一方、雨滴が付着している付着箇所は低輝度な画像部分(低い画素値)となる。このような違いから、雨滴の有無だけでなく、雨滴の量も把握することが可能である。   In the present embodiment, as described above, the illumination light (infrared light) irradiated from the light source unit 202 and incident on the inner wall surface of the windshield 105 from the reflection deflection prism 230 has raindrops attached to the outer wall surface of the windshield 105. In the non-attached part which is not carried out, regular reflection is carried out by the outer wall surface of the windshield 105. FIG. The specularly reflected light is received by the image sensor 206 and displayed on the raindrop detection image area 214. On the other hand, at a place where raindrops are attached on the outer wall surface of the windshield 105, the illumination light is transmitted through the outer wall surface of the windshield 105, and the transmitted light is not received by the image sensor 206. Therefore, in the raindrop detection image area 214 of the captured image data, the non-attached portion where the raindrop does not adhere to the outer wall surface of the windshield 105 becomes a high brightness image portion (high pixel value), while the raindrop adheres. The attached part becomes a low-brightness image part (low pixel value). From these differences, it is possible to grasp not only the presence of raindrops but also the amount of raindrops.

図19は、本実施形態における雨滴検出処理の説明図である。
本実施形態の雨滴検出処理では、撮像ユニット101から取得した撮像画像データの雨滴検出用画像領域214の情報を用い、雨滴量が一定量を超えたと判断したらワイパー107を駆動させる。詳しくは、雨滴検出用画像領域214を例えば図19に示すように画像横方向に8区分に分割し、各区分内の合計画素値IL1〜IL8を算出する。そして、いずれかの区分の合計画素値IL1〜IL8が予め決められた閾値ILthを下回ったら、雨滴量が一定量を超えたと判断してワイパー107を駆動させる。逆に、いずれかの区分の合計画素値IL1〜IL8が予め決められた閾値ILth以上になったら、ワイパー107の駆動を停止させる。なお、ワイパー107の駆動を開始させる条件や停止させる条件は、これに限らず適宜設定できる。例えば、閾値は固定値である必要はなく、撮像部200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。また、開始条件と停止条件の閾値は同じ値でも異なる値でもよい。
FIG. 19 is an explanatory diagram of raindrop detection processing in the present embodiment.
In the raindrop detection process of the present embodiment, the wiper 107 is driven when it is determined that the raindrop amount exceeds a certain amount using information on the raindrop detection image area 214 of the captured image data acquired from the imaging unit 101. Specifically, the raindrop detection image area 214 is divided into eight sections in the horizontal direction of the image as shown in FIG. 19, for example, and total pixel values IL1 to IL8 in each section are calculated. Then, if the total pixel values IL1 to IL8 in any of the sections fall below a predetermined threshold value ILth, it is determined that the raindrop amount exceeds a certain amount, and the wiper 107 is driven. On the contrary, when the total pixel values IL1 to IL8 in any of the sections become equal to or greater than a predetermined threshold value ILth, the driving of the wiper 107 is stopped. The conditions for starting and stopping the driving of the wiper 107 are not limited to this, and can be set as appropriate. For example, the threshold value does not have to be a fixed value, and may be changed as appropriate according to a change in the situation around the host vehicle on which the imaging unit 200 is mounted. Moreover, the threshold value of the start condition and the stop condition may be the same value or different values.

図20は、従来の撮像フレームと雨滴検出との関係を示す説明図である。
図21は、本実施形態における撮像フレームと雨滴検出との関係を示す説明図である。
従来は、図20に示すように、撮像領域内に存在する路面上の白線(区画線)や他車両等の検出対象物を検出するための撮像フレーム(センシング用フレーム)frame1〜4,6〜9,11〜14と、雨滴を検出するための撮像フレーム(雨滴検出用フレーム)frame5,10とが、異なる撮像フレームであった。この場合、雨滴検出用フレームの前後のセンシング用フレームの間で時間が空くことになるため、前のセンシング用フレームの撮像時点から後のセンシング用フレームの撮像時点までの間に、検出対象物を検出するための画像を取得できない時間が存在し、検出対象物の認識精度が低下するなどの不具合を引き起こす。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a relationship between a conventional imaging frame and raindrop detection.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the relationship between the imaging frame and raindrop detection in the present embodiment.
Conventionally, as shown in FIG. 20, imaging frames (sensing frames) frames 1 to 4, 6 to 6 for detecting a detection target such as a white line (partition line) on the road surface and other vehicles existing in the imaging region. 9, 11 to 14 and the imaging frames (raindrop detection frames) frames 5 and 10 for detecting raindrops are different imaging frames. In this case, since there is a time gap between the sensing frames before and after the raindrop detection frame, the object to be detected is placed between the imaging time of the previous sensing frame and the imaging time of the subsequent sensing frame. There is a time during which an image for detection cannot be acquired, causing problems such as a reduction in recognition accuracy of a detection target.

これに対し、本実施形態においては、図21に示すように、検出対象物を検出するための画像(車両検出用画像領域)と雨滴203を検出するための雨滴検出用画像領域とを有する画像を、単一の撮像フレームframe2,4,6,8,10,12で得ることができる。この場合、雨滴を検出するための専用の撮像フレーム(雨滴検出用フレーム)が不要であるため、上述した不具合が生じることはない。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 21, an image having an image (vehicle detection image region) for detecting the detection target and a raindrop detection image region for detecting the raindrop 203. Can be obtained with a single imaging frame frame2,4,6,8,10,12. In this case, a dedicated imaging frame (raindrop detection frame) for detecting raindrops is not necessary, and the above-described problems do not occur.

ここで、本実施形態では、好適な車両検出用画像領域(例えばコントラストの高い画像領域)を得るために、撮像領域の状況(明るさ等)に応じて露光時間を変更する自動露光制御(AEC)を実施している。具体的には、前撮像フレームにおける撮像画像中央部(車両検出用画像領域213内の画素)の輝度値に合わせて、次の撮像フレームの露光時間を変更する自動露光制御を行う。   Here, in this embodiment, in order to obtain a suitable vehicle detection image area (for example, an image area with high contrast), automatic exposure control (AEC) that changes the exposure time according to the situation (brightness, etc.) of the imaging area. ). Specifically, automatic exposure control is performed to change the exposure time of the next imaging frame in accordance with the luminance value of the central portion of the captured image (pixels in the vehicle detection image area 213) in the previous imaging frame.

ところが、このような自動露光制御が実施されると、フロントガラス上の雨滴付着状況が全く同じ状況であっても、その露光時間の変更によって雨滴検出用画像領域の輝度やコントラストが変わってしまう場合がある。この場合、本実施形態の雨滴検出処理において、雨滴検出用画像領域214の情報から検出される雨滴量を適切に判断できなくなり、例えばワイパー107の誤動作などの問題が生じ得る。   However, when such automatic exposure control is carried out, even if the raindrop adhesion situation on the windshield is exactly the same, the brightness and contrast of the raindrop detection image area may change due to the change in the exposure time. There is. In this case, in the raindrop detection process of this embodiment, the amount of raindrops detected from the information in the raindrop detection image area 214 cannot be properly determined, and problems such as a malfunction of the wiper 107 may occur.

図22は、1つの画像(撮像フレーム)において、自動露光制御により設定された各受光素子ラインの露光期間と光源部202の点灯期間との関係の一例を示す説明図である。
本実施形態においては、画像解析ユニット102の光源制御部102Bにより、雨滴検出用画像領域214に対応する画像センサ206のセンサ部分(センサ上部から100ライン分)における総露光期間中に、光源部202から照射される光源光が周期的にオンオフする。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the exposure period of each light receiving element line set by automatic exposure control and the lighting period of the light source unit 202 in one image (imaging frame).
In the present embodiment, the light source control unit 102B of the image analysis unit 102 performs the light source unit 202 during the total exposure period in the sensor portion of the image sensor 206 corresponding to the raindrop detection image region 214 (for 100 lines from the top of the sensor). The light source light emitted from is periodically turned on and off.

図22に示す例のように自動露光制御によって設定された露光時間においては、露光期間が互いに重複する受光素子ラインの数が最大4ラインとなる。本実施形態では、雨滴検出用画像領域214に対応する画像センサ206のセンサ部分がセンサ上部から100ライン分(ライン番号1〜100)である。そのため、図22に示すように、当該100ラインを4ラインずつに区分し、各区分に1回の点灯期間が割り当てられるように光源部202の点灯周期を設定することで、当該100ラインはすべて、その露光期間内に、点灯期間1回分の光量の光源光を受光することになる。すなわち、それぞれの露光期間中に照射される光源光の光量が受光素子ライン間で同じ量となる。その結果、露光期間中に照射される光源光の光量が受光素子ライン間で不均一になることによる雨滴量の誤検出などの不具合が発生しない。   In the exposure time set by the automatic exposure control as in the example shown in FIG. 22, the maximum number of light receiving element lines with overlapping exposure periods is four. In the present embodiment, the sensor portion of the image sensor 206 corresponding to the raindrop detection image region 214 corresponds to 100 lines (line numbers 1 to 100) from the top of the sensor. Therefore, as shown in FIG. 22, the 100 lines are divided into four lines, and the lighting cycle of the light source unit 202 is set so that one lighting period is assigned to each section. During the exposure period, the light source light having a light quantity corresponding to one lighting period is received. That is, the amount of light source light irradiated during each exposure period is the same between the light receiving element lines. As a result, there is no inconvenience such as erroneous detection of the amount of raindrops due to non-uniformity of the amount of light source light irradiated during the exposure period between the light receiving element lines.

このように、雨滴検出用画像領域214に対応する画像センサ206のセンサ部分における総露光期間中に光源光が周期的にオンオフすることにより、その総露光期間中に光源光を常時オンにしておく場合と比べて、光源部202の省電力化を図ることができる。   As described above, the light source light is periodically turned on and off during the total exposure period in the sensor portion of the image sensor 206 corresponding to the raindrop detection image region 214, so that the light source light is always turned on during the total exposure period. Compared to the case, power saving of the light source unit 202 can be achieved.

なお、図22に示す例では、一の受光素子ラインの露光期間が終了するタイミングで他の受光素子ライン(4ライン後の受光素子ライン)の露光期間がちょうど開始されるような露光時間に設定されている。そのため、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群の最初及び最後の各3ラインを除き、露光期間が互いに重複する受光素子ラインの数は常に4ラインである。しかしながら、一の受光素子ラインの露光期間が終了するタイミングと他の受光素子ラインの露光期間が開始されるタイミングとがずれるような露光時間が設定される場合もある。この場合、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群の最初及び最後の各3ラインを除いた受光素子ラインにおいて、5ライン分の露光期間が重複する露光重複期間と、4ライン分の露光期間が重複する露光重複期間とが存在する。   In the example shown in FIG. 22, the exposure time is set such that the exposure period of the other light receiving element lines (light receiving element lines after four lines) is just started at the timing when the exposure period of one light receiving element line ends. Has been. Therefore, except for the first and last three lines of the light receiving element line group corresponding to the raindrop detection image area 214, the number of light receiving element lines having overlapping exposure periods is always four. However, the exposure time may be set such that the timing at which the exposure period of one light receiving element line ends and the timing at which the exposure period of another light receiving element line starts are different. In this case, in the light receiving element lines excluding the first and last three lines of the light receiving element line group corresponding to the raindrop detection image region 214, the exposure overlap period in which the exposure periods for five lines overlap and the lines for four lines. There is an exposure overlap period in which the exposure periods overlap.

このような場合でも、5ライン分の露光期間が重複する露光重複期間の長さが、光源部202による1回の点灯期間(光源光照射期間)以上の長さであれば、図22の例と同様、露光期間が互いに重複する受光素子ラインの最大数(5ライン)ずつに区分した各区分に1回の点灯期間が割り当てられるような点灯周期を設定し、その露光重複期間内に点灯期間が含まれるようにすればよい。しかしながら、5ライン分の露光期間が重複する露光重複期間の長さが、光源部202による1回の点灯期間(光源光照射期間)未満の長さである場合には、露光期間が互いに重複する受光素子ラインの最大数が5ラインであっても4ラインずつに区分し、各区分に1回の点灯期間が割り当てられるような点灯周期を設定する。   Even in such a case, if the length of the exposure overlap period in which the exposure periods for five lines overlap is longer than one lighting period (light source light irradiation period) by the light source unit 202, the example of FIG. Similarly to the above, a lighting cycle is set such that one lighting period is assigned to each section divided into the maximum number (5 lines) of light receiving element lines whose exposure periods overlap each other, and the lighting period is within the exposure overlapping period. Should be included. However, when the length of the exposure overlap period in which the exposure periods for five lines overlap is less than one lighting period (light source light irradiation period) by the light source unit 202, the exposure periods overlap each other. Even if the maximum number of light receiving element lines is 5, it is divided into four lines, and a lighting cycle is set such that one lighting period is assigned to each section.

ここで、このように設定される点灯周期が固定されている場合、自動露光制御により例えば露光時間が長くなると、露光期間中に照射される光源光の光量が受光素子ライン間で不均一になる。例えば、図23に示す例においては、図22に示した例よりも露光時間が長くなった結果、区分番号24に属するライン番号5の受光素子ラインの露光期間が、当該区分番号24に割り当てられている点灯期間だけでなく、区分番号25に割り当てられている点灯期間とも重なっている。そのため、区分番号24に属する他の受光素子ライン(ライン番号6〜8)の露光期間中に照射される光源光の光量は点灯期間1回分に相当するのに対し、ライン番号5の受光素子ラインの露光期間中に照射される光源光の光量は点灯期間2回分に相当するものとなる。このように、自動露光制御により露光時間が長くなると、図22に示す例の点灯周期のままでは、露光期間中に照射される光源光の光量が受光素子ライン間で不均一になり、雨滴量の誤検出などの不具合を引き起こすおそれがある。   Here, when the lighting cycle set in this way is fixed, if the exposure time becomes longer by automatic exposure control, for example, the amount of light source light irradiated during the exposure period becomes non-uniform between the light receiving element lines. . For example, in the example shown in FIG. 23, the exposure time of the light receiving element line of line number 5 belonging to the division number 24 is assigned to the division number 24 as a result of the longer exposure time than the example shown in FIG. It overlaps not only the lighting period that is present, but also the lighting period that is assigned to the division number 25. Therefore, the light amount of the light source light irradiated during the exposure period of the other light receiving element lines (line numbers 6 to 8) belonging to the division number 24 corresponds to one lighting period, whereas the light receiving element line of the line number 5 The amount of light source light irradiated during the exposure period corresponds to two lighting periods. As described above, when the exposure time becomes longer due to the automatic exposure control, the light amount of the light source light irradiated during the exposure period becomes non-uniform between the light receiving element lines with the lighting cycle of the example shown in FIG. May cause problems such as false detection.

そこで、本実施形態においては、光源制御部102Bが、自動露光制御により変更される露光時間に応じて、光源部202の点灯周期を変更する点灯周期制御を行い、露光時間が変更されても、露光期間中に照射される光源光の光量が受光素子ライン間で同じ量に維持されるようにしている。具体的には、1回の点灯期間以上の時間で露光期間が互いに重複する受光素子ラインの最大数ごとに1回の点灯期間が割り当てられるように、光源光の点灯周期(オンオフ周期)を変更するように点灯周期制御を行う。   Therefore, in the present embodiment, the light source control unit 102B performs lighting cycle control for changing the lighting cycle of the light source unit 202 according to the exposure time changed by the automatic exposure control, and even if the exposure time is changed, The amount of light of the light source irradiated during the exposure period is maintained at the same amount between the light receiving element lines. Specifically, the lighting cycle (on / off cycle) of the light source light is changed so that one lighting period is assigned for each maximum number of light receiving element lines whose exposure periods overlap each other in a time longer than one lighting period. The lighting cycle control is performed as described above.

図24は、本実施形態における点灯周期制御の流れを示すフローチャートである。
画像解析ユニット102において、光源制御部102Bは、露光時間制御部102Cによる自動露光制御によって決定された次フレームの露光時間を取得したら(S11)、この露光時間から、1回の点灯期間以上の時間で露光期間が互いに重複する受光素子ラインの最大数(最大重複ライン数)を算出する(S12)。例えば、図22に示した例では、最大重複ライン数が4ラインであると算出され、図23に示した例では、最大重複ライン数が4ラインであると算出される。
FIG. 24 is a flowchart showing a flow of lighting cycle control in the present embodiment.
In the image analysis unit 102, when the light source control unit 102B obtains the exposure time of the next frame determined by the automatic exposure control by the exposure time control unit 102C (S11), a time longer than one lighting period is obtained from this exposure time. In step S12, the maximum number of light receiving element lines whose exposure periods overlap each other (maximum number of overlapping lines) is calculated. For example, in the example shown in FIG. 22, the maximum number of overlapping lines is calculated as 4 lines, and in the example shown in FIG. 23, the maximum number of overlapping lines is calculated as 4 lines.

そして、光源制御部102Bは、雨滴検出用画像領域214に対応する100ライン分の受光ライン群を、処理ステップS12で算出した最大重複ライン数ごとに区分し、各区分に1回の点灯期間が割り当てられるように光源部202の点灯周期を設定する(S13)。このとき、点灯周期の位相(光源部202の点灯タイミング)は、点灯期間の回数が最小になるように設定するのが好ましいので、本実施形態では、点灯期間の回数が最小になるように点灯周期の位相を決定する(S14)。   Then, the light source control unit 102B divides the light receiving line group for 100 lines corresponding to the raindrop detection image region 214 for each maximum overlapping line number calculated in the processing step S12, and one lighting period is provided for each division. The lighting cycle of the light source unit 202 is set so as to be assigned (S13). At this time, it is preferable to set the phase of the lighting cycle (lighting timing of the light source unit 202) so that the number of lighting periods is minimized. In this embodiment, lighting is performed so that the number of lighting periods is minimized. The phase of the cycle is determined (S14).

具体的には、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群のうちの最初の受光素子ライン(ライン番号1)又は最後の受光素子ライン(ライン番号100)のいずれかを基準とする。そして、基準とした受光素子ラインに対して1回の点灯期間以上の時間で露光期間が重複する受光素子ラインを同一区分とし、その区分の受光素子ライン間で露光期間が重複する時期に点灯期間が含まれるように、当該区分に対する点灯期間の時期(点灯タイミング)を決定する。このようにして決定した点灯期間の時期を点灯周期の位相基準とすると、前記処理ステップS13で設定した点灯周期で光源部202をオンオフ制御したときに、雨滴検出用画像領域214に対応する全受光素子ラインに対して割り当てるのに必要な点灯期間の回数が最小になる。   Specifically, either the first light receiving element line (line number 1) or the last light receiving element line (line number 100) in the light receiving element line group corresponding to the raindrop detection image region 214 is used as a reference. Then, the light receiving element lines whose exposure periods overlap in a time equal to or longer than one lighting period with respect to the reference light receiving element line are classified into the same section, and the lighting period is set when the exposure periods overlap between the light receiving element lines in the section. Is determined so that the period of the lighting period (lighting timing) for the category is included. Assuming that the lighting period determined in this way is the phase reference of the lighting cycle, when the light source unit 202 is on / off controlled at the lighting cycle set in the processing step S13, the total light reception corresponding to the raindrop detection image region 214 is performed. The number of lighting periods required to allocate to the element line is minimized.

なお、図25に示す例のように露光時間が設定された場合、最大重複ライン数は6ラインとなり、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ラインの数(100ライン)を区分すると、最後の区分(区分番号17)だけは属する受光素子ライン(ライン番号1〜4)の数が4ラインになる。このような場合でも、上述したように点灯周期及び位相を決定すれば、最後の区分(区分番号17)に属する4つの受光素子ライン(ライン番号1〜4)についても、各露光期間中に照射される光源光の光量は、他の区分と同様、点灯期間1回分に相当するものとなり、雨滴検出用画像領域214に対応する全受光素子ラインにおいて各露光期間中に照射される光源光の光量を同じ量にすることができる。   When the exposure time is set as in the example shown in FIG. 25, the maximum number of overlapping lines is 6, and when the number of light receiving element lines corresponding to the raindrop detection image area 214 (100 lines) is divided, The number of light receiving element lines (line numbers 1 to 4) to which only the section (section number 17) belongs is four lines. Even in such a case, if the lighting cycle and phase are determined as described above, the four light receiving element lines (line numbers 1 to 4) belonging to the last section (section number 17) are also irradiated during each exposure period. The light amount of the light source light is equivalent to one lighting period as in the other sections, and the light amount of the light source light irradiated during each exposure period in all the light receiving element lines corresponding to the raindrop detection image region 214. Can be the same amount.

特に、本実施形態では、点灯周期の位相を決定するにあたり(S14)、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群のうち、最後の受光素子ライン(ライン番号100)を基準とする。すなわち、本実施形態では、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群のうち車両検出用画像領域213に対応する受光素子ライン群(ライン番号101〜)と隣接する受光素子ラインを基準とする。   In particular, in the present embodiment, when determining the phase of the lighting cycle (S14), the last light receiving element line (line number 100) in the light receiving element line group corresponding to the raindrop detection image region 214 is used as a reference. That is, in the present embodiment, a light receiving element line adjacent to the light receiving element line group (line numbers 101 to 101) corresponding to the vehicle detection image area 213 among the light receiving element line groups corresponding to the raindrop detection image area 214 is used as a reference. To do.

仮に、最後の受光素子ライン(ライン番号100)を基準とした場合、図25に示した例のように雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ラインの数(100ライン)を最大重複ライン数(6ライン)でちょうど区分することができないときには、最後の区分に、雨滴検出用画像領域214に対応する4つの受光素子ライン(ライン番号97〜100)に加え、車両検出用画像領域213に対応する2つの受光素子ライン(ライン番号101〜102)が含まれることになる。この場合、当該最後の区分に割り当てられる点灯期間が、車両検出用画像領域213に対応する2つの受光素子ライン(ライン番号101〜102)の露光期間と重なってしまう。そのため、光源光が車両検出用画像領域213に対応する当該2つの受光素子ラインの外乱光となり得るため、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光源光による誤識別を引き起こすおそれがある。   If the last light receiving element line (line number 100) is used as a reference, the number of light receiving element lines (100 lines) corresponding to the raindrop detection image area 214 is the maximum number of overlapping lines as in the example shown in FIG. When it is not possible to just categorize with (6 lines), it corresponds to the vehicle detection image area 213 in addition to the four light receiving element lines (line numbers 97 to 100) corresponding to the raindrop detection image area 214 in the last division. Two light receiving element lines (line numbers 101 to 102) are included. In this case, the lighting period assigned to the last section overlaps the exposure periods of the two light receiving element lines (line numbers 101 to 102) corresponding to the vehicle detection image region 213. Therefore, since the light source light can be disturbance light of the two light receiving element lines corresponding to the vehicle detection image region 213, there is a possibility of causing misidentification due to the headlamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the light source light of the white line. .

これに対し、本実施形態のように、車両検出用画像領域213に対応する受光素子ライン群(ライン番号101〜)と隣接する最後の受光素子ライン(ライン番号100)を基準とすると、当該最後の受光素子ラインの露光期間に重なるように設定される点灯期間は、車両検出用画像領域213に対応する受光素子ライン群(ライン番号101〜)の露光期間と重なることがなくなる。その結果、光源部202の点灯期間は、当然に、車両検出用画像領域213に対応する受光素子ライン群の露光期間とは重なることがなくなる。よって、車両検出用画像領域213に対応する受光素子ライン群の各露光期間中に光源光が照射されることがなくなるので、光源光が車両検出用画像領域213の外乱光となることはなく、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光源光による誤識別を抑制できる。   On the other hand, when the last light receiving element line (line number 100) adjacent to the light receiving element line group (line number 101 to) corresponding to the vehicle detection image region 213 is used as a reference, as in the present embodiment, the last The lighting period set so as to overlap with the exposure period of the light receiving element line does not overlap with the exposure period of the light receiving element line group (line numbers 101 to 101) corresponding to the vehicle detection image region 213. As a result, naturally, the lighting period of the light source unit 202 does not overlap with the exposure period of the light receiving element line group corresponding to the vehicle detection image region 213. Therefore, since the light source light is not irradiated during each exposure period of the light receiving element line group corresponding to the vehicle detection image region 213, the light source light does not become disturbance light of the vehicle detection image region 213. Misidentification due to the headlamp of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle, and the light source light of the white line can be suppressed.

以上のようにして光源部202の点灯周期及び位相が決定されたら、光源制御部102Bは、次の撮像フレームの撮像動作に同期して、決定した点灯周期及び位相で光源光が周期的にオンオフするように、光源部202の駆動制御を行う(S15)。これにより、自動露光制御により露光時間が変更されても、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群の各露光期間中に照射される光源光の光量は受光素子ライン間で同じ量に維持され、雨滴量の誤検出などの不具合を抑制できる。   When the lighting cycle and phase of the light source unit 202 are determined as described above, the light source control unit 102B periodically turns on and off the light source light at the determined lighting cycle and phase in synchronization with the imaging operation of the next imaging frame. Thus, drive control of the light source unit 202 is performed (S15). Thereby, even if the exposure time is changed by the automatic exposure control, the light amount of the light source light irradiated during each exposure period of the light receiving element line group corresponding to the raindrop detection image area 214 is the same amount between the light receiving element lines. It is maintained, and malfunctions such as erroneous detection of raindrop amount can be suppressed.

なお、自動露光制御により露光時間が変更されても、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ライン群の各露光期間中に照射される光源光の光量が受光素子ライン間で同じ量に維持されるのであれば、点灯周期や位相は別の方法で設定してもよい。例えば、本実施形態では、雨滴検出用画像領域214に対応するいずれの受光素子ラインも、それぞれの露光期間に1つの点灯期間が重なるように点灯周期及び位相が設定されているが、図26に示すように、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ラインの中に、その露光期間中に2つの点灯期間が重なるように点灯周期及び位相が設定されるようにしてもよい。すなわち、図26に示す例では、雨滴検出用画像領域214に対応する受光素子ラインの中に、その露光期間に1つの点灯期間が重なる受光素子ライン(ライン番号1、3〜5、7〜9、11〜13等)と、その露光期間に2つの点灯期間が重なる受光素子ライン(ライン番号2、6、10等)とが混在しているが、各露光期間中に占める点灯期間の割合は同じであるため、各露光期間中に光源部202から照射される光量の合計は同じ量になっている。   Even if the exposure time is changed by the automatic exposure control, the amount of light source light irradiated during each exposure period of the light receiving element line group corresponding to the raindrop detection image area 214 is maintained at the same amount between the light receiving element lines. If so, the lighting cycle and phase may be set by another method. For example, in this embodiment, the lighting cycle and phase of each light receiving element line corresponding to the raindrop detection image region 214 are set so that one lighting period overlaps each exposure period. As shown, the lighting cycle and phase may be set in the light receiving element line corresponding to the raindrop detection image region 214 so that two lighting periods overlap during the exposure period. That is, in the example shown in FIG. 26, among the light receiving element lines corresponding to the raindrop detection image region 214, the light receiving element lines (line numbers 1, 3 to 5, 7 to 9) in which one lighting period overlaps the exposure period. 11-13) and light receiving element lines (line numbers 2, 6, 10, etc.) in which the two lighting periods overlap in the exposure period are mixed, but the ratio of the lighting period in each exposure period is Since they are the same, the total amount of light emitted from the light source unit 202 during each exposure period is the same.

また、本実施形態においては、光源部202から照射される光源光の強度は一定であるが、所定の条件に従って光源部202の各LED等の光源のパワーを制御し、光源光の強度を適宜変更する制御を行ってもよい。   In this embodiment, the intensity of the light source light emitted from the light source unit 202 is constant. However, the power of the light source such as each LED of the light source unit 202 is controlled according to a predetermined condition, and the intensity of the light source light is appropriately set. You may perform control to change.

また、本実施形態では、フロントガラス105に付着した雨滴等の付着物を映し出す雨滴検出用画像領域と自車両前方の撮像領域を映し出す車両検出用画像領域とを含む画像を1つの撮像フレームで撮像する例であるが、雨滴検出用画像領域の画像を撮像する専用の撮像フレームで撮像する場合でも同様である。   Further, in the present embodiment, an image including a raindrop detection image area that displays an attachment such as raindrops attached to the windshield 105 and a vehicle detection image area that displays an imaging area in front of the host vehicle is captured in one imaging frame. However, the same applies to the case where an image of the raindrop detection image area is captured using a dedicated imaging frame.

〔変形例〕
次に、本実施形態の一変形例について説明する。
上述した実施形態においては、反射偏向プリズム230を用い、雨滴の付着箇所では照明光がフロントガラス外壁面を透過し、雨滴の非付着箇所では照明光がフロントガラス外壁面で反射して画像センサ206に受光される構成であった。これに対し、本変形例は、雨滴の非付着箇所では照明光がフロントガラス外壁面を透過し、雨滴の付着箇所ではフロントガラス外壁面を透過した照明光が雨滴で反射して画像センサ206に受光される構成である。具体的には、図27に示すような構成である。
[Modification]
Next, a modification of this embodiment will be described.
In the above-described embodiment, the reflection deflecting prism 230 is used, and the illumination light is transmitted through the outer surface of the windshield at the location where raindrops are attached, and the illumination light is reflected from the outer surface of the windshield at the location where no raindrops are attached. It was the structure which receives light. On the other hand, in this modified example, the illumination light is transmitted through the outer surface of the windshield at the location where the raindrops are not attached, and the illumination light transmitted through the outer surface of the windshield is reflected at the locations where the raindrops are attached. It is the structure which receives light. Specifically, the configuration is as shown in FIG.

なお、図27の例では、光源部202から出射した照明光が直接フロントガラス105の内壁面に入射する構成となっているが、ミラー等の光路変更部材を介する構成としてもよい。この場合、上述した実施形態と同様に、センサ基板207上に光源装置としての光源部202を実装することが可能となる。   In the example of FIG. 27, the illumination light emitted from the light source unit 202 is directly incident on the inner wall surface of the windshield 105, but may be configured via an optical path changing member such as a mirror. In this case, similarly to the above-described embodiment, the light source unit 202 as the light source device can be mounted on the sensor substrate 207.

図27中の光線Aは、光源部202から出射してフロントガラス105を通過する光線である。フロントガラス105の外壁面に雨滴203が付着していない場合、光源部202からフロントガラス105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105を透過してそのまま自車両100の外部に漏れ出る。   A light ray A in FIG. 27 is a light ray emitted from the light source unit 202 and passing through the windshield 105. When the raindrop 203 does not adhere to the outer wall surface of the windshield 105, the light emitted from the light source unit 202 toward the windshield 105 passes through the windshield 105 like the light ray A and remains on the vehicle 100 as it is. Leak outside.

図27中の光線Bは、光源部202からの出射光がフロントガラス105の内壁面で正反射して撮像部200へ入射する光線である。光源部202からフロントガラス105へ向かう光の一部はフロントガラス105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27の紙面に対して垂直な方向)に振動するS偏光成分(水平偏光成分S)が支配的であることが知られている。光源部202から照射されてフロントガラス105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105の外壁面に付着する雨滴203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。本変形例では、光線B(水平偏光成分S)が雨滴検出用フィルタ部220Bの偏光フィルタ層225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。   A light beam B in FIG. 27 is a light beam that is emitted from the light source unit 202 and is regularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105 and is incident on the imaging unit 200. Part of the light traveling from the light source unit 202 toward the windshield 105 is regularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105. The polarization component of the specularly reflected light (ray B) is generally dominated by the S polarization component (horizontal polarization component S) that vibrates in a direction perpendicular to the incident plane (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 27). Is known to be. The specularly reflected light (light ray B) irradiated from the light source unit 202 and specularly reflected by the inner wall surface of the windshield 105 does not vary depending on the presence or absence of the raindrop 203 adhering to the outer wall surface of the windshield 105. In addition, it becomes disturbance light that lowers the detection accuracy of raindrop detection. In this modification, since the light beam B (horizontal polarization component S) is cut by the polarizing filter layer 225 of the raindrop detection filter unit 220B, it is possible to suppress the raindrop detection accuracy from being lowered by the light beam B.

図27中の光線Cは、光源部202からの出射光がフロントガラス105の内壁面を透過し、その後、フロントガラス105の外壁面に付着する雨滴で反射して撮像部200へ入射する光線である。光源部202からフロントガラス105へ向かう光の一部はフロントガラス105の内壁面を透過するが、その透過光は水平偏光成分Sよりも鉛直偏光成分Pの方が多い。そして、フロントガラス105の外壁面上に雨滴203が付着している場合、フロントガラス105の内壁面を透過した光は、前記光線Aのように外部へ漏れ出ずに、雨滴内部で多重反射して撮像部200側に向けて再度フロントガラス105内を透過し、撮像部200に入射する。このとき、撮像部200の光学フィルタ205における前段フィルタ210の赤外光透過フィルタ領域212は、光源部202の発光波長(赤外光)を透過させるように構成されているので、光線Cは赤外光透過フィルタ領域212を通過する。また、続く後段フィルタ220の雨滴検出用フィルタ部220Bの偏光フィルタ層225は、鉛直偏光成分P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、光線Cは偏光フィルタ層225も透過する。よって、光線Cは、画像センサ206に到達し、その受光量によって雨滴の検出が行われる。   A light ray C in FIG. 27 is a light ray that is emitted from the light source unit 202 through the inner wall surface of the windshield 105 and then reflected by raindrops attached to the outer wall surface of the windshield 105 and incident on the imaging unit 200. is there. A part of the light traveling from the light source unit 202 toward the windshield 105 passes through the inner wall surface of the windshield 105, but the transmitted light is more in the vertical polarization component P than in the horizontal polarization component S. When raindrops 203 are attached on the outer wall surface of the windshield 105, the light transmitted through the inner wall surface of the windshield 105 does not leak out like the light ray A, but is reflected multiple times inside the raindrop. Then, the light passes through the windshield 105 again toward the imaging unit 200 and enters the imaging unit 200. At this time, since the infrared light transmission filter region 212 of the front-stage filter 210 in the optical filter 205 of the imaging unit 200 is configured to transmit the emission wavelength (infrared light) of the light source unit 202, the light ray C is red. It passes through the outside light transmission filter region 212. Further, since the polarizing filter layer 225 of the raindrop detection filter unit 220B of the subsequent post-stage filter 220 is formed with the longitudinal direction of the metal wire having a wire grid structure so as to transmit the vertically polarized component P, the light ray C is a polarizing filter. Layer 225 is also transparent. Therefore, the light ray C reaches the image sensor 206, and raindrops are detected based on the amount of light received.

図27中の光線Dは、フロントガラス105の外部からフロントガラス105を透過して撮像部200の雨滴検出用フィルタ部220Bに向かって入射してくる光線である。この光線Dも雨滴検出時の外乱光となり得るが、本変形例では、その光線Dの大部分が、光学フィルタ205における前段フィルタ210の赤外光透過フィルタ領域212によってカットされる。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。   A light ray D in FIG. 27 is a light ray that passes through the windshield 105 from the outside of the windshield 105 and enters the raindrop detection filter unit 220B of the imaging unit 200. Although this ray D can also be disturbance light at the time of raindrop detection, in this modification, most of the ray D is cut by the infrared light transmission filter region 212 of the front-stage filter 210 in the optical filter 205. Therefore, it is possible to suppress the raindrop detection accuracy from being lowered by the light ray D.

図27中の光線Eは、フロントガラス105の外部からフロントガラス105を透過して撮像部200の車両検出用フィルタ部220Aに向かって入射してくる光線である。この光線Eは、光学フィルタ205における前段フィルタ210の赤外光カットフィルタ領域211によって赤外光帯域がカットされ、可視域の光のみが撮像される。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などに利用される。   A light ray E in FIG. 27 is a light ray that passes through the windshield 105 from the outside of the windshield 105 and enters the filter 220A for vehicle detection of the imaging unit 200. The light beam E is cut in the infrared light band by the infrared light cut filter region 211 of the pre-stage filter 210 in the optical filter 205, and only the light in the visible region is imaged. This captured image is used for detection of a head lamp of an oncoming vehicle, a tail lamp of a preceding vehicle, and a white line.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
光源部202等の光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサ206における少なくとも一部のセンサ部分(雨滴検出用画像領域214に対応するセンサ部分)で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の雨滴等の検出対象物を検出する画像解析ユニット102等の物体検出装置において、前記少なくとも一部のセンサ部分における総露光期間中に前記光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせる光源制御部102B等の光源制御手段と、所定の露光条件に従って露光時間を変化させる露光時間制御部102C等の露光時間制御手段とを有し、前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段により変化する露光時間に応じて、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする。
本態様では、ローリングシャッター方式の画像センサにおいて、光源光の照明領域を撮像するセンサ部分における総露光期間中に光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせるので、当該総露光期間中ずっと光源光を継続して照射する場合と比べて、光源装置の省電力化を図ることができる。
また、本態様においては、露光時間制御手段により露光時間が変化しても、これに応じて前記光源光のオンオフ周期を変更することにより、当該センサ部分における受光素子ライン間の各露光期間中の光源光の光量を同じ量にすることが可能となる。よって、当該センサ部分における受光素子ライン間で各露光期間中の光源光の光量が不均一となることに起因した検出対象物の誤検出などの不具合を抑制することが可能になる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
The illumination area illuminated by the light source light from the light source device such as the light source unit 202 corresponds to at least a part of the rolling shutter type image sensor 206 in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged (corresponding to the raindrop detection image area 214). The sensor part) detects the detection object such as raindrops in the illumination area based on the amount of received light source light received by at least a part of the sensor part. A light source control unit such as a light source control unit 102B for periodically turning on and off the light source light emitted from the light source device during a total exposure period in the at least some sensor portions. Exposure time control means such as an exposure time control unit 102C for changing the exposure time according to predetermined exposure conditions, and the light Control means, in accordance with the exposure time varies with the exposure time control means, and changes the on-off cycle of the source light.
In this aspect, in the image sensor of the rolling shutter system, the light source light emitted from the light source device is periodically turned on and off during the total exposure period in the sensor portion that images the illumination area of the light source light. Compared with the case of continuously irradiating light from the light source, it is possible to save power in the light source device.
Further, in this aspect, even if the exposure time is changed by the exposure time control means, the on / off cycle of the light source light is changed accordingly, so that the exposure time between the light receiving element lines in the sensor portion is changed. It becomes possible to make light quantity of light source light the same quantity. Therefore, it is possible to suppress problems such as erroneous detection of the detection target due to the non-uniform light amount of the light source light during each exposure period between the light receiving element lines in the sensor portion.

(態様B)
前記態様Aにおいて、前記光源制御手段は、前記少なくとも一部のセンサ部分に対応する受光素子ライン間で各受光素子ラインの露光期間中に前記光源装置が照射する光源光の光量が同じ量になるように、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする。
これによれば、露光時間制御手段により露光時間が変化しても、当該センサ部分における受光素子ライン間の各露光期間中の光源光の光量が不均一になることがない。よって、これが不均一となることに起因した検出対象物の誤検出などの不具合を抑制することができる。
(Aspect B)
In the aspect A, the light source control means has the same amount of light source light emitted by the light source device during the exposure period of each light receiving element line between the light receiving element lines corresponding to the at least some sensor portions. Thus, the on / off cycle of the light source light is changed.
According to this, even if the exposure time is changed by the exposure time control means, the light amount of the light source light during each exposure period between the light receiving element lines in the sensor portion does not become uneven. Therefore, it is possible to suppress problems such as erroneous detection of the detection target due to the non-uniformity.

(態様C)
前記態様A又はBにおいて、前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段による露光時間の変更前後で、前記少なくとも一部のセンサ部分に対応する各受光素子ラインの露光期間中に前記光源装置が照射する光源光の光量が変化しないように、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする。
これによれば、露光時間制御手段により露光時間が変化しても、当該センサ部分における各受光素子ラインの露光期間中に照射される光源光の光量に変化が生じず、一定である。よって、当該センサ部分に受光される光源光の受光量の時間変化を利用して検出対象物を検出する場合において、検出対象物の誤検出などの不具合を抑制することができる。
(Aspect C)
In the aspect A or B, the light source control unit irradiates the light source device during the exposure period of each light receiving element line corresponding to the at least some sensor portions before and after the change of the exposure time by the exposure time control unit. The on / off cycle of the light source light is changed so that the light amount of the light source light does not change.
According to this, even if the exposure time is changed by the exposure time control means, the light amount of the light source light irradiated during the exposure period of each light receiving element line in the sensor portion does not change and is constant. Therefore, when detecting a detection target object using the time change of the received light amount of the light source light received by the sensor part, it is possible to suppress problems such as erroneous detection of the detection target object.

(態様D)
前記態様A〜Cのいずれかの態様において、前記光源制御手段は、前記光源装置が光源光を照射する1回の光源光照射期間以上の時間で露光期間が互いに重複する受光素子ラインの最大数ごとに1回の光源光照射期間が割り当てられるように、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする。
これによれば、当該センサ部分の総露光期間中に含まれる光源光照射期間の回数を最小限にすることが可能となり、光源装置の省電力化を図ることができる。
(Aspect D)
In any one of the aspects A to C, the light source control unit is configured such that the light source control unit has a maximum number of light receiving element lines whose exposure periods overlap each other in a time longer than a single light source light irradiation period in which the light source device emits light source light. The on / off cycle of the light source light is changed so that one light source light irradiation period is assigned every time.
According to this, it is possible to minimize the number of light source light irradiation periods included in the total exposure period of the sensor portion, and power saving of the light source device can be achieved.

(態様E)
前記態様A〜Dのいずれかの態様において、前記画像センサは、前記光源装置からの光源光によって照明されるフロントガラス105等の光透過性部材上の照明領域を当該画像センサの一部のセンサ部分で受光するとともに、所定の撮像領域からの光を該画像センサの他のセンサ部分(車両検出用画像領域213に対応するセンサ部分)で受光することにより、該光透過性部材に付着した雨滴等の付着物を前記検出対象物として映し出す雨滴検出用画像領域214等の付着物画像領域と該撮像領域を映し出す車両検出用画像領域213等の撮像領域画像領域とを含む画像を撮像することを特徴とする。
撮像領域画像を得るための撮像フレーム間に付着物画像を得るための撮像フレームを挿入する場合、その挿入によって撮像領域画像を取得できない時間が長くなり、撮像領域画像の時間変化を利用した処理(撮像領域内に存在する物体の認識処理等)の精度が低下するおそれがある。本態様によれば、単一の撮像フレームで、付着物画像領域と撮像領域画像領域とが含まれた画像を得ることができるので、付着物画像を得るための撮像フレームを挿入する必要がなくなる。よって、撮像領域画像を取得できない時間が短くなり、撮像領域画像の時間変化を利用した処理の精度が低下することを抑制できる。
(Aspect E)
In any one of the aspects A to D, the image sensor is configured to display an illumination area on a light transmissive member such as the windshield 105 illuminated by the light source light from the light source device as a part of the image sensor. Raindrops adhering to the light-transmitting member by receiving light from a predetermined imaging region and receiving light from a predetermined imaging region by another sensor portion of the image sensor (sensor portion corresponding to the vehicle detection image region 213) Imaging an image including a deposit image area such as a raindrop detection image area 214 that projects an adhesion object such as a raindrop detection image area and an imaging area image area such as a vehicle detection image area 213 that projects the imaging area. Features.
When an imaging frame for obtaining an attachment image is inserted between imaging frames for obtaining an imaging area image, the time during which the imaging area image cannot be acquired becomes longer due to the insertion, and processing that uses temporal changes in the imaging area image ( There is a risk that the accuracy of recognition processing of an object existing in the imaging area will be reduced. According to this aspect, it is possible to obtain an image including the attachment image region and the imaging region image region with a single imaging frame, so that it is not necessary to insert an imaging frame for obtaining the attachment image. . Therefore, it is possible to suppress the time during which the imaging region image cannot be acquired is shortened and the accuracy of the processing using the time change of the imaging region image is reduced.

(態様F)
前記態様Eにおいて、前記光源制御手段は、前記他のセンサ部分と隣接する前記一部のセンサ部分の受光素子ラインにおける露光期間のうち該他のセンサ部分における受光素子ラインの露光期間とは重複しない露光期間部分に前記光源装置が光源光を照射する光源光照射期間が重なるように、前記光源光のオンオフ周期の位相を設定することを特徴とする。
これによれば、前記他のセンサ部分と隣接する前記一部のセンサ部分の受光素子ライン(ライン番号100)における露光期間に重なるように設定される光源光照射期間(点灯期間)は、前記他のセンサ部分の受光素子ライン(ライン番号101〜)における露光期間とは重ならなくなる。この場合、前記一部のセンサ部分の総露光期間中におけるいずれの光源光照射期間も、前記他のセンサ部分における各露光期間とは重ならなくなるので、光源光が撮像領域画像領域の外乱光となるのを抑制できる。
(Aspect F)
In the aspect E, the light source control means does not overlap with an exposure period of the light receiving element line in the other sensor portion in an exposure period of the light receiving element line of the partial sensor portion adjacent to the other sensor portion. The phase of the on / off cycle of the light source light is set so that a light source light irradiation period in which the light source device emits light source light overlaps an exposure period portion.
According to this, the light source light irradiation period (lighting period) set to overlap the exposure period in the light receiving element line (line number 100) of the part of the sensor part adjacent to the other sensor part is the other The exposure period of the light receiving element lines (line numbers 101 to 101) of the sensor portion of the sensor portion does not overlap. In this case, since any light source light irradiation period in the total exposure period of the part of the sensor portions does not overlap with the exposure periods of the other sensor parts, the light source light is not disturbed by the disturbance light in the imaging region image region. Can be suppressed.

(態様G)
光源部202等の光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサ206における少なくとも一部のセンサ部分(雨滴検出用画像領域214に対応するセンサ部分)で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の雨滴等の検出対象物を検出する物体検出装置と、前記物体検出装置の検出結果に基づいて、移動体に搭載されたワイパー107等の所定の機器を制御するワイパー制御ユニット106等の移動体機器制御手段とを備えた車載機器制御システム等の移動体機器制御システムにおいて、前記物体検出装置として、前記態様A〜Fのいずれかの態様に係る物体検出装置を用いることを特徴とする。
これによれば、ローリングシャッター方式の画像センサにおいて、光源装置の省電力化を図りつつ、露光時間制御手段により露光時間が変化するときの検出対象物の誤検出などの不具合を抑制できるので、検出対象物の検出結果に基づく機器制御を高精度に行うことが可能となる。
(Aspect G)
The illumination area illuminated by the light source light from the light source device such as the light source unit 202 corresponds to at least a part of the rolling shutter type image sensor 206 in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged (corresponding to the raindrop detection image area 214). The sensor part) detects the detection object such as raindrops in the illumination area based on the amount of received light source light received by at least a part of the sensor part. Vehicle-mounted device comprising: an object detection device that performs the control, and a mobile device control unit such as a wiper control unit 106 that controls a predetermined device such as the wiper 107 mounted on the mobile body based on a detection result of the object detection device In a mobile device control system such as a control system, the object detection device according to any one of the aspects A to F is used as the object detection apparatus. Characterized by using.
According to this, in the rolling shutter type image sensor, it is possible to suppress the malfunction such as the erroneous detection of the detection target when the exposure time is changed by the exposure time control means while reducing the power consumption of the light source device. Device control based on the detection result of the object can be performed with high accuracy.

(態様H)
光源部202等の光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサ206における少なくとも一部のセンサ部分で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の雨滴等の検出対象物を検出する画像解析ユニット102等の物体検出装置のコンピュータを機能させるための物体検出用プログラムであって、前記少なくとも一部のセンサ部分における総露光期間中に前記光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせる光源制御部102B等の光源制御手段、及び、所定の露光条件に従って露光時間を変化させる露光時間制御部102C等の露光時間制御手段として、前記コンピュータを機能させるものであり、前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段により変化する露光時間に応じて、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする。
本態様では、ローリングシャッター方式の画像センサにおいて、光源光の照明領域を撮像するセンサ部分における総露光期間中に光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせるので、当該総露光期間中ずっと光源光を継続して照射する場合と比べて、光源装置の省電力化を図ることができる。
また、本態様においては、露光時間制御手段により露光時間が変化しても、これに応じて前記光源光のオンオフ周期を変更することにより、当該センサ部分における受光素子ライン間の各露光期間中の光源光の光量を同じ量にすることが可能となる。よって、当該センサ部分における受光素子ライン間で各露光期間中の光源光の光量が不均一となることに起因した検出対象物の誤検出などの不具合を抑制することが可能になる。
なお、このプログラムは、CD−ROM等の記録媒体に記録された状態で配布したり、入手したりすることができる。また、このプログラムを乗せ、所定の送信装置により送信された信号を、公衆電話回線や専用線、その他の通信網等の伝送媒体を介して配信したり、受信したりすることでも、配布、入手が可能である。この配信の際、伝送媒体中には、コンピュータプログラムの少なくとも一部が伝送されていればよい。すなわち、コンピュータプログラムを構成するすべてのデータが、一時に伝送媒体上に存在している必要はない。このプログラムを乗せた信号とは、コンピュータプログラムを含む所定の搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号である。また、所定の送信装置からコンピュータプログラムを送信する送信方法には、プログラムを構成するデータを連続的に送信する場合も、断続的に送信する場合も含まれる。
(Aspect H)
An illumination region illuminated by light source light from a light source device such as the light source unit 202 is imaged by at least a part of a sensor part of a rolling shutter type image sensor 206 in which light receiving elements are two-dimensionally arranged, and imaging obtained thereby A computer of an object detection device such as an image analysis unit 102 that detects a detection target such as raindrops in the illumination area based on the amount of received light source light received by the at least some sensor portions using image data. A program for detecting an object for functioning, and a light source control unit such as a light source control unit 102B for periodically turning on and off the light source light emitted from the light source device during a total exposure period in the at least some sensor portions; And as an exposure time control means such as an exposure time control unit 102C for changing the exposure time according to predetermined exposure conditions, It is intended to function serial computer, the light source control means in accordance with the exposure time varies with the exposure time control means, and changes the on-off cycle of the source light.
In this aspect, in the image sensor of the rolling shutter system, the light source light emitted from the light source device is periodically turned on and off during the total exposure period in the sensor portion that images the illumination area of the light source light. Compared with the case of continuously irradiating light from the light source, it is possible to save power in the light source device.
Further, in this aspect, even if the exposure time is changed by the exposure time control means, the on / off cycle of the light source light is changed accordingly, so that the exposure time between the light receiving element lines in the sensor portion is changed. It becomes possible to make light quantity of light source light the same quantity. Therefore, it is possible to suppress problems such as erroneous detection of the detection target due to the non-uniform light amount of the light source light during each exposure period between the light receiving element lines in the sensor portion.
This program can be distributed or obtained in a state of being recorded on a recording medium such as a CD-ROM. It is also possible to distribute and obtain signals by placing this program and distributing or receiving signals transmitted by a predetermined transmission device via transmission media such as public telephone lines, dedicated lines, and other communication networks. Is possible. At the time of distribution, it is sufficient that at least a part of the computer program is transmitted in the transmission medium. That is, it is not necessary for all data constituting the computer program to exist on the transmission medium at one time. The signal carrying the program is a computer data signal embodied on a predetermined carrier wave including the computer program. Further, the transmission method for transmitting a computer program from a predetermined transmission device includes a case where data constituting the program is transmitted continuously and a case where it is transmitted intermittently.

100 自車両
101 撮像ユニット
102 画像解析ユニット
102A 検出処理部
102B 光源制御部
102C 露光時間制御部
105 フロントガラス
106 ワイパー制御ユニット
107 ワイパー
200 撮像部
202 光源部
203 雨滴
205 光学フィルタ
206 画像センサ
208 信号処理部
213 車両検出用画像領域
214 雨滴検出用画像領域
230 反射偏向プリズム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Own vehicle 101 Imaging unit 102 Image analysis unit 102A Detection processing part 102B Light source control part 102C Exposure time control part 105 Windshield 106 Wiper control unit 107 Wiper 200 Imaging part 202 Light source part 203 Raindrop 205 Optical filter 206 Image sensor 208 Signal processing part 213 Image area 214 for vehicle detection Image area 230 for raindrop detection Reflection deflection prism

特開2013−113781号公報JP 2013-113781 A

Claims (8)

光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサにおける少なくとも一部のセンサ部分で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の検出対象物を検出する物体検出装置において、
前記少なくとも一部のセンサ部分における総露光期間中に前記光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせる光源制御手段と、
所定の露光条件に従って露光時間を変化させる露光時間制御手段とを有し、
前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段により変化する露光時間に応じて、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする物体検出装置。
The illumination area illuminated by the light source light from the light source device is imaged by at least a part of the sensor in the image sensor of the rolling shutter system in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged, and using the captured image data obtained thereby, In an object detection device for detecting a detection target in the illumination area based on a received light amount of light source light received by the at least some sensor parts,
Light source control means for periodically turning on and off the light source light emitted from the light source device during a total exposure period in the at least some sensor parts;
Exposure time control means for changing the exposure time according to predetermined exposure conditions,
The light source control means changes an on / off cycle of the light source light in accordance with an exposure time changed by the exposure time control means.
請求項1に記載の物体検出装置において、
前記光源制御手段は、前記少なくとも一部のセンサ部分に対応する受光素子ライン間で各受光素子ラインの露光期間中に前記光源装置が照射する光源光の光量が同じ量になるように、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする物体検出装置。
The object detection apparatus according to claim 1,
The light source control means is configured so that the light amount of the light source light emitted by the light source device during the exposure period of each light receiving element line is the same between the light receiving element lines corresponding to the at least some sensor portions. An object detection apparatus characterized by changing an on / off cycle of light.
請求項1又は2に記載の物体検出装置において、
前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段による露光時間の変更前後で、前記少なくとも一部のセンサ部分に対応する各受光素子ラインの露光期間中に前記光源装置が照射する光源光の光量が変化しないように、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする物体検出装置。
In the object detection device according to claim 1 or 2,
The light source control means changes the light amount of the light source light emitted by the light source device during the exposure period of each light receiving element line corresponding to the at least some sensor portions before and after the change of the exposure time by the exposure time control means. So as not to change the on / off cycle of the light source light.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の物体検出装置において、
前記光源制御手段は、前記光源装置が光源光を照射する1回の光源光照射期間以上の時間で露光期間が互いに重複する受光素子ラインの最大数ごとに1回の光源光照射期間が割り当てられるように、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 3,
The light source control means assigns one light source light irradiation period for each maximum number of light receiving element lines whose exposure periods overlap each other in a time longer than one light source light irradiation period in which the light source device emits light source light. As described above, the on-off cycle of the light source light is changed.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の物体検出装置において、
前記画像センサは、前記光源装置からの光源光によって照明される光透過性部材上の照明領域を当該画像センサの一部のセンサ部分で受光するとともに、所定の撮像領域からの光を該画像センサの他のセンサ部分で受光することにより、該光透過性部材に付着した付着物を前記検出対象物として映し出す付着物画像領域と該撮像領域を映し出す撮像領域画像領域とを含む画像を撮像することを特徴とする物体検出装置。
In the object detection device according to any one of claims 1 to 4,
The image sensor receives an illumination area on a light transmissive member illuminated by light source light from the light source device by a part of the sensor of the image sensor, and receives light from a predetermined imaging area. By picking up light from another sensor part, an image including a deposit image area that projects the deposit adhered to the light transmissive member as the detection target and an imaging area image area that projects the imaging area is captured. An object detection device characterized by.
請求項5に記載の物体検出装置において、
前記光源制御手段は、前記他のセンサ部分と隣接する前記一部のセンサ部分の受光素子ラインにおける露光期間のうち該他のセンサ部分における受光素子ラインの露光期間とは重複しない露光期間部分に前記光源装置が光源光を照射する光源光照射期間が重なるように、前記光源光のオンオフ周期の位相を設定することを特徴とする物体検出装置。
The object detection apparatus according to claim 5,
The light source control means is arranged in an exposure period portion that does not overlap with an exposure period of a light receiving element line in the other sensor portion of an exposure period in a light receiving element line of the partial sensor portion adjacent to the other sensor portion. An object detection apparatus, wherein a phase of an on / off cycle of the light source light is set so that a light source light irradiation period in which the light source apparatus irradiates the light source light overlaps.
光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサにおける少なくとも一部のセンサ部分で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の検出対象物を検出する物体検出装置と、
前記物体検出装置の検出結果に基づいて、移動体に搭載された所定の機器を制御する移動体機器制御手段とを備えた移動体機器制御システムにおいて、
前記物体検出装置として、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の物体検出装置を用いることを特徴とする移動体機器制御システム。
The illumination area illuminated by the light source light from the light source device is imaged by at least a part of the sensor in the image sensor of the rolling shutter system in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged, and using the captured image data obtained thereby, An object detection device for detecting a detection target in the illumination area based on a received light amount of light source light received by the at least some sensor parts;
In a mobile device control system comprising mobile device control means for controlling a predetermined device mounted on the mobile based on the detection result of the object detection device,
A mobile device control system using the object detection device according to any one of claims 1 to 6 as the object detection device.
光源装置からの光源光によって照明される照明領域を、受光素子が二次元配置されたローリングシャッター方式の画像センサにおける少なくとも一部のセンサ部分で撮像し、これにより得られる撮像画像データを用いて、該少なくとも一部のセンサ部分に受光される光源光の受光量に基づき該照明領域内の検出対象物を検出する物体検出装置のコンピュータを機能させるための物体検出用プログラムであって、
前記少なくとも一部のセンサ部分における総露光期間中に前記光源装置から照射される光源光を周期的にオンオフさせる光源制御手段、及び、所定の露光条件に従って露光時間を変化させる露光時間制御手段として、前記コンピュータを機能させるものであり、
前記光源制御手段は、前記露光時間制御手段により変化する露光時間に応じて、前記光源光のオンオフ周期を変更することを特徴とする物体検出用プログラム。
The illumination area illuminated by the light source light from the light source device is imaged by at least a part of the sensor in the image sensor of the rolling shutter system in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged, and using the captured image data obtained thereby, An object detection program for causing a computer of an object detection device to detect a detection target in the illumination area based on a received light amount of light source light received by at least a part of the sensor part,
As light source control means for periodically turning on and off the light source light emitted from the light source device during the total exposure period in the at least some sensor parts, and as exposure time control means for changing the exposure time according to predetermined exposure conditions, Functioning the computer,
The light source control means changes the on / off cycle of the light source light according to the exposure time changed by the exposure time control means.
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