JP2019100916A - ウィンド面検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得られるウィンド面検出センサを提供する。【解決手段】カメラ１１は、ＣＭＯＳセンサ１３とレンズ１４とを有し、車両内部からフロントガラス２を撮像してフロントガラス２の外表面２ａの情報を得るものである。ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、ピント面Ｐｍがフロントガラス２の外表面２ａを含む平面を基準として車室内側に傾くように、互いが非平行状態で設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ウィンド面検出センサに関する。

従来、所謂シャインプルーフの原理を用いて車両ウィンド上の雨滴を検出するウィンド面検出センサが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のウィンド面検出センサは、撮像素子の撮像面とレンズの主面とを非平行状態とすることでシャインプルーフの原理を用いて車両ウィンドの外表面を含むように被写界深度を合わせるようになっている。

特開２０１６−２１８０４４号公報

ところで、上記のようなウィンド面検出センサにおいて、撮像素子の撮像面とレンズの主面とを非平行状態として車両ウィンドの外表面を含むように被写界深度を合わせるようになっている。しかしながら、本発明者の研究の結果、被写界深度はその位置に応じて異なることが判明した。その結果、被写界深度の深い部分において路面等の背景にピントが合ってしまい、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができない虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得られるウィンド面検出センサを提供することにある。

上記課題を解決するウィンド面検出センサは、撮像素子とレンズとを有し、車両内部から車両ウィンドを撮像して該車両ウィンドの表面の情報を得るためのウィンド面検出センサであって、前記撮像素子の撮像面と前記レンズの主面とは、ピント面が前記車両ウィンドの外表面を含む平面を基準として車室内側に傾くように、互いが非平行状態で設けられた。

上記態様によれば、撮像素子の撮像面とレンズの主面とは、ピント面が車両ウィンドの外表面を含む平面を基準として車室内側に傾くように、互いが非平行状態で設けられるため、被写界深度が深くなりやすい個所の車室外における被写界深度を浅く設定することができる。その結果、路面等にピントが合うことが抑えられ、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得られる。

上記ウィンド面検出センサにおいて、前記撮像素子及び前記レンズは前記車両ウィンドにおける鉛直方向上方側寄りに配置されて前記車両ウィンドの下端側ほど離間配置されるものであり、前記ピント面は、前記撮像素子の撮像範囲における下端側が車室内側となることが好ましい。

上記態様によれば、ピント面の内で撮像素子及びレンズから距離の離れた下端側が車室内側とされるため、被写界深度が深くなりやすい下側において車室外における被写界深度を浅くして車両ウィンドの外表面近傍に設定することができる。その結果、路面等にピントが合うことが抑えられ、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得られる。

本発明のウィンド面検出センサによれば、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得られる。

一実施形態における車両の模式断面図。

以下、ウィンド面検出センサを備える車両の一実施形態について説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すように、車両Ｃには、ルーフパネル１の車両前方側端部から車両前方側に向かって斜め下方に延びるように車両ウィンドとしてのフロントガラス２が設けられている。又、車両Ｃにおけるルーフパネル１の下面には、運転席３から後方を確認するためのバックミラー４が支持されている。

また、車両Ｃには、車両Ｃの内部からフロントガラス２を撮像して該フロントガラス２の表面の情報を得るためのウィンド面検出センサとしてのカメラ１１が設けられている。カメラ１１は、筐体１２と、筐体１２内に収容保持された撮像素子としてのＣＭＯＳ（イメージ）センサ１３と筐体１２から外部に露出するように保持されたレンズ１４とを有する。カメラ１１は、バックミラー４の車両前方側に配置されるように、本実施形態ではルーフパネル１に固定されている。詳しくは、カメラ１１は、筐体１２を支持すべく上方に延びる支持部１２ａを有し、該支持部１２ａはカメラ１１がバックミラー４の車両前方側に配置されるようにルーフパネル１に固定されている。なお、バックミラー４は、車両Ｃの車幅方向（フロントガラス２の幅方向）中心に配置され、カメラ１１も車両Ｃの車幅方向（フロントガラス２の幅方向）中心に配置されている。

ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、ピント面Ｐｍがフロントガラス２の外表面２ａを含む平面を基準として車室内側に傾くように、互いが非平行状態で設けられている。より詳しくは、ピント面Ｐｍは、撮像範囲における下端側が車室内側となるように撮像面１３ａと主面１４ａとが傾けて設けられている。そして、前記ピント面Ｐｍと前記撮像面１３ａを含む平面と主面１４ａとが一直線Ｌ上で交わるように撮像面１３ａと主面１４ａが傾けて設けられている。なお、フロントガラス２の外表面２ａは、実際は湾曲しており平面ではないが、その湾曲面に最も近い平面を用いて、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとの傾きが設定されている。また、図１は、車両Ｃを側方（車両幅方向）から見た模式断面図であり、撮像面１３ａを含む平面を直線Ｓ１として図示し、前記主面１４ａを含む平面を直線Ｓ２として図示している。さらに図１では、フロントガラス２の外表面２ａを含む平面を直線Ｓ３として図示し、直線Ｓ３を基準として車室内側に傾いた含むピント面Ｐｍを含む直線Ｓ４として図示し、一直線Ｌは紙面直交方向に延びるため、点で図示している。

上述した構成とすることで、本実施形態のカメラ１１では、前記ピント面Ｐｍを基準として被写界深度Ｄが設定されることとなる。なお、被写界深度Ｄはピント（焦点）が合っていると見なすことができる範囲であり、ピント面Ｐｍを基準として前方側（車両Ｃにおいて後方側）に位置する前方被写界深度Ｄ１と、ピント面Ｐｍを基準として後方側（車両Ｃにおいて前方側）に位置する後方被写界深度Ｄ２とを足し合わせた範囲である。また、本例の被写界深度Ｄは、カメラ１１の撮像範囲内におけるフロントガラス２の上端側ほど浅く、下端側ほど深くなっている。

そのため、前述したようにピント面Ｐｍの撮像範囲における下端側が車室内側となるように撮像面１３ａと主面１４ａとが傾けて設けられることで、撮像範囲における後方被写界深度Ｄ２をフロントガラス２の外表面２ａ近傍に設定されることとなる。また、本例の被写界深度Ｄは、撮像範囲においていずれも外表面２ａを含む位置となっている。

また、カメラ１１は、撮像中心軸線Ｊが、水平面よりも鉛直方向側に向くように（言い換えると斜め下方側を向くように）、且つ、フロントガラス２の外表面２ａと交わる位置Ｐが該フロントガラス２の上半分の範囲Ｈ１内となるように設けられている。なお、フロントガラス２の上半分の範囲Ｈ１とは、詳しくは、フロントガラス２の上端とフロントガラス２の鉛直方向中心Ｚとの間の範囲である。

次に、上記のように構成された車両Ｃ（カメラ１１）の作用について説明する。
例えば、車内に設けられたレバースイッチＳＷがオート位置に操作されていると、カメラ１１によって車両Ｃの内部からフロントガラス２が定期的に撮像される。なお、図１では、カメラ１１による撮像範囲（角度）を破線で図示している。そして、図示しない制御部によって、撮像した画像に基づいてフロントガラス２上に雨滴等が付着していると判定されると、図示しないワイパが駆動されてフロントガラス２が払拭され、自動的に雨滴等が除去される。

本実施形態の効果を記載する。
（１）ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、ピント面Ｐｍがフロントガラス２の外表面２ａを含む平面を基準として車室内側に傾くように、互いが非平行状態で設けられるため、被写界深度Ｄが深くなりやすい個所を車室外における被写界深度を浅く設定することができる。その結果、路面等にピントが合うことが抑えられ、フロントガラス２の外表面２ａの情報を高精細に得られる。

（２）ピント面Ｐｍの内でＣＭＯＳセンサ１３及びレンズ１４から距離の離れた下端側が車室内側とされるため、被写界深度Ｄが深くなりやすい下側において車室外における被写界深度Ｄ（後方被写界深度Ｄ２）を浅くしてフロントガラス２の外表面２ａ近傍に設定することができる。その結果、路面等にピントが合うことが抑えられ、フロントガラス２の外表面２ａの情報を高精細に得られる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、カメラ１１は、バックミラー４の車両前方側に配置されるように、ルーフパネル１に固定されるとしたが、他の位置に固定してもよい。例えば、フロントガラス２の内表面に固定するものとしてもよい。このような構成であってもカメラ１１がバックミラー４の車両前方側に配置されることとなる。また、このような構成とすることで、例えば、ルーフパネル１に固定されるもの（上記実施形態参照）に比べて、ワーキングディスタンス（レンズ１４からフロントガラス２の外表面２ａまでの距離）を短くすることができ、被写界深度を小さく（浅く）することができる。よって、背景に焦点（ピント）が合ってしまうことを抑えることができ、ひいては誤検出を抑えることができる。

また、フロントガラス２の上端側に限らず、ダッシュボードの上面などのフロントガラス２の下端側にカメラ１１を設ける構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、カメラ１１は、車両Ｃの車幅方向（フロントガラス２の幅方向）中心であって、バックミラー４の車両前方側に配置されるとしたが、これに限定されず、他の位置に固定されるものとしてもよい。つまり、カメラ１１を車両Ｃの車幅方向中心から運転席寄りに固定したり、車幅方向中心から助手席寄りに固定する構成としてもよい。例えば、運転席寄りにカメラ１１を固定することで運転者の視界に対応した範囲（アイポイント）におけるフロントガラス２の外表面の情報を高精細に得ることができる。よって、運転手の視界に対応した範囲（アイポイント）において雨滴等が付着しているか否かの判定を高精度に行うことができ、ワイパを連動させることで特に運転手の視界を良好に保つことが可能となる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ１３）は、赤外光領域に対して感度を有するものとしてもよい。具体的には、撮像素子として、例えば、近赤外光領域に対して感度を有するものであるＩｎＧａＡｓイメージセンサを採用してもよい。このようにすると、水が赤外光を吸収する現象から雨滴（水）が付着しているか否かの判定をより高精度に行うことが可能となる。なお、フロントガラス２は、３０００ｎｍ以上の波長の赤外光をカットする機能を有したものもあるが、ＩｎＧａＡｓイメージセンサ等、近赤外光領域に対応した撮像素子を用いれば、赤外光をカットする機能を有したフロントガラス２に用いても問題の発生を避けることができる。

また、この場合、撮像素子に向かう赤外光領域以外の領域の光を透過させないためのフィルター部材を備えた構成としてもよい。具体的には、フィルター部材として、例えば、可視光を透過させず赤外光を透過させる可視光カットフィルターを備えた構成としてもよい。このようにすると、雨滴（水）が付着しているか否かの判定をより高精度に行うことが可能となる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、被写界深度Ｄは１０ｍｍ程度とすることが好ましい。このようにすると、例えば、雨滴の厚さを検出（推定）することが可能となる。また、例えば、カメラ１１の取り付け角度が多少ずれたとしても、そのずれを吸収して、検出精度の低下を抑制することができる。また、例えば、フロントガラス２（車両ウィンド）の湾曲による影響を吸収して、検出精度の低下を抑制することができる。なお、勿論、被写界深度は、１０ｍｍ以上としてもよいし、１０ｍｍ以下としてもよい。

・上記実施形態では、カメラ１１は、車両Ｃの内部からフロントガラス２を撮像するとしたが、リヤガラス等、他の車両ウィンドを撮像するようにしてもよい。
・上記実施形態では、撮像素子をＣＭＯＳセンサ１３としたが、これに限定されず、例えばＣＣＤ（イメージ）センサ等の他の撮像素子に変更してもよい。

・上記実施形態では、撮像した画像に基づいてフロントガラス２上に雨滴等が付着していると判定するとワイパを駆動する構成としたが、撮像画像は他の用途に用いるようにしてもよい。又、撮像画像を雨滴以外の虫等が付着しているか否かを判定するために用いてもよい。

・上記実施形態では、カメラ１１は、単純に外部に露出したレンズ１４だけを備えたように記載したが、これに限定されず、筐体１２の内部にもレンズを備えたカメラとしてもよく、それらのレンズ（主面）と撮像面１３ａとを傾けて、シャインプルーフの原理を利用するものであってもよい。

・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

２…フロントガラス（車両ウィンド）、２ａ…外表面、１１…カメラ（ウィンド面検出センサ）、１３…ＣＭＯＳセンサ（撮像素子）、１３ａ…撮像面、１４…レンズ、１４ａ…主面、Ｃ…車両、Ｐｍ…ピント面。

Claims (2)

1. 撮像素子とレンズとを有し、車両内部から車両ウィンドを撮像して該車両ウィンドの表面の情報を得るためのウィンド面検出センサであって、
   前記撮像素子の撮像面と前記レンズの主面とは、ピント面が前記車両ウィンドの外表面を含む平面を基準として車室内側に傾くように、互いが非平行状態で設けられたことを特徴とするウィンド面検出センサ。
2. 前記撮像素子及び前記レンズは前記車両ウィンドにおける鉛直方向上方寄りに配置されて前記車両ウィンドの下端側ほど離間配置されるものであり、
   前記ピント面は、前記撮像素子の撮像範囲における下端側が車室内側となることを特徴とする請求項１に記載のウィンド面検出センサ。