CN103890563A - 图像拾取单元和安装了图像拾取单元的车辆 - Google Patents

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Abstract

图像拾取透镜具有远离透明构件的位置的焦距。图像拾取设备被放置在与光源的一侧相同的透明构件的一侧上，并且拍摄包括从透明构件的其他表面上的附着对象和空气之间的界面的单向反射的反射光。假定当通过所述透明构件的其他表面以单向反射所反射的光入射在所述图像拾取透镜上时，所述透明构件上的发射光的入射角是θs，所述发射光的典型光束的入射角落入θs-30度到θs，并且所述发射光的主要要素的入射角小于θs。

Description

图像拾取单元和安装了图像拾取单元的车辆
技术领域
本发明涉及拍摄图像的图像拾取单元和其中安装了图像拾取单元的车辆。
背景技术
在相关的现有技术中，已知这样的图像处理装置，其被安装在诸如汽车之类的车辆中，检测雨滴并且监视车辆的周围环境。在这样的图像处理装置中，安装了拍摄图像的图像拾取单元。
例如，存在这样的图像处理装置，其包括：透镜，所述透镜可以具有第一焦距和第二焦距，其中第一焦距用于拍摄附着到车辆上的雨滴的图像的短距离，而第二焦距用于拍摄车辆的周围环境的图像的长距离；照相机部件，其在第一焦距和第二焦距之间切换；雨滴检测部件，其基于由照相机部件利用第一焦距拍摄的图像检测是否存在雨滴；以及监视部件，其基于由照相机部件利用第二焦距拍摄的图像来监视车辆的周围环境。在该图像处理装置中，照相机部件对应于图像拾取单元(例如，参见日本特开专利申请No.2005-225250)(专利参考文献1)。
然而，专利参考文献1的图像拾取单元(照相机部件)使用了双焦点透镜，当检测到附着到风挡表面的雨滴时将透镜聚焦在雨滴上，并且当检测到车辆周围环境信息时将透镜聚焦在车辆的周围环境上。因此，当检测到雨滴时且透镜聚焦在风挡表面的同时，由于在雨滴的图像中可能会包括雨滴和背景之间的反差并且亮点的位置可能会根据光源位置而移动，因此可能难于提取雨滴的区域。
也就是说，根据专利参考文献1的图像拾取单元(照相机部件)，在相应的适当条件下，可能难于拍摄附着到风挡表面的雨滴和远离风挡的位置的车辆周围环境信息的图像。
发明内容
一种图像拾取单元，包括：光源，其从透明构件的一个表面侧向所述透明构件发射光；图像拾取透镜，其具有被设置为远离所述透明构件的位置的焦距；图像传感器，其包括以二维布置的多个像素；以及图像拾取设备，其被放置在所述透明构件的与所述光源的一侧相同的一侧上。所述图像拾取设备通过所述图像传感器拍摄反射光的图像，所述反射光包括通过附着到所述透明构件的其他表面的附着对象和空气之间的界面所反射的发射光的单向反射。所述光源被设置在这样的位置处，使得在当通过所述透明构件的其他表面以单向反射方式反射的光入射在所述图像拾取透镜上时，所述透明构件上的发射光的入射角是θs的情形下，所述发射光在所述透明构件上的典型光束的入射角落入范围θs-30度到θs内，并且所述发射光的主要要素在所述透明构件上的入射角小于θs。
结合附图并根据以下的具体实施方式，本发明的其他目的、特征和优势将变得更加明显。
附图说明
图1示出了说明根据第一实施例的图像处理装置10的总体配置的示意图；
图2示出了以放大的方式说明图1中的一部分的示意图；
图3说明了在图像拾取透镜41聚焦在雨滴102的情况下的雨滴检测的拾取图像数据；
图4说明了在图像拾取透镜41聚焦在无限远的情况下的雨滴检测的拾取图像数据；
图5说明了雨滴的亮点的检测；
图6示出了说明光源30和图像拾取设备40的布置的侧视图；
图7说明了光源30的仰角θ和反射光的图像拾取量之间的关系；
图8示出了说明SN减小的问题的侧视图；
图9A-9B示出了说明解决SN减小的问题的措施的侧视图；
图10示出了说明散射光的侧视图；
图11说明了它们的图像被拍摄的光斑；
图12说明了偏振过滤层；
图13说明了光源30和图像拾取设备40的另一个布置；
图14说明了光源30的仰角θ和反射光的图像拾取量之间的另一个关系；
图15示出了说明使用图6和图13中的图像拾取设备40和光源30的两个相应布置的示例的侧视图；
图16说明了它们的图像被拍摄的光斑；
图17示出了说明光源30和图像拾取装置40的另一个布置的侧视图；
图18说明了其图像被拍摄的光斑；
图19示出了说明从单光源30向风挡101发射多个光束的配置的侧视图；
图20示出了说明在考虑到图像拾取设备40的视角的情况下的光源30的放置的侧视图；
图21示出了说明在考虑到图像拾取设备40的视角的情况下的光源30的放置的平面图；
图22说明了光源30的发射角θLS和反射光的图像拾取量之间的关系；
图23示出了说明在考虑到图像拾取设备40的视角的情况下的光源30的放置的另一个平面图；
图24示出了说明提供转向镜35的示例的侧视图；
图25示出了从传感器基底44侧观看的光过滤器42的视图；
图26示出了从传感器基底44侧以透视方式观看的与光过滤器42相对的图像传感器43的表面的视图；
图27说明了根据第一实施例的光过滤器42和图像传感器43之间的位置关系的对应；
图28示出了沿着图25和图26的A-A线截取的截面图；
图29说明了形成为具有线栅结构的偏振器；
图30说明了光谱过滤层49a的透射率特性；
图31说明了光谱过滤层49b的透射率特性；
图32说明了从组合光谱过滤层49a和49b获取的透射率特性；
图33说明了光谱过滤层49b的另一个透射率特性；
图34说明了实现图30中所示的特性的光谱过滤层49a的多层膜配置；
图35说明了图34中所示的多层膜配置的透射率特性；
图36说明了实现图31中所示的特性的光谱过滤层49b的多层膜配置；
图37说明了图36中所示的多层膜配置的透射率特性；
图38说明了实现图33中所示的特性的光谱过滤层49b的多层膜配置；
图39说明了图38中所示的多层膜配置的透射率特性；
图40说明了实现图33中所示的特性的光谱过滤层49b的另一个多层膜配置；
图41示意性地示出了拾取图像的示例；
图42说明了涉及雨滴检测和车辆检测的光束；
图43A和图43B说明了拾取图像；
图44示出了根据从传感器基底44侧观看的第一实施例的第一变形例的光过滤器42A的视图；
图45说明了根据第一实施例的第一变形例的光过滤器42A和图像传感器43之间的位置关系的对应；
图46示出了沿着图44的B-B线截取的截面图；
图47示出了沿着图44的C-C线截取的截面图；
图48示出了根据从传感器基底44侧观看的第一实施例的第二变形例的光过滤器42B的视图；
图49说明了根据第一实施例的第二变形例的光过滤器42B和图像传感器43之间的位置关系的对应；
图50示出了沿着图48的D-D线截取的截面图；
图51示出了沿着图48的E-E线截取的截面图；
图52示出了根据从传感器基底44侧观看的第一实施例的第三变形例的光过滤器42C的视图；
图53、图54、图55、图56、图57和图58说明了孔径限制部分；以及
图59示意性地示出了根据第一实施例的包括图像处理装置的车载设备控制***的总体配置。
具体实施方式
在下文中，将使用附图描述实施例及其变形例。在每个附图中，相同的附图标记将被给予到相同的要素，并且省略重复的描述。
需要注意的是，在以下描述的实施例及其变形例中，将描述这样的示例，在所述示例中，在诸如汽车之类的车辆中安装了使用图像拾取单元的图像处理装置，并且所述图像处理装置拍摄附着到车辆的风挡上的诸如雨滴之类的附着对象或诸如另一个车辆的头灯之类的车辆周围环境信息的图像。
[第一实施例]
图1是说明根据第一实施例的图像处理装置10的总体配置的示意图。图2是以放大的方式说明图1中的一部分的示意图。如图1和图2中所示，图像处理装置10包括图像拾取单元20和图像分析单元50。需要注意的是，附图标记101表示车辆的风挡，而附图标记102表示已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴。需要注意的是，风挡101是透明构件的典型示例。雨滴102是附着对象的典型示例。
图像拾取单元20被安装在例如车辆的风挡101附近(例如，在后视镜(未示出)周围)。例如，还可以被至少在风挡101侧处透明的透明盖体103覆盖的状态在风挡101附近安装图像拾取单元20。
此外，还可以使得在风挡101侧处上具有开口的盖体101匹配到风挡101上，并且安置(放置)图像拾取单元20，以便被风挡101和盖体103覆盖。在这种情况下，尽管处于风挡101的内壁表面被雾化的状态，仍可以防止风挡101的被盖体103覆盖的部分被雾化。因此，可以防止：图像分析单元50由于风挡101被雾化而执行错误分析，并且可基于图像分析单元50的分析结果适当地执行各种类型的控制操作。
然而，在要检测到风挡101已经被雾化并且载员车辆的空调设备受控的情况下，可以在盖体103中提供空气流路径，从而面对图像拾取单元20的风挡101的部分将具有与其他部分相同的状况。
图像拾取单元20包括光源30和图像拾取设备40。提供光源30来检测已经附着到风挡101的附着对象，并且具有从风挡101的一个表面(内壁表面)侧朝向风挡101发射光的功能。光源30被设置在这样的位置处，其使得可以至少朝向针对检测已经附着到风挡101的附着对象来定义的附着对象检测图像区域(雨滴检测图像区域)发射光。
例如，在附着对象检测图像区域是风挡101的下端部分的情况下，光源30被设置在例如能够至少朝向风挡101的下端部分发射光的位置处。在附着对象检测图像区域是风挡101的上端部分和下端部分的情况下，光源30被设置在例如能够至少朝向风挡101的上端部分和下端部分发射光的位置处。在附着对象检测图像区域是风挡101的整个表面的情况下，光源30被设置在例如能够至少朝向风挡101的整个表面发射光的位置处。还可以提供多个光源30，以便将光有利地发射到附着对象检测图像区域。
例如，可以使用发光二极管(LED)或半导体激光器(LD)等作为光源30。例如，可以使用可见光或红外光等作为振荡波长。
然而，需要防止光源30的光使得迎面而来的车辆的司机或行人等产生目眩。因此，优选地选择大于可见光并且可以通过下文所述的图像传感器43的光接收敏感性检测到的波长的范围(例如，大于等于800nm且小于等于1000nm的红外光的波长)。在下文中，将以发射具有红外光区域的波长的光的光源30为示例进行描述。
需要注意的是，光源30的发射光可以优选是大致平行的光。可以通过在光源30后紧接着设置准直透镜等来生成平行光。因此，光源30可以包括用于调整发射的光的模式或形式的诸如透镜和/或类似物之类的元件。
图像拾取设备40被设置在与光源30相对于风挡101的侧相同的侧，并且具有拍摄通过光源30或来自承载车辆的外侧的入射光发射到雨滴102的光的反射光的图像的功能。根据第一实施例，放置图像拾取设备40，使得图像拾取透镜41的光轴沿着水平方向(X-方向)延伸。然而，无需受此限制。将光源30放置在这样的位置，其使得从光源30发射到雨滴102的光的反射光将入射到图像拾取设备40上。
图像拾取设备40包括图像拾取透镜41、光过滤器42、图像传感器43、传感器基底44和信号处理部分45。图像拾取透镜42包括例如多个透镜，并且具有远离风挡101的位置设置的焦点。图像拾取透镜41的焦点位置可以被设置到例如无限远或无限远和风挡101之间。
在图像拾取透镜41之后放置光过滤器42，并且所述光过滤器42具有限制入射到图像传感器43上的光的波长的波段的功能。图像传感器43包括用于接收通过光过滤器42的光的二维布置的多个像素，并且具有对每个像素的入射光执行光电转换的功能。图像传感器43被安装在传感器基底44上。注意在图6中以及在下文的描述中，以简化的方式示出了图像传感器43的各个像素。然而，实际上，图像传感器43包括二维布置的像素，并且像素的数量处于数十万量级的。
例如，可以使用电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等作为图像传感器43。可以与图像传感器43的入射侧上的各个像素相对应地提供微透镜等，并且因此可以提高图像传感器43的聚光效率。
信号处理部分45具有如下功能：将经历了通过图像传感器43的光电转换之后从传感器基底44输出的模拟电子信号(图像传感器43的各个像素的光的入射量)转换为被称为拾取图像数据的数字电子信号。因此，信号处理部分45生成拾取图像数据。信号处理部分45电连接到图像分析单元50。
由光源30发射到已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102的光通过雨滴102和空气之间的界面被反射，并且经由图像拾取透镜41和光过滤器42入射到图像传感器43上。这样入射到图像传感器43上的光随后被图像传感器43转换为与光强度相对应的电信号。
当电信号(模拟信号)由此被从图像传感器43经由传感器基底44输入时，信号处理部分45基于输入电子信号来将指示图像传感器43的每一个像素的亮度的数字信号(拾取图像数据)以及图像水平和垂直同步信号一起输出到后续的图像分析单元50。
图像分析单元50具有控制图像拾取设备40的功能和分析从图像拾取设备40发送的拾取图像数据的功能。具体地，图像分析单元50具有如下功能：根据从图像拾取设备40发送的拾取图像数据来计算图像传感器43的各个图像拾取区域的最优曝光量，并且针对图像传感器43的各个图像拾取区域设置所述最优曝光量(将时间的曝光周期调整到最优的周期)。
此外，图像分析单元50具有如下功能：根据从图像拾取设备40发送的拾取图像数据检测附着到风挡101上的诸如雨滴101或异物等之类的附着对象，并且检测在诸如道路上的白线(行车道标记)等的图像拾取区域中存在的检测目标。
此外，图像分析单元50具有如下功能：根据从图像拾取设备40发送的拾取图像数据，计算在承载车辆之前存在的另一个车辆的位置、方向和/或距离等。此外，图像分析单元50还具有如下功能：根据从图像拾取设备40发送的拾取图像数据，通过识别该另一个车辆的尾灯，检测以与承载车辆的方向相同的方向上在所述承载车辆之前移动的车辆；和/或根据从图像拾取设备40发送的拾取图像数据，通过识别该另一个车辆的头灯，检测以与承载车辆的方向相反的方向上移动的迎面而来的车辆。
[图像处理装置的详细描述]
现在将更详细地描述图像处理装置10。首先，将使用附着对象是雨滴101作为示例的情形详细地描述作为图像分析单元50的一个功能的附着对象的检测。
[图像拾取透镜41的焦点]
在没有雨滴102附着到风挡101的外壁表面的情况下，通过风挡101的外壁表面和户外空气之间的界面反射从光源30发射的光，并且反射的光入射到图像拾取装置40上。另一方面，在如图1所示的情况中，雨滴102已经附着到风挡101的外壁表面，并且风挡101的外壁表面和雨滴102之间的折射率差小于风挡101的外壁表面和户外空气之间的折射率差。
因此，从光源30发射的光被通过风挡101的外壁表面和雨滴102之间的界面透射，并且入射在雨滴102上。这样入射在雨滴102上的光被通过雨滴102和户外空气之间的界面反射，并且反射的光入射在图像拾取设备40上。基于通过是否存在雨滴102造成的这样的差异，图像分析单元50能够根据从图像拾取设备40发送的拾取图像数据，检测是否存在已经附着到风挡101上的这样的雨滴102。
根据第一实施例，图像拾取透镜41的焦点位置被设置为无穷远或者无穷远和风挡101之间。因此，不仅在检测已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102的情形下，而且在检测承载车辆之前移动的车辆或迎面而来的车辆或检测白线的情形下，图像分析部件50都能够根据图像拾取设备40的拾取图像数据，获取适当的信息。
例如，在检测已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102的情形下，与拾取图像数据相关的雨滴102的图像的形状在许多情况下是圆形。因此，图像分析单元50执行如下的形状识别过程，即通过确定雨滴102的候选图像是否具有圆形，来确定雨滴102的给定的候选图像实际上是雨滴102的图像。
在执行这样的形状识别过程的情形中，在如上所述的图像拾取透镜41聚焦到无穷远或无穷远和风挡101之间的情况下，雨滴102的检测性能被改进，因此出现所谓的“失焦”，并且与“聚焦在雨滴102上”(该雨滴102已经附着到风挡101的外壁表面)的情形相比，(圆形的)形状识别率被改进。
这样使用雨滴102具有圆形的事实并且执行形状识别过程而描述了所述示例。然而，作为需要较小的处理负荷的方法，还可以通过计数当雨滴102已经附着到风挡101上时出现增加的亮度值的增加量，来检测雨滴102的附着。
当雨滴102已经附着到风挡101上时，电信号(模拟信号)被从图像传感器43经由传感器基底44输入到信号处理部分45。随后，根据这样输入到信号处理部分45的电信号，信号处理部分45将指示图像传感器43的每一个像素的亮度的数字信号(拾取图像数据)与图像水平和垂直同步信号一起输出到后续的图像分析单元50。
图像分析单元50执行雨滴检测图像处理。作为具体的示例，响应于上述的雨滴102的附着，增加针对雨滴检测定义的图像区域中包括的具体像素的亮度值。随后，增加的量与预定的阈值进行比较，并且在(增加的量)>(阈值)的情形下，图像分析单元50输出指示存在雨滴的检测结果的信号。
图3说明了在图像拾取透镜41聚焦在雨滴102上的情况下用于雨滴检测的拾取图像数据。图4说明了在图像拾取透镜41聚焦到无穷远的情况下用于雨滴检测的拾取图像数据。需要注意的是，图3和图4示出了红外光通过光源30被发射到雨滴102的情形下的示例。
如图3中所示，在图像拾取透镜41聚焦在已经附着到风挡101的外壁表面上的情形下，还拍摄了在雨滴102中反射的背景图像105。这样的背景图像105可能会造成雨滴102的错误检测。此外，存在雨滴102的(具有拱形形状或类似形状的)仅仅一部分106具有高亮度。在这样的情形中，由于太阳的方向或街灯的位置等，具有高亮度的部分106的形状改变。为了对雨滴102的这样不同改变形状的图像执行形状识别过程，处理负荷可能会增加，并且识别准确性可能会降低。在下文中，具有比周围环境的亮度高的亮度的部分可以被称为“亮点”。
另一方面，如图4中所示，在图像拾取透镜41聚焦到无穷远的情况下，出现所谓的“失焦”。因此，在雨滴102中反射的背景图像105并非实际反射在拾取图像数据中。因此，能够减小雨滴102的错误检测。此外，所谓的“失焦”导致由于太阳的方向或街灯的位置等出现的雨滴图像的形状的改变程度的减小。因此，雨滴102的图像总是具有大致圆形的形状。因此，可以减小雨滴102的形状识别过程的负荷，并且还可以改善雨滴102的识别准确性。
然而，这样的图像拾取透镜41的焦点的设置可能会影响与雨滴102不同的对象的图像拾取特性。例如，当识别在远处的在承载车辆之前移动的车辆的尾灯同时例如图像拾取透镜41被聚焦到无穷远时，仅从尾灯接收光的图像传感器43的像素的数量可以是一的数量级。在这种情形中，无法实际识别尾灯，并且因此无法检测在承载车辆之前移动的车辆。
为了避免这样的问题，优选地将图像拾取透镜41聚焦在非无穷远处。因此，在远处的在承载车辆之前移动的车辆的尾灯失焦，并且因此可以增加从尾灯接收光的图像传感器43的像素的数量。作为结果，可以改善尾灯的识别准确性，并且因此可以改善在承载车辆之前移动的车辆的检测准确性。
[亮点的检测]
现在，将描述上述亮点的检测。图5示出了说明雨滴的亮点的检测的侧视图。由光源30发射的光束30a在风挡101的内壁表面处被折射，并且在被风挡101的外壁表面透射后，入射在已经附着到风挡101的外壁表面处的雨滴102上。以从雨滴102和空气之间的界面的广角生成反射光。然而，仅在与图像拾取设备40的视角相对应的风挡101的内壁表面处具有折射角的反射光40a入射在图像拾取设备40上，并且其图像被由图像拾取设备40拍摄。
反射光40a是从雨滴102和空气之间的整个界面的非常小的区域反射的光，并且其图像被拍摄作为亮点。当图像拾取透镜41被聚焦为远离风挡101时，如上所述使得亮点模糊(由于“失焦”)，并且因此获取图4的状态。
图6示出了说明光源30和图像拾取设备40的布置的侧视图。在图6中，水平地布置图像拾取设备40和图像拾取透镜41(未示出)。图像拾取透镜41(未示出)相对于与图像拾取透镜41(未示出)的光轴相交的风挡101的法线101h的仰角是θa。
另一方面，光源30相对于与图像拾取透镜41(未示出)的光轴相交的风挡101的法线101h的仰角是θ，并且从光源30发射的光以仰角θ入射在风挡101上。换言之，从光源30发射的光在风挡101上的垂直方向上的入射角是θ。
需要注意的是，在以平面视图观看光源30和图像拾取设备40的情形下(例如，图20等的情形下)的各个部分的角度被称为“水平方向角”。在以侧视图观看光源30和图像拾取设备40的情形下(例如，图6等的情形下)的各个部分的角度被称为“垂直方向角”。
当以角度θs设置光源30时，在范围“θs-30度<θ<θs”设置光源30的仰角θ(即从光源30发射的光在风挡101上的垂直方向上的入射角θ)，从而通过风挡101的外壁表面以单向反射方式反射的光将会入射在图像拾取透镜41上。
换言之，放置光源30，使得在当由风挡101的外壁表面以单向反射方式反射的光入射在图像拾取透镜41上时从光源30发射的光在风挡101上的入射角为θs的情况下，在风挡101上从光源30发射的光的入射角将落入θs-30度到θs的范围内。需要注意的是，在图6中，顺时针方向是-方向，而逆时针方向是+方向。
通过这样在上述范围内放置光源30，图像拾取设备40可以拍摄包括通过雨滴102和空气之间的界面反射的、由光源30发射的光的单向反射的反射光的图像。
图7说明了光源30的仰角θ和反射光的图像拾取量之间的关系。来自光源30的发射的光从雨滴102和空气之间的界面反射的光的图像拾取量具有围绕作为角度θs的光源30的仰角的最大值。可以在“θs-30度<θ<θs”的范围内获取光的图像拾取量。然而，无法在实质上使用图7中的加影线区域S，这是因为存在将在下文中描述的这样的问题，即当检测从雨滴102和空气之间的界面反射的光时，由于从风挡101的内壁表面的单向反射会入射在图像拾取透镜41上造成的SN的减小。
能够获得光的图像拾取量的上述范围由于受雨滴102的接触角的影响而变化，并且特别是在接触角为20到70度(尤其是小于等于60度)的情形下有效的数值范围。通过按照仰角θ将落入上述范围内的方式安装光源30，可以拍摄包括从光源30发射的光通过已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102和空气之间的界面反射的单向反射的反射光的图像，作为诸如图4的光斑之类的模糊的亮点。需要注意的是，接触角表示雨滴102的切线和风挡101的外壁表面之间的角。
需要注意的是，上述的光源30的设置角(安装角)是在光强度具有从光源30发射的光的角分布的峰值的、光源30的发射的光的角度的情况下的角。用于获取光强度的峰值的该角的光束将被称为典型的光束。
在图6的配置中需要考虑的是，存在这样的问题，即当检测从雨滴102和空气之间的界面反射的光时，由于从风挡101的内壁表面的单向反射会入射在图像拾取透镜41上造成的SN的减小。
该问题可以通过下述方式解决，即通过放置图像拾取设备40，使得如图8中所示，来自风挡101的内壁表面的反射光40b(单向反射)将被防止入射在图像拾取设备40的图像拾取透镜41(未示出)上(这种状态将被简称为“脱离(frame out)”)。也就是说，由此通过按照上述方式放置图像拾取设备40，可以避免当检测到从雨滴102和空气之间的界面反射的光40a时SN的劣化。需要注意的是，在图8中，附图标记40x表示图像拾取设备40的图像拾取的视角的范围。
在如上所示的使用具有诸如LED之类的大扩散角的光源作为光源30或在光源30中安装聚光透镜时，可能存在这样的情形，即生成超过如上所述的图7的角范围的光学元件。在这样的情形中，用于满足上述“脱离”的需要在于设置从光源30发射并且入射到风挡101上的光的仰角θ小于θs。该入射光表示不仅包括上述的典型的光束而且包括大于等于到达风挡101的要素的95％的要素的主要要素。
满足这些需求的有效的方法在于减小光源30的扩散角，或者如果这样的方法不可行，则在于从光源30发射的扩散光当中阻挡具有超过到达风挡101的光的θs的仰角的要素。在这一点上，现在将使用图9A和图9B来具体进行描述。
图9A和图9B是说明了避免SN减小的问题的措施的侧视图。图9A示出了减小光源30的扩散角的一个示例。附图标记40e表示来自光源30的扩散光。通过将具有来自扩散光40e的最大扩散角的光束40f在风挡101上的入射角θ设置为小于θs，可以减小在图像拾取透镜41(未示出)上入射的光。
此外，如图9B中所示，在来自光源30的扩散光包括具有最大扩散角的光束40g的情形下，可以将遮光构件36安装在临近于风挡101。从而，光束40g能够被遮挡，并且能够被防止到达图像拾取透镜41(未示出)。因此，并未被遮光构件36遮挡的要素仅包括如所示的光束40h这样的满足需求θ<θs的要素。
作为具体的数值示例，在通过风挡101、光源30和图像拾取设备40的布置确定的角θs为65度的情形下，则光源30(例如LED)的发射光的扩散角可以为±10度，并且风挡101上的典型的光束的入射角可以为50度。
作为另一个有效的方法，提出了将p-偏振光发射到风挡101的方法。通过将p-偏振光发射到风挡101，可以减小从风挡101的内壁表面反射的光。因此，当检测到来自雨滴102和空气之间的界面的反射光时，可以防止SN的减小
来自风挡101的内壁表面的反射光可以被主动地用于检测附着到风挡101的内壁表面的对象。例如，如图10中所示，当光被从光源30发射到已经附着到风挡101的内壁表面的诸如精细的水滴之类的附着对象109时，通过附着对象109来散射所述发射光，并且生成散射光40c。
因此，放置图像拾取设备40，使得来自风挡101的内壁表面的单向反射将不会入射到图像拾取设备40的图像拾取透镜41(未示出)上，同时来自风挡101的内壁表面上的附着对象109的散射光40c将会入射到图像拾取设备40的图像拾取透镜41(未示出)上。换言之，光源30发射光所到的风挡101的内壁表面上的位置将被包括在有效的图像拾取区域中。
因此，散射光40c入射在图像拾取设备40的图像拾取透镜41(未示出)上，并且如图11中所示，拍摄了散射光40c的图像作为光斑209。在许多情形下，光斑209在位置上不同于来自雨滴102和空气之间的界面反射的光40a的光斑202以及来自这样由图像拾取设备40拍摄的图像中的风挡101的内壁表面的单向反射的光斑201。
作为结果，可以根据风挡101的外壁表面上的附着对象的检测(雨滴检测)来单独检测风挡101的内壁表面上的附着对象。作为风挡101的内壁表面上的附着对象的具体示例，可以为由于车辆中的潮气而产生的风挡101的内壁表面上的雾或结露等。需要注意的是，在图11中，附图标记111表示车辆检测图像区域。附图标记112和113表示雨滴检测图像区域(还在下文中使用图41进行描述)。
然而，根据风挡101的角度和/或厚度，图11中所示的光斑202和光斑209可以彼此重叠。在这样的情形中，有用的是发射包括相应的偏振要素两者(即到风挡101的p-偏振要素和s-偏振要素)的光。主要通过p-偏振光形成光斑202作为主要要素，并且主要通过s-偏振光形成光斑209作为主要要素。因此，可以通过拍摄p-偏振要素和s-偏振要素的各个图像来分别检测光斑202和光斑209。
为了实现上述，可以提供这样的图像拾取设备，其中能够分别检测p-偏振要素和s-偏振要素的像素被以包括一个或两个像素的每一个单位重复地布置。具体而言，在图像传感器43之前，可以设置仅发送p-偏振要素的偏振过滤层和仅发送s-偏振要素的偏振过滤层，使得以像素单元进行区域分离。仅发送p-偏振要素的偏振过滤层将用做雨滴检测图像区域。仅发送s-偏振要素的偏振过滤层将用做内部雾检测图像区域。
可以例如通过线栅偏振器来实现各个偏振过滤层。具体而言，可以例如通过调整要用于形成图案化来形成各个线栅结构的金属线的各个模板(对应于模子)的沟槽方向从而其传输轴(栅轴方向)将以直角相交来形成仅发送p-偏振要素的偏振过滤层和仅发送s-偏振要素的偏振过滤层。
或者，取代上述的像素单元区域分离的偏振过滤层的是，可以使用例如图12中所示的配置。在图12的配置中，在光过滤器42的有效图像拾取区域42x中，p-偏振光检测区域211和s-偏振光检测区域212被一个在另一个之上地布置。p-偏振光检测区域211将用作雨滴检测图像区域。s-偏振光检测区域212将用作内部雾检测图像区域。
作为例如在图像传感器43之前具有被形成为彼此一个在另一个之上邻近的仅发送p-偏振要素的偏振过滤层和仅发送s-偏振要素的偏振过滤层的结果，可以提供p-偏振光检测区域211和s-偏振光检测区域212。形成仅发送p-偏振要素的偏振过滤层和仅发送s-偏振要素的偏振过滤层的具体方法可以相同于上述的方法。
使用图6等，已经描述了在雨滴102的接触角小于等于60度的情形下光源30和图像拾取设备40的有效的布置。在下文中，将描述在雨滴102的接触角大于等于60度的情形下光源30和图像拾取设备40的有效的布置。
图13说明了光源30和图像拾取设备40的布置。在图13中，与图6相同，图像拾取设备40的图像拾取透镜41(未示出)和光源30被水平地布置，并且图像拾取透镜41(未示出)相对于与图像拾取透镜41(未示出)的光轴相交的风挡101的法线101h的仰角是θa。
此外，与图6中相同，光源30相对于与图像拾取透镜41(未示出)的光轴相交的风挡101的法线101h的仰角是θ。因此，来自光源30的光以仰角θ入射在风挡101上。换言之，由光源30发射的光在风挡101的垂直方向上的入射角是θ。在“θa-50度<θ<θa+20度”的范围内设置仰角θ(从光源30发射的光在风挡101的垂直方向上的入射角θ)。需要注意的是，在图13中，顺时针方向是-方向，而逆时针方向是+方向。
图14说明了光源30的仰角θ和反射光的光的图像拾取量之间的关系。图14示出了通过发明人的研究所得到的关系等。如图14中所示，从光源30发射的光在雨滴102和空气之间的界面反射的光的光的图像拾取量在围绕图像拾取设备40的仰角θa的光源30的仰角θ处具有最大值，或者具有稍微低于图像拾取设备40的仰角θa的值。可以在“θa-50度<θ<θa+20度”的范围内获取光的图像拾取量。
能够获得光的图像拾取量的上述范围由于受雨滴102的接触角的影响而变化，并且特别是在接触角大于等于60度的情形下具有有效的数值范围。通过按照仰角θ将落入上述范围内的方式安装光源30，可以拍摄从光源30发射的光通过已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102和空气之间的界面反射的反射光的图像，作为诸如图4的亮点之类的模糊的亮点。
图15是说明使用图6和图13中所示的图像拾取设备40和光源30的两个相应布置的示例的侧视图。在图15中，在与图6相对应的位置处放置光源30l。在与图13相对应的位置处放置光源30r。
光源30l将光发射到与用于图像拾取设备40的图像拾取的视角的范围40x的下端部分相对应的风挡101的区域，通过雨滴102a和空气之间的界面反射所发射的光，并且包括光源30l的发射的光的单向反射的反射光40a入射在图像拾取设备40上。光源30r将光发射到与用于图像拾取设备40的图像拾取的视角的范围40x的上端部分相对应的风挡101的区域，通过雨滴102b和空气之间的界面反射所发射的光，并且反射光40d入射在图像拾取设备40上。
在图像拾取设备40上入射的反射光40a在图像的下端部分中形成雨滴检测图像区域113中的光斑202，如图16中所示。在图像拾取设备40上入射的反射光40d在图像的上端部分中形成雨滴检测图像区域112中的光斑203，如图16中所示。
通过使用雨滴检测图像区域113中的光斑202，可以检测具有较小接触角(例如小于等于60度)的雨滴。通过使用雨滴检测图像区域112中的光斑203，可以检测具有更大接触角(例如大于等于60度)的雨滴。因此，通过布置具有相对于图像拾取设备40的不同位置关系的多个光源(例如，光源30l和30r)，可以检测具有适合于各个位置的各个接触角范围的雨滴。因此，可以独立于雨滴的接触角，以高敏感性检测雨滴。
需要注意的是在图16中，光源30l和30r发射光的相应的位置分别是与用于图像拾取设备40的图像拾取的视角的范围40x的下端部分和上端部分相对应的风挡101的区域。然而还可以提供这样的配置，在所述配置中，如图17中所示，光源30l和30r分别将光发射到相同的位置。在图17的情形中，光斑202和203被形成在图像的下端部分处的雨滴检测图像区域113中，如图18中所示。
此外，在图15和图17中，示出了使用两个光源30l和30r以将光从两个不同的放置角发射到风挡101。然而，还可以使用从单个光源原始发射的光的分支集合。
图19示出了说明利用来自单个光源30的多个光集合发射光到风挡101的配置的侧视图。在图19中，通过光束分离器33将来自光源30的发射光分成以两个方向行进的光的各个集合。光的一个集合直线行进通过光束分离器33，并且以与图17的光源301的发射光的路径相同的光学路径入射在风挡101上。
光的另一个集合根据通过光束分离器33分支来获取，入射在转向镜35上，通过转向镜35反射，并且以与图17的光源30r的发射光的路径相同的光学路径入射在风挡101上。因此，可以将从单个光源30原始发射的多组光发射到风挡101。
图20示出了说明在考虑到图像拾取设备40的视角的情况下的光源30的放置的侧视图。图21示出了说明在考虑到图像拾取设备40的视角的情况下的光源30的放置的平面图。需要注意的是，图20和图21示出了布置三个光源30r、30c和30l的示例。需要注意的是，在图20和图21中，附图标记40x表示图像拾取设备40的图像拾取的视角的范围。
在图20和图21中，来自光源30r的发射光被发射到雨滴102a，并且其图像被通过图像拾取设备40拍摄。此时，光源30r相对于用于雨滴102a的图像拾取的视角θu的发射角θLS(由光源30r发射的光在风挡101上的水平方向的入射角θLS)被设置在范围“θu-20度<θLS<θu+20度”中。
换言之，放置光源30r以使得在雨滴102a的图像拾取的视角是θu的情形下，来自光源30r的发射光在风挡101上的水平方向上的入射角落入范围“θu-20度到θu+20度”内。因此，通过高效率地检测从雨滴102和空气之间的界面反射的光，可以执行图像拍摄。需要注意的是，在图21中，顺时针方向是-方向，而逆时针方向是+方向。
需要注意的是，还可以将光源30r的发射角θLS(由光源30r发射的光在风挡101上的水平方向上的入射角θLS)设置在范围“θu-20度<θLS<θu+20度”内，并且还可以将光源30r的仰角θ(来自光源30r的发射光在风挡101上的垂直方向上的入射角θ)设置在范围“θa-50度<θ<θa+20度”内。
图22说明了光源30的发射角θLS和反射光的光的图像拾取量之间的关系。图22示出了通过发明人的研究得到的关系等。如图22中所示，从光源30的发射光，来自雨滴102和空气之间的界面的反射光的光的图像拾取量在发射角θLS与用于图像拾取的视角θu相等或接近用于图像拾取的视角θu的情形下具有最大值。可以在范围“θu-20度<θLS<θu+20度”内获取光的图像拾取量。
能够获得光的图像拾取量的上述范围由于受雨滴102的接触角的影响而变化，并且特别是在接触角大于等于60度的情形下具有有效的数值范围。通过按照来自光源30的入射角θLS将落入上述范围内的方式安装光源30，可以拍摄从光源30发射的光通过已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102和空气之间的界面反射的反射光的图像，作为诸如图4所示的亮点之类的模糊的亮点。
需要注意的是，对于图21中的多个光源30r、30c和30l，还可以布置它们，使得只要满足上述范围，它们的光束就如图23中所示那样彼此相交。
此外，对于光源的发射方向，无需按上述所示那样指向风挡101的内壁表面。例如，如图24中所示，可以的是放置光源30r自身，使得并不指向风挡101的内壁表面和用于改变光学路径的转向镜35，从而将朝向风挡101发射的发射光被设置在来自光源30r的发射光的光学路径上。通过提供转向镜35，可以有助于光源30r的放置的自由性的改进和图像拾取单元20的小型化。
[光过滤器的配置]
图25示出了从传感器基底44侧观看的光过滤器42的视图。图26示出了从传感器基底44侧以透视方式观看的与光过滤器42相对的图像传感器43的表面的视图。图27说明了根据第一实施例的光过滤器42和图像传感器43之间的位置关系的对应。图28示出了沿着图25和图26的A-A线截取的截面图。
需要注意的是，在图25到图27中，出于便捷的原因，以点来填充与光谱过滤层49b相对应的图像传感器43的区域和光谱过滤层49b。此外，在图27中所示的光过滤器42中，沿着光谱过滤层49b的***绘示的虚线指示有效的图像拾取区域。
如图25到图28中所示，在光过滤器42中，过滤器基底46是发射经由图像拾取透镜41入射在光过滤器42上的入射光的透明基底。在图像拾取透镜41侧的过滤器基底46的表面上的整个有效图像区域(与在图像传感器43中包括的所有像素相对应的区域)上形成光谱过滤层49a。
此外，在图像传感器43侧的过滤器基底46的表面上，形成偏振过滤层47。不是必须形成偏振过滤层47。然而，通过形成偏振过滤层47，可以减小不必要的光，并且因此可以改进雨滴检测和车辆检测的检测准确性。
此外还形成包装构件48以覆盖偏振过滤层47。此外，在图像传感器43侧的包装构件48的表面上的有效图像区域的上端部分和下端部分处层叠并形成光谱过滤层49b。需要注意的是，光谱过滤层49b是光谱过滤层的典型示例。
从在光过滤器42上入射的光，已经通过光谱过滤层49a、偏振过滤层47和光谱过滤层49b的光入射在像素43a1到43b8和43g1到43h8上(参见图27)。从在光过滤器42上入射的光，已经通过光谱过滤层49a和偏振过滤层47的光(已经通过其中并未形成光谱过滤层49b的区域的光)入射在像素43c1到43f8上(参见图27)。
作为过滤器基底46的材料，可以使用能够透射操作频带的光(根据第一实施例，可见光范围和红外范围)的材料，例如，玻璃、蓝宝石或石英灯等。根据第一实施例，适合使用玻璃(特别是很耐用且便宜的石英玻璃(折射率:1.46)或TEMPAX玻璃(折射率：1.51))。
偏振过滤层47被形成为仅透射在光过滤器42上入射的光的p-偏振要素。偏振过滤层47具有偏振器，所述偏振器被形成为具有诸如图29中所示的结构之类的线栅结构，并且光谱过滤层49b侧上的表面是不均匀的表面。线栅结构是这样的结构，其中按特定方向延伸的由诸如铝之类的金属制成的金属线(导电线)被以特定的间距布置。在图29的配置中，当入射具有沟槽方向的偏振方向的光时，光过滤器42遮挡光。当入射具有与沟槽方向垂直的偏振方向的光时，光过滤器42透射光。
通过将线栅结构的线间距确定为与入射光的波长范围(例如可见光的400nm到800nm的波长)相比的足够小的间距(例如，其1/2或更小)，获得了以下的优势。也就是说，大部分反射了与金属线的纵向方向平行地振荡的电场矢量要素的光。大部分透射了与金属线的纵向方向垂直地振荡的电场矢量要素的光。因此，其可以用作生成单偏振的偏振光的偏振器。
通常而言，在具有线栅结构的偏振器中，当增加金属线的截面积时，增加了消光比。此外，在预定宽度或相对于周期宽度更大的金属线中，减小了透射率。此外，当沿垂直于金属线的纵向方向的截面形状为锥形形状时，透射率的波长分散属性和偏振程度针对宽带较小，并且获得高消光比特性。
通过将偏振过滤层47形成为具有线栅结构，可以获取以下的优势。也就是说，可以使用公知的半导体制造工艺来形成线栅结构。具体而言，在过滤器基底46上已经蒸镀铝膜之后，可以执行图案化，并且可以通过诸如金属蚀刻之类的方法来形成线栅子波长不均匀结构。通过这样的制造工艺，可以按照图像传感器43的图像拾取像素尺寸的量级(按照几个μm的量级)调整金属线的纵向方向，即偏振方向(偏振轴)。
此外，线栅结构由诸如铝之类的金属材料制成。因此，其在抗热性上性能优越，并且能够适合用于诸如车厢内部之类可能会具有高温的高温环境下。
当在偏振过滤层47的不均匀的表面上直接形成光谱过滤层49b时，沿着偏振过滤层47的不均匀的表面形成光谱过滤器层49b；层厚度不均匀可能会出现在光谱过滤层49b中，并且其无法获取常规的光谱性能。为了避免这样的状况，使用包装构件48来填充偏振过滤层47的层叠方向上的上表面侧以使其平坦。之后，在包装构件48上形成光谱过滤层49b。
包装构件48用于填充偏振过滤层47的金属线之间的凹陷部分。作为包装构件48，可以适当地使用折射率小于等于过滤器基底46的折射率的无机材料。需要注意的是，根据第一实施例的包装构件48还被形成为覆盖偏振过滤层47的金属线的层叠方向上的顶部表面。
对于包装构件48的材料，需要使得偏振过滤层47的不均匀的表面平坦，并且并不干扰偏振过滤层47的功能。因此，优选使用并不具有偏振功能的材料。此外，作为包装构件48的材料，优选使用折射率尽可能接近于空气的折射率(折射率:1)的低折射率材料。
作为包装构件48的具体材料，例如，在陶瓷中分散微细孔的多孔陶瓷材料是优选的。更具体而言，可以使用多孔的二氧化硅(SiO2)、多孔的氟化镁(MgF)或多孔的氧化铝(Al2O3)等。
此外，通过在陶瓷中分散的孔的数量和/或尺寸来确定其低折射率的程度(多孔程度)。在过滤器基底46的主要构成为石英或玻璃等的情形下,可以适当地使用多孔硅(n＝1.22到1.26)。
作为形成包装构件48的方法，无需被限制到这些方法。例如，可以适当地使用旋转涂布玻璃(SOG)方法。具体而言，其中在乙醇中溶解了硅烷醇(Si(OH)4)的溶液用于要在已经在过滤器基底46上形成的偏振过滤层47上执行的旋转涂布。之后，溶剂组分被通过热处理挥发，并且使得进行硅烷醇本身的脱水和聚合反应。因此，形成包装构件48。
偏振过滤层47具有子波长尺寸的线栅结构，其机械强度并不高，并且金属线可能会因为轻微的外力而损坏。期望将根据第一实施例的光过滤器42放置为接近于图像传感器43。因此，在制造阶段，光过滤器42和图像传感器43可以彼此接触。
根据第一实施例，由包装构件48来覆盖偏振过滤层47的层叠方向上的顶部表面(图像传感器43侧上的表面)。因此，可以防止在与图像传感器43接触的情况下线栅结构损坏。此外，通过利用包装构件48填充偏振过滤层47的线栅结构中的金属线之间的凹陷部分，可以防止异物进入该凹陷部分。
需要注意的是，在包装构件48上层叠的光谱过滤层49b还可以被例如包装构件48的保护层所覆盖。然而，根据第一实施例，没有为光谱过滤层49b提供例如包装构件48的保护层。这是因为，根据发明人的试验等，尽管光谱过滤层49b与图像传感器43进行接触，但这样的损坏不会影响出现的拾取图像。因此，为了缩减成本，作为放置优先级的结果，省略了保护层。
此外，尽管偏振过滤层47的金属线(保护部分)的高度低并且小于等于操作波长，但光谱过滤层49b的高度等于通过操作波长几倍的量级。随着包装构件48的厚度增加，变得难于确保其顶部表面的平坦性，并且因此光过滤器42的特性可能会受影响。因此，增加包装构件48的厚度是有限制的。因此，根据第一实施例，并未由包装构件来覆盖光谱过滤层49b。
现在将描述光谱过滤层49a和49b的透射率特性。图30说明了光谱过滤层49a的透射率特性。图31说明了光谱过滤层49b的透射率特性。
如图30中所示，光谱过滤层49a具有透射如下入射光的透射率特性：波长范围λ1＝400nm到λ2＝670nm的所谓的可见光区域的入射光、和波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的所谓的红外光区域的入射光；并且切断(cut)波长范围λ2＝670nm到λ3＝920nm的入射光。需要注意的是，根据第一实施例，用于雨滴检测的光源30的中心波长是940nm，并且半极大处全宽度是10nm。
波长范围λ1＝400nm到λ2＝670nm和波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的透射率可以优选大于等于30％，并且更优选地大于等于90％。波长范围λ2＝670nm到λ3＝920nm的透射率可以优选小于等于5％，并且更优选地为0％。
可见光区域的入射光用于检测车辆周围环境信息，并且红外光区域的入射光用于检测雨滴信息。并不透射波长范围λ2＝670nm到λ3＝920nm的入射光的原因在于，如果包括波长范围，获得的图像作为整体为红，并且可能会难于提取指示尾灯等的红色的部分。
通过如图30中所示这样形成具有切断大部分的红外光区域(λ2＝670nm到λ3＝920nm)的特性的过滤器，可以去除干扰光，并且因此可以改善例如尾灯的检测准确性。
从去除干扰光的观点，优选并不透射光源30的波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm。然而，由于例如λ3＝920nm到λ4＝960nm的频带窄于可见光频带，因此光的接收量足够小，并且因此检测到尾灯等的影响是可以忽略的。
如图31中所示，光谱过滤层49b具有如下的透射率特性：透射波长范围λ5＝880nm到λ6＝1100nm的所谓的红外光区域的入射光；并且切断其他波长范围(直到880nm)的入射光。波长范围λ5＝880nm到λ6＝1100的透射率可以优选大于等于30％，并且更优选地大于等于90％。其他波长范围(直到880nm)的透射率可以优选小于等于5％，并且更优选地为0％。
根据图30和图31的透射率特性，通过形成仅光谱过滤层49a的区域(例如，与图像传感器43的中心部分1/2相对应的区域)透射所谓的可见光区域λ1＝400nm到λ2＝670nm和所谓的红外光区域λ3＝920nm到λ4＝960nm的入射光，其中所述仅光谱过滤层49a的区域是通过光谱过滤层49a的特性形成的。
此外，通过形成光谱过滤层49a和49b两者的区域(例如，与图像传感器43的上部1/4和下部1/4相对应的区域)透射在图32中加影线的区域上的入射光，即仅波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm，其中所述光谱过滤层49a和49b两者的区域是通过组合光谱过滤层49a和光谱过滤层49b的特性形成的。
需要注意的是，为了改进红外光区域处的检测准确性，优选波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的中心值和光源30的振荡波长彼此大致相等。换言之，优选光谱过滤层49b具有包括来自入射光的光源30的振荡波长范围的波长频带的选择性透射光的特性。
如上所述，根据第一实施例，用于雨滴检测的光源30的中心波长是940nm，并且半极大处全宽度是10nm。因此，从光源30发射的光的反射光能够通过图32中加影线的范围(波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm)。
通过这样将波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的中心值和光源30的振荡波长确定为大致彼此相等，可以区分从光源30发射的红外波长光的反射光和具有大量光的干扰光。也就是说，如果并未提供光谱过滤层49a和49b，则当从风挡101反射的光源30发射的红外波长光的反射光的图像被图像拾取设备40拍摄时，图像拾取设备40的图像传感器43将会接收例如具有诸如太阳光之类的大量光的干扰光、以及从光源30发射的红外波长光的反射光。
因此，为了区分来自光源30的红外波长光和大量光的这样的干扰光时，可能需要光源30的发光量足够大于这样的干扰光。然而，在许多情形中，可能难于使用具有这样的大发光量的光源30。
因此，这样提供在入射到图像拾取设备40的光学路径上具有图30和图31中所示的透射率特性的光谱过滤层49a和49b。因此，在形成光谱过滤层49a和49b两者的区域(例如与图像传感器43的上部1/4和下部1/4相对应的区域)处，仅实施诸如通过波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的直接太阳光之类的微量的干扰光要素入射在图像传感器43上。作为结果，这样可以显著地减小干扰光，并且因此可以改善雨滴检测的准确性。
仅形成光谱过滤层49a的区域(例如与图像传感器43的中心部分1/2相对应的区域)可以用作要用于检测迎面而来的车辆的头灯、在承载车辆之前移动的车辆的尾灯和白线等的车辆检测图像区域。形成光谱过滤层49a和49b两者的区域(例如，与图像传感器43的上部1/4和下部1/4相对应的区域)可以用作用于检测雨滴的雨滴检测图像区域(附着对象检测图像区域)。
然而，还可能的是光谱过滤层49b具有图33中所示的透射率特性而不是图31中所示的透射率特性(切断光源30的光发射波形的较短波长侧的光的特性)。因此，可以使用包括具有与如图33中所示的光源30的光发射波长大致相等的透射率峰值的带通过滤器的特性。在图33中，波长范围λ5＝925nm到λ6＝965nm的红外光区域被设置作为透射光的频带。随后，作为与光谱过滤层49a相组合的结果(图30的透射率特性)，仅大致波长范围λ5＝925nm到λ4＝960nm的光被透射。
在组合图30和图33的特性中(仅透射波长范围λ5＝925nm到λ4＝960nm的光)，透射光的频带窄于组合图30和图31的频带(仅透射波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的光)。因此，可以进一步减小诸如直接太阳光之类的干扰光。
自然地，在任何情形中，可以透射从光源30发射的光的反射光。可以在考虑到从图像拾取透镜41入射到光过滤器42上的光束角的情况下设计图30、图31、图32和图33的透射率特性。
因此，为了尽可能地减小诸如直接太阳光之类的干扰光要素，优选光源30的发射光的波长被包括在如下各项中的最窄波长范围内：波长范围λ3(920nm)到λ4(960nm)、波长范围λ3(920nm)到λ6(965nm)、波长范围λ5(925nm)到λ4(960nm)、以及波长范围λ5(925nm)到λ6(965nm)。
需要注意的是，根据第一实施例，示出了可以从组合光谱过滤层49a和49b获取的有益效果。然而，还有用的是当允许有益效果的一定程度的减小时，使用光谱过滤层49a或光谱过滤层49b作为单个构件。
需要注意的是，根据第一实施例，使用偏振过滤器47，从在光过滤器42上的入射光当中透射仅p-偏振要素，并且切断s-偏振要素。因此，当要确定是否存在雨滴时，由于这样去除了S-偏振要素，因此可以防止由具有诸如来自道路的反射生成的光或在承载车辆的车厢内从仪表板反射的光(背景反光)之类的强s-偏振要素的不必要的光所造成的干扰因素。因此，可以提高雨滴识别率。
此外，当例如识别白线、迎面而来的车辆的头灯或承载车辆之前移动的车辆的尾灯等时，由于去除了s-偏振要素，因此可以防止由于具有诸如头灯或街灯等从道路反射的光或在承载车辆的车厢内来自仪表板等的光(背景反光)之类的强s-偏振要素的不必要的光所造成的干扰因素。因此，可以提高对白线、迎面而来的车辆的头灯和/或在承载车辆之前移动的车辆的尾灯的识别率。
特别是，总体已知来自覆盖道路表面的雨水表面的大量反射光包括s-偏振要素。因此，通过使用从其已经这样去除了s-偏振要素来识别白线的图像，可以适当地识别在覆盖道路表面的雨水之下的白线，并且提高识别率。
光谱过滤层49b可以由多层膜配置构成，在所述多层膜配置中，高折射率薄膜和低折射率薄膜交替地重复层叠以形成许多层。通过这样的多层膜配置，通过使用光干扰使得光谱透射率的设置自由度较大。此外，通过这样层叠薄膜来形成许多层，还可以实现接近于针对特定波长(例如，与红色不同的波长的频带)的接近100％的反射率。
根据第一实施例，拾取图像数据的操作波长范围大约是可见光波长范围到红外光波长范围。因此，可以选择具有针对此操作波长范围的敏感性的图像传感器43，并且可以制成这样的过滤器，在所述过滤器中，如图30和图31中所示那样设置在光谱过滤层49a和49b的多层膜部分的透射波长范围。
可以按照从光过滤器42的层叠方向上的底部的所述顺序从制作多层膜(例如“基底/(0.5H L0.5H)p/介质A”)来获取这样的过滤器。
需要注意的是，“L”和“H”分别表示低折射率的材料(例如SiO2)和高折射率的材料(例如TiO2)，其均具有与根据光路长度记数***的1/4波长相对应的膜厚度。也就是，该膜厚度是这样的膜厚度，其使得等式“nd/λ＝0.25”成立，其中“n”表示折射率，“d”表示膜厚度，并且“λ”表示截止频率。上述“0.5H L0.5H”表示针对0.125波长的膜厚度层叠高折射率的材料；针对0.25波长的膜厚度层叠低折射率的材料；并且针对0.125波长的膜厚度层叠高折射率的材料。
此外，“P”表示在括号中提供的膜重复(层叠)的次数。随着“P”变大，可以获取更清晰的切断边缘的特性。此外，为了减少波纹的(透射率的波长分布“脉动”)影响等，上述1/4波长的膜厚度可以实际上是并不严格使其相等的膜厚度。
此外，对于接近于基底的层，当折射率与基底之差非常小(例如小于10％)时，可以省略该层。此外，“介质A”可以是用于接触空气或连接到图像传感器43的粘合剂或树脂。此外，“基底”在光谱过滤层49a的情形下是过滤器基底46，并且在光谱过滤层49b的情况下是包装构件48。
现在将描述实现图30中所示的特性的光谱过滤层49a的多层膜配置。图34说明了实现图30中所示的特性的光谱过滤层49a的多层膜配置。如图34中所示，光谱过滤层49a具有这样的结构，在所述结构中，以所述的顺序层叠过滤器基底46、交替的层叠部分60a、中心层70和交替的层叠部分60b。
交替的层叠部分60a和60b中的每一个均具有这样的结构，在所述结构中，多组(在图34的情形中每一个都有4组，如图所示)(每一个组均包括低折射率介电层61和高折射率介电层62)被层叠；并且最终，低折射率介电层61被层叠。作为低折射率介电层61的材料，例如可以使用诸如二氧化硅(SiO2)之类的无机材料。作为高折射率介电层62的材料，例如可以使用诸如二氧化钛(TiO2)或五氧化二钽(Ta2O5)之类的无机材料。
然而，还可以使用与交替层叠部分60a和60b中的每一个的结构相同的结构，在所述结构中，层叠多个组，其中每个组包括高折射率介电层62和低折射率介电层61；并且最终，层叠高折射率介电层62(即首先高折射率介电层62被层叠在过滤器基底46上)。
低折射率介电层61和高折射率介电层62中的每一层的厚度可以例如是在150nm的量级或在100nm的量级。然而，低折射率介电层61和高折射率介电层62的各个厚度可能并不相同。此外，在交替的层叠部分60a和60b中包括的各层的厚度不必要彼此对应。
中心层70例如是由高折射率介电材料(例如二氧化钛(TiO2)或五氧化二钽(Ta2O5))制成的层。使得中心层70的厚度大于低折射率介电层61和高折射率介电层62中的任何层的厚度。例如，中心层70的厚度可以为260nm的量级。
通过整个交替层叠部分60a和60b的交替的层叠结构用作短通过滤器，所述短通过滤器透射波长范围λ1＝400nm到λ2＝670nm的所谓的可见光区域的入射光。此外，其中交替的层叠部分60a和60b被用作反射层并且中心层70被用作谐振层，所述谐振层被配置用作带通过滤器，以便透射波长范围λ3＝920到λ4＝960nm的所谓的红外光区域的入射光。
需要注意的是，可以通过改变中心层70的厚度来改变频带以透射带通过滤器的光。如通过下述的数值示例所示的那样，可以通过将中心层70的厚度设置为高折射率介电层62的厚度的2到3倍的量级,来将频带设置为透射波长范围λ3＝920nm到λ4＝960nm的带通过滤器的光。
作为多层膜配置的数值示例，可以使用以下的一个。也就是说，交替层叠部分60a：0.55L1.1H,1.1L,1.05H,1.05L(LH)2；中心层70：2.6H；和交替层叠部分60b：(LH)2,1.05L1.05H1.1L1.1H0.55L(其中λ＝850nm)。
在上述的数值示例中，中心层的光路径长度为2.6H，并且落入在交替层叠部分60a和60b中包括的高折射率介电层62的光路径长度的2到3倍的范围内。该值在需要使用上述短通过滤器和带通过滤器以用于双功能的数值范围内。图35说明了与上述的数值示例相对应的过滤器特性。如图35中所示，已经确认的是，图30中所示的过滤器特性(透射率特征)可以通过图34中所示的多层膜配置来实现。
接下来，将描述实现图31中所示的特性的光谱过滤层49b的多层膜配置。图36说明了实现图31中所示的特性的光谱过滤层49b的多层膜配置。如图36中所示，光谱过滤层49b具有这样的结构，在所述结构中，在用作基底的包装构件48上，形成交替的层叠部分60c。也就是说，交替的层叠部分60c等于光谱过滤层49b。
与交替的层叠部分60a和60b类似，交替的层叠部分60c具有这样的结构，在所述结构中，多组(在图36的情形中，七组)(每个组均包括低折射率介电层61和高折射率介电层62)被层叠；并且最终，低折射率介电层61被层叠。
然而，还可以使用与交替的层叠部分60c中的结构相同的结构，在所述结构中，多组被层叠，其中每个组包括高折射率介电层62和低折射率介电层61；并且最终，层叠高折射率介电层62(即在包装构件48上，首先层叠高折射率介电层62)。低折射率介电层61和高折射率介电层62的材料和厚度可以相同或类似于交替的层叠部分60a和60b的情形下的材料和厚度。
通过整个交替的层叠部件60c的交替的层叠配置用作长通过滤器，所述长通过滤器透射波长范围λ5＝880nm到λ6＝1100nm的所谓的红外光区域的入射光。
作为实现图31中所示的特性的多层膜配置的数值示例，可以使用以下的一个。也就是说，交替的层叠部分60c：0.29H0.59L0.605H(0.605L0.605H)80.34L0.75H0.8L0.8H(0.8L0.8H)80.43L1.1H1.1L1.05H(1.05L1.05H)81.05L0.52H(其中λ＝720nm)。
图37说明了与上述的数值示例相对应的过滤器特性。如图37中所示，已经确认的是，图31中所示的过滤器特性(透射率特征)可以通过图36中所示的多层膜配置来实现。
接下来，将描述实现图33中所示的特性的光谱过滤层49b的多层膜配置。图38说明了实现图33中所示的特性的光谱过滤层49b的多层膜配置。如图38中所示，光谱过滤层49b具有这样的结构，在所述结构中，在用作基底的包装构件48上，按照所述的顺序层叠交替的层叠部分60d和金属介电层叠部分80。
与交替的层叠部分60a到60c类似，交替的层叠部分60d具有这样的结构，在所述结构中，多组(在图38的情形中，七组)(每个组均包括低折射率介电层61和高折射率介电层62)被层叠；并且最终，低折射率介电层61被层叠。
然而，还可以的是交替的层叠部分60d具有这样的结构，在所述结构中，多组被层叠，其中每个组包括高折射率介电层62和低折射率介电层61；并且最终，层叠高折射率介电层62(即在包装构件48上，首先层叠高折射率介电层62)。低折射率介电层61和高折射率介电层62的材料和厚度可以相同或类似于交替的层叠部分60a到60c的情形下的材料和厚度。
金属介电层叠部分80具有这样的结构，在所述结构中，按照所述的顺序层叠金属层81、低折射率介电层82和金属层83。作为金属层81和83中的每一个的材料，例如可以使用银(Ag)、铬(Cr)、金(Au)或钛(Ti)等。金属层81和83中的每一个的厚度可以例如在30nm的量级上。
作为低折射率介电层82的材料，例如可以使用诸如二氧化硅(SiO2)之类的无机材料。低折射率介电层82的厚度可以例如在280nm的量级上。可以通过改变金属介电层叠部分80的厚度(特别是低折射率介电层82的厚度)来改变频带以透射带通过滤器的光。
通过这样层叠上述交替的层叠部分60d和金属介电层叠部分80，其用作带通过滤器，所述带通过滤器透射波长范围λ5＝925nm到λ6＝965nm的所谓的红外光区域的入射光。
作为实现图33中所示的特性的多层膜配置的数值示例，可以使用以下的一个。也就是说，交替的层叠部分60d：(0.27H0.57L0.27H)8和金属介电层叠部分80：Mt2L Mt(其中λ＝820nm，并且“Mt”表示具有30nm的膜厚度的Ag)。
图39说明了与上述的数值示例相对应的过滤器特性。如图39中所示，已经确认的是，图33中所示的过滤器特性(透射率特性)可以通过图38中所示的多层膜配置来实现。
需要注意的是，取代图38的是，还可以通过使用诸如图40中的配置之类的多层膜配置来实现图33中所示的过滤器特性(透射率特性)。也就是说，光谱过滤层49b可以具有这样的结构，在所述结构中，在包装构件48上，按照所述的顺序层叠上述交替的层叠部分60d和金属介电层叠部分80，如图38中所示。此外，光谱过滤层49b可以替代地具有这样的结构，在所述结构中，在包装构件48上，按照所述的顺序层叠上述金属介电层叠部分80和交替的层叠部分60d，如图40中所示。
需要注意的是，可以通过使用诸如二氧化钛(TiO2)之类的无机材料作为高折射率介电材料并且使用诸如二氧化硅(SiO2)之类的无机材料作为低折射率介电材料来实现具有高防水属性的光谱过滤层49b。
现在将描述根据第一实施例制造光谱过滤层49b的方法的一个示例。首先，在过滤器基底46和偏振过滤层47上形成的包装构件48上，形成上述的多层膜。作为制造这样的多层膜的方法，可以使用诸如蒸镀之类的公知方法。接下来，在与非光谱区域对应的位置(例如，与图像传感器43的中心部分1/2相对应的区域)处去除多层膜。
作为这样部分去除多层膜的具体方法，可以使用普通的剥离(liftoff)方法。根据所述剥离方法，利用金属或光刻胶在包装构件48上先形成与目标图案相反的图案。随后，在其上形成多层膜之后，在与非光谱区域相对应的位置处一起去除所述多层膜以及金属或光刻胶。
此外，在如图25中所示的那样的光谱过滤层49b的尺寸(例如，大于或等于100μm的宽度的尺寸)足够大于图像传感器43的像素中的每一个的尺寸的情形下，可以使用以下的方法。也就是说，在蒸镀多层膜时可以提供掩膜来覆盖与形成光谱过滤层49b的区域不同的区域，并且可以仅针对在其上要经由掩膜形成光谱过滤层49b的区域执行蒸镀。
根据第一实施例，多层膜配置用于光谱过滤层49b。因此，获得了关于光谱特性的宽泛设置自由性的有益效果。总体而言，通过防染剂形成在颜色传感器等中使用的颜色过滤器。当使用这样的防染剂时，与使用多层膜配置的情形相比，可能难于控制光谱特性。根据第一实施例，多层膜配置用于光谱过滤层49b。因此，可以的是光源30的波长大致与雨滴检测区域的波长的频段相一致。
需要注意的是，还可以通过与光谱过滤层49b的方法相同或类似的方法来制造光谱过滤层49a。然而，使用剥离方法等方法来去除膜的一部分的过程并不是必需的。
现在描述在上部和下部提供雨滴检测图像区域的原因。图41说明了拾取图像。
在许多情形中，迎面而来的车辆的头灯(未示出)、在承载车辆之前移动的车辆115的尾灯和白线116的图像主要存在于拾取图像的中心部分处。此外，一般而言，在拾取图像的下部，存在紧邻在承载车辆之前的道路表面117的图像，并且在拾取图像的上部处存在天空118的图像。也就是说，需要用于识别迎面而来的车辆的头灯(未示出)、在承载车辆之前移动的车辆115的尾灯和白线116的信息集中在拾取图像的中心部分处，并且因此视图图像的上部和下部的信息对于识别它们并不是非常重要。
因此，在执行迎面而来的车辆、在承载车辆之前移动的车辆115和/或白线116的检测和根据单组拾取图像数据的雨滴102的检测这两者的情形中，有益的是使用拾取图像的中心部分作为车辆检测图像区域111并且使用拾取图像的上部和下部作为雨滴检测图像区域112和113，如图41中所示。
因此，与图41中的车辆检测图像区域111相对应地，提供诸如图28中所示的层那样的光谱过滤层49a。此外，与图41中的雨滴检测图像区域112和113相对应地，提供诸如图28中所示的层那样的光谱过滤层49a和49b。
需要注意的是，当图像拾取设备40的图像拾取方向朝向下方向倾斜时，承载车辆的引擎罩可能被包括在图像拾取区域的下部中(图41的雨滴检测图像区域113中的虚线)。在这样的情形中，通过承载车辆的引擎罩反射的太阳光或在承载车辆之前移动的车辆115的尾灯等可能会变为干扰光(干扰光被这样包括在拾取图像数据中)。
而且在这样的情形中，根据第一实施例，在与拾取图像的下部相对应的位置处提供光谱过滤层49a和49b。因此，就去除了诸如通过承载车辆的引擎罩反射的太阳光或在承载车辆之前移动的车辆115的尾灯之类的干扰光。因此，能够提高针对雨滴102的检测准确性。
需要注意的是，当检测在承载车辆之前移动的车辆时，作为被识别出的拾取图像中的尾灯的结果，检测到在承载车辆之前移动的车辆。然而，尾灯的光量与迎面而来的车辆的头灯的光量相比较小。而且，还存在大量的例如来自街灯的干扰光。因此，可能难于仅根据简单的亮度数据来高准确性地检测尾灯。
因此，需要使用用于识别尾灯的光谱信息，并且基于所接收到的红色光的光量来识别尾灯。然而，在图像传感器43中包括的各个像素还具有对于红外波长范围的光的敏感性。因此，当图像传感器43接收包括红外波长范围的光时，这样获取的拾取图像可以变为整体偏红色的图像。作为结果，可能难于识别与尾灯相对应的红色的图像部分。
根据上述的第一实施例，光谱过滤层49a具有切断波长范围670nm到920nm的入射光的透射特性。因此，从用于识别尾灯的拾取图像区域中去除了大部分的红外波长范围。因此，可以提高针对尾灯的识别准确性。
需要注意的是，在图28中，在光过滤器42和图像传感器43之间设置了间隙。然而，优选光过滤器42连接到图像传感器43。这是因为，这样变得容易使得光过滤器42的光谱过滤层49b和偏振过滤层47的各个区域的边界和图像传感器43上的各个像素的边界相一致。也就是说，作为将光过滤器42和图像传感器43稳固地接合在一起的结果，雨滴检测区域和用于检测车辆周围环境信息的区域之间的边界变得更加清晰，并且可以提高确定是否存在雨滴的准确性。
在这样稳固地接合光过滤器42和图像传感器43的情形下，可以使用UV粘合剂将光过滤器42和图像传感器43接合在一起。或者，还可以在通过隔离物支撑的状态下对有效图像拾取区域之外的四侧区域执行热压缩连结或UV粘合。
需要注意的是，可以通过在过滤器基底46的两侧上形成光谱过滤层49a和49b来避免光过滤器42的翘曲。也就是说，当仅仅在过滤器基底46的一侧上形成多层膜(光谱过滤层)时，过滤器基底46可以变为受压并且可能会出现翘曲。然而，在如图28中所示那样在过滤器基底46的两侧上形成多层膜(光谱过滤层)时，抵消了压力的效果，并且因此避免了翘曲。
此外，在向光谱过滤层49b提供仅上部和下部之一时，可能难于将光过滤器42并行地附着到图像传感器43，并且它们可能会相对于Z轴倾斜(参见图28)。如果它们被以这样倾斜的状态粘合在一起，则光路径长度将会在拾取图像的上部和下部之间变化，并且在检测诸如白线之类的车辆周围环境信息的情形下，这样识别准确性可能会变差从而导致读取白线坐标的错误。如图28中所示，可以通过在上部和下部处提供光谱过滤层49b来解决这样的问题。
然而，还可以在仅在过滤器基底46的一侧上形成光谱过滤层49a和49b的情形下或者在仅在上部和下部之一处设置光谱过滤层的情形下，能够获取特定的有益效果。
需要注意的是，根据第一实施例，由于图像拾取透镜41的特性，图像拾取区域中的视图和图像传感器43上的图像是彼此上下颠倒的。
现在将进一步详细描述雨滴检测和车辆检测。图42说明了涉及雨滴检测和车辆检测的光束。
设置光源30的风挡101上的入射角，从而能够拍摄从雨滴102和空气之间的边界平面上的某处反射的光的图像。存在两个布局，在所述两个布局的每一个中，从雨滴102和空气之间的界面平面的反射的光变得最强。这些布局之一是在相对于风挡101的法线(其与图像拾取透镜41的光轴正交)图像拾取透镜41的光轴大致相反的位置处安装光源30的布局。另一个布局是安装光源30，使得光源30的光轴大致相同于图像拾取透镜41的光轴。
此外，从雨滴102和空气之间的边界反射的光变得最弱的情形是风挡101的法线(其与图像拾取透镜的光轴正交)大体上一致于光源30的光轴。这里，作为示例，光源30被假定安置(放置)为使得风挡101的外壁表面上的单向反射大体上一致于图像拾取透镜41的光轴。
图42的光束A是通过光源30发射并且通过风挡101的光束。在没有雨滴102已经附着到风挡101的外壁表面的情形下，从光源30向风挡101发射的光通过风挡101并且作为光束A原样泄露到承载车辆之外。因此，作为光源30，优选考虑到发射光被发射到人眼，选择具有人眼安全范围的波长和光量的光源。此外，如图42中所示，更优选地进行配置，使得光源30向风挡101发射的光进入向上垂直方向等，从而发射光被发射到人眼的可能性可以被降低。
光束B是由光源30发射、以单向反射方式通过风挡101的内壁表面反射并且入射到图像拾取设备40上的光束。由光源30向风挡101发射的光的一部分被以单向反射方式通过风挡101的内壁表面反射。已知的是，总体而言，作为该单向反射的偏振要素(光束B)，在与入射表面垂直的方向(以与图42的纸张垂直的方向)上振荡的s-偏振要素占主要部分。
在被光源30发射之后以单向反射方式通过风挡101的内壁表面反射的单向反射(光束B)并不由于是否存在已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102而改变。因此，该光不仅是雨滴检测所不必要的光，而且还成为降低雨滴检测的检测准确性的干扰光。因此，根据第一实施例，通过偏振过滤层47切断该光束B(s-偏振要素)，并且这样可避免雨滴检测准确性的变差。
光束C是这样的光束，其由光源30发射、通过风挡101的内壁表面、并且在这之后，通过已经附着到风挡101的外壁表面的雨滴102和空气之间的界面反射，并且入射在图像拾取设备40上。从光源30向风挡101发射的光的一部分通过风挡101的内壁表面。然而，通过的光包括与s-偏振要素相比较大的p-偏振要素。
在雨滴102已经附着到风挡101的外壁表面的情形下，已经通过风挡101的内壁表面的光并不像光束A那样被泄露到外侧，而是通过雨滴102和空气之间的界面反射，并且再次朝向图像拾取设备40通过风挡101，并且入射在图像拾取设备40上。
此时，由于光谱过滤层49a被配置为透射光源30的振荡波形(红外光)，因此光束C通过光谱过滤层49a。此外，由于偏振过滤层47中的线栅结构的金属线具有这样的偏振过滤层47透射p-偏振要素的纵向方向，因此具有p-偏振要素作为主要要素的光束C也通过偏振过滤层47。此外，光谱过滤层49b被配置为透射光源30的振荡波长(红外光)。因此，光束30还通过光谱过滤层49b。因此，光束C到达图像传感器43的雨滴检测图像区域，并且可以通过所接收到的光量来检测雨滴102。
光束D是这样的光束，其从外侧通过风挡101并且朝向图像拾取设备40的图像传感器43的雨滴检测图像区域行进。当检测雨滴时，该光可以成为干扰光。然而，根据第一实施例，除了一部分红外光的大部分入射光是通过光谱过滤层49a和49b切断的。因此，大部分的光束D并不到达图像传感器43的雨滴检测图像区域。因此，可以避免由于光束D而造成的雨滴检测准确性的变差。
光束E是这样的光束，其从外侧通过风挡101并且朝向图像拾取设备40的图像传感器43的雨滴检测图像区域行进。通过光谱过滤层49a的透射率特性，仅光束E的可见光和p-偏振要素的红外光的一部分通过光谱过滤层49a并且到达图像传感器43的车辆检测图像区域，并且从而拍摄其图像。
该拾取图像用于检测迎面而来的车辆的头灯、在所述承载车辆之前移动的车辆的尾灯和白线等。需要注意的是，光束E的s-偏振要素是通过偏振过滤层47去除的。因此，可以降低承载车辆的车厢内由于包括强s-偏振光(例如，头灯和街灯等通过道路反射的光或来自仪表盘的光等)的不必要的光造成的干扰因素。
接下来，将描述当图像处理装置10获取拾取图像时的曝光量调整。作为一个示例，如图26中的交替的长短虚线所包围的那样，将考虑这样的情形，在所述情形中，总共四个区域(包括像素43a1、43a2、43b1和43b2的区域)中的垂直邻近的两个区域和水平邻近的两个区域被视为一个单元的拾取图像数据。在像素43a1、43a2、43b1和43b2上，已经通过光谱过滤层49a、偏振过滤层47和光谱过滤层49b的光入射。因此，像素43a1、43a2、43b1和43b2从光过滤器42上的入射光接收红外光的p-偏振要素，并且因此通过红外光的p-偏振要素来形成图像。随后，使用通过红外光的p-偏振要素这样形成的图像，例如可以确定是否存在雨滴。
需要注意的是，光源30可以连续地发射光(其还可以被称为连续波(CW)光发射)或可以以特定的定时发射脉冲形式的光。通过光发射的定时和图像拾取的定时之间的同步，可以进一步降低干扰光的影响。此外，在安装多个光源的情形中，多个光源可以同时发射光或者可以顺序地发射光。在顺序地发射光的情形中，通过光发射的定时和图像拾取的定时之间的同步，可以进一步降低干扰光的影响。
接下来，将通过包括像素43c1、43c2、43d1和43d2的区域来形成一个单元的拾取图像数据。在像素43c1、43c2、43d1和43d2上，已经通过光谱过滤层49a和偏振过滤层47的光入射。因此，像素43c1、43c2、43d1和43d2从光过滤器42上的入射光接收主要为可见光的p-偏振要素，并且通过主要为可见光的p-偏振要素来生成图像。使用这样通过主要为可见光的p-偏振要素生成的图像，例如可以检测车辆周围环境的信息。
需要注意的是，当拍摄车辆检测图像区域的图像时，光源30可以被关断，或者光源30可以总是被开启。
接下来，将通过包括像素43g1、43g2、43h1和43h2的区域来形成一个单元的拾取图像数据。与包括43a1、43a2、43b1和43b2的区域相同，包括像素43g1、43g2、43h1和43h2的区域通过红外光的p-偏振要素生成图像，并且通过使用所生成的图像，例如可以确定是否存在雨滴。需要注意的是，与包括43a1、43a2、43b1和43b2的区域的情形相同，光源30发射光。
类似地，顺序生成图像，每一个均使用四个像素中的垂直相邻的两个像素和水平相邻的其他两个像素作为一个单元。因此，生成图像传感器43的整体的图像。然而，无需交替地生成雨滴检测区域的图像和车辆检测图像区域的图像。可以连续地生成相同区域的图像。
因此，已经描述了其中四个像素被视为一个单元的示例。然而，无需受此限制。例如，当在图像传感器43的上部和下部处放置的雨滴检测图像区域的图像被拍摄时，可以将与来自光源30的反射光的图像传感器43上的光斑尺寸相对应的像素区域视为一个单元。当拍摄了在图像传感器43的中心放置的车辆检测图像区域的图像时，在使用单色传感器作为图像传感器的情形下，可以将一个像素视为一个单元。
所获取的光量在雨滴检测图像区域(附着对象检测图像区域)和车辆检测图像区域之间显著不同，其中在该雨滴检测图像区域处形成了光谱过滤层49a、偏振过滤层47和光谱过滤层49b，并且在该车辆检测图像区域处形成了光谱过滤层49a和偏振过滤层47但并未形成光谱过滤层49b。这是因为，主要仅由光源30发射的红外光的反射光入射在雨滴检测图像区域上，而主要可见光入射在车辆检测图像区域上。
因此，优选在拍摄雨滴检测图像区域的图像的情形下和在拍摄车辆检测图像区域的图像的情形下之间改变曝光量。因此，可以利用针对各个雨滴检测图像区域和车辆检测图像区域的最优曝光量拍摄图像。例如，在拍摄远处图像的情形下，可以在检测车辆检测图像区域的一部分的同时基于车辆检测图像区域的图像信息来执行自动曝光调整。在拍摄雨滴图像的情形下，可以在检测雨滴检测图像区域的一部分的同时基于雨滴检测图像区域的图像信息来执行自动曝光调整。
为了改变曝光量，曝光时间周期可以在当拍摄雨滴检测图像区域的图像时和当拍摄车辆检测图像区域的图像时之间改变。例如，可以作为通过图像传感器43控制用于将入射光转换为电信号的时间周期的图像分析单元50的结果，改变曝光时间周期。此外，作为在下文中所述的第一实施例的第三变形例，还可以通过提供与在并未形成光谱过滤层49b的区域处的图像传感器43的每个像素相对应的孔径限制部分来改变曝光量。
在车辆检测图像区域处，周围环境的光量中的变化较大。实际上，图像拾取设备对其拍摄图像的车辆周围环境的亮度从日间的数万勒克斯(Lux)到夜间的小于等于一个勒克斯这样变化。因此，需要根据特定的图像拾取场景来调整曝光时间周期。处于此目的，可以使用公知的自动曝光控制技术。需要注意的是，根据第一实施例，由于对象存在于道路表面周围，优选基于道路表面区域的图像信息执行曝光控制。
另一方面，对于雨滴检测图像区域，由于进行设置使得仅来自光源30的发射光的附着对象的反射光要被拍摄，因此根据周围环境的光量的变化较小。因此，对于雨滴检测图像区域，可以基于固定的曝光时间周期拍摄图像(即以固定的曝光量拍摄图像)。
图43A和图43B说明了拾取图像。图43A示出了雨滴已经附着到风挡101的外壁表面时的拾取图像的示例。图43B示出了没有雨滴已经附着到风挡101的外壁表面时的拾取图像的示例。需要注意的是，根据第一实施例，在拾取图像上部和拾取图像下部处提供了雨滴检测图像区域。图43A和图43B是示出其中省略了拾取图像上部处的雨滴检测图像区域的图像。
在图43A和图43B的拾取图像中，下部113相应是雨滴检测图像区域113，而其他区域相应是车辆检测图像区域111。在雨滴检测图像区域113中，当已经附着了雨滴102时，来自光源30的光被如图43A中所示那样反射(如通过附图标记102指示的那样)。当没有雨滴102已经附着时，来自光源30的光没有被如图43B所示那样反射。
此外，图43A中的指示“检测到雨”(在图中并未清晰可识别)示出了已经识别出雨滴102的状态。图43B中的指示“未检测到雨”示出了尚未识别出雨滴102的状态。能通过调整从光源30的发射光的附着对象反射的光的光接收量的阈值，可以容易地实现雨滴检测图像区域113处的雨滴识别过程。需要注意的是，阈值无需是固定值，并且可以根据其中安装了图像拾取设备40的承载车辆的周围环境等而适当地变化。例如，可以根据车辆检测图像区域111的曝光调整信息计算最优值，并且从而改变阈值。
[第一实施例的第一变形例]
第一实施例的第一变形例是这样的示例，其中改变图像传感器43侧上的光谱过滤层的区域分割方法。对于第一实施例的第一变形例，将省略与上述的要素相同的要素的描述。
图44示出了从传感器基底44侧观看的根据第一实施例的第一变形例的光过滤器42A的视图。图45说明了根据第一实施例的第一变形例的光过滤器42A和图像传感器43之间的对应位置关系。图46示出了沿着图44的B-B线截取的截面图。图47示出了沿着图44的C-C线截取的截面图。
从传感器基底44侧以透视方式观看的面对光过滤器42A的图像传感器43的表面的视图相同于图26的视图，并且因此被省略。需要注意的是，在图44和图45中，出于便捷的原因，用点填充了与光谱过滤层49c对应的区域和图像传感器43上的对应区域。此外，在图45中所示的光过滤器42中，沿着光谱过滤层49c的***部分绘示的虚线指示有效的图像拾取区域。
如图44、图45、图46和图47中所示，根据第一实施例的第一变形例的光过滤器42A与第一实施例的不同之处在于：光谱过滤层49c被形成在与图像传感器43的各个像素相对应的检查图案中。
例如，通过图26中的交替的长短虚线所包围的那样，垂直相邻的两个像素和水平相邻的两个像素在内的总计4个像素43a1、43a2、43b1和43b2可以用于形成一个单元的拾取图像数据。对于通过交替的长短虚线包围的一个单元，光源30发射光，并且发射光的定时和图像拾取的定时被同步。因此，由像素43a2和43b1来接收来自光过滤器42A上的入射光的红外光的p-偏振要素，并且可以通过红外光的p-偏振要素来获取图像。
此外，利用已经被关断的光源30的定时，由像素43a1和43b2来接收来自光过滤器42A上的入射光的主要为可见光的p-偏振要素，并且可以通过主要为可见光的p-偏振要素来获取图像。此外，通过交替的长短虚线包围的一个单元被顺序地转移，重复相同的操作，并且从而可以获取与图像传感器43的所有像素相对应的图像。
通过使用这样获取的红外光的p-偏振要素的图像和主要为可见光的p-偏振要素的图像，可以拍摄如上所述的诸如雨滴之类的已经附着到车辆的风挡上的附着对象以及诸如另一个车辆的头灯之类的车辆周围环境信息的图像。
需要注意的是，在这些组的拾取图像数据中，图像像素的数量小于拾取像素的数量(即缺少相邻像素区域的信息)。为了获取具有更高分辨率的图像，可以使用公知的图像插值技术。例如，为了以更高分辨率获取红外光的p-偏振要素的图像，可以使用以下的方法。
也就是说，可以向针对像素43a2和43b1那样使用红外光的p-偏振要素的信息。对于像素43b2，例如可以使用包围像素43b2的像素43a2、43b1、43b3和43c2的平均值作为红外光的p-偏振要素的信息。还可以针对获取具有更高分辨率的主要为可见光的p-偏振要素的图像的情形应用相同或类似的方式。
[第一实施例的第二变形例]
第一实施例的第一变形例是这样的示例，其中改变图像传感器43侧上的光谱过滤层的区域分割方法。对于第一实施例的第二变形例，将省略与上述的要素相同的要素的描述。
图48示出了根据从传感器基底44侧观看的第一实施例的第二变形例的光过滤器42B的视图。图49说明了根据第一实施例的第二变形例的光过滤器和图像传感器43之间的对应位置关系。图50示出了沿着图48的D-D线截取的截面图。图51示出了沿着图48的E-E线截取的截面图。
从传感器基底44侧以透视方式观看的面对光过滤器42B的图像传感器43的表面的视图相同于图26的视图，并且因此被省略。需要注意的是，在图48和图49中，出于便捷的原因，用点填充了与光谱过滤层49d对应的区域和图像传感器43上的对应区域。此外，在图49中所示的光过滤器42B中，沿着光谱过滤层49d的***部分绘示的虚线指示有效的图像拾取区域。
如图48、图49、图50和图51中所示，根据第一实施例的第二变形例的光过滤器42B与第一实施例的不同之处在于：光谱过滤层49d被形成在与图像传感器43的各个像素相对应的条纹图案中。
例如，通过图26中的交替的长短虚线所包围的那样，垂直相邻的两个像素和水平相邻的两个像素在内的总计4个像素43a1、43a2、43b1和43b2可以用于形成一个单元的拾取图像数据。对于通过交替的长短虚线包围的一个单元，光源30发射光，并且发射光的定时和图像拾取的定时被同步。因此，由像素43a1和43b1来接收来自光过滤器42B上的入射光的红外光的p-偏振要素，并且可以通过红外光的p-偏振要素来获取图像。
此外，利用已经被关断的光源30的定时，由像素43a2和43b2来接收来自光过滤器42B上的入射光的主要为可见光的p-偏振要素，并且可以通过主要为可见光的p-偏振要素来获取图像。此外，通过交替的长短虚线包围的一个单元被顺序地转移，重复相同的操作，并且从而可以获取与图像传感器43的所有像素相对应的图像。
通过使用这样获取的红外光的p-偏振要素的图像和主要为可见光的p-偏振要素的图像，可以拍摄如上所述的诸如雨滴之类的已经附着到车辆的风挡上的附着对象以及诸如另一个车辆的头灯之类的车辆周围环境信息的图像。需要注意的是，与第一实施例的第一变形例相同，可以使用图像插值技术。
现在将描述第一实施例的第二变形例的具体有益效果。即，根据第一实施例的第二变形例，与第一实施例的第一变形例的检查图案相比，可以通过在条纹图案中形成光谱过滤层49d，来提高在该图像传感器43的各个像素和在光过滤器42B中形成光谱过滤层49d的部分之间的位置准确性。
也就是说，在诸如第一实施例的第一变形例的图案之类的检查图案的情形中，需要针对Y-方向和Z-方向执行位置调整，以使得图像传感器43的各个像素和在光过滤器42B中形成光谱过滤层49c的部分相一致。与其相对，利用诸如第一实施例的第二变形例的图案之类的条纹图案，仅需要针对Y-方向执行位置调整，以使得图像传感器43的各个像素和在光过滤器42B中形成光谱过滤层49d的部分相一致。因此，可以在将光过滤器42B和图像传感器43粘合在一起的过程中，缩短装配的时间周期，并且简化装配设备。
需要注意的是，优选将条纹图案的条纹方向设置为使其与用于将光发射到雨滴102的光源30的光发射方向相一致。更具体而言，优选条纹图案的条纹方向(在图48中，Z-方向)平行于通过光源30朝向风挡101发射的光的光轴和图像拾取设备40的光轴所形成的平面。
这是因为，当拍摄已经附着到风挡101上的雨滴102的图像时，获得了在垂直方向(Z-方向)上被压缩的图像。即，作为条纹方向是如图48中所示的垂直方向(Z-方向)的结果，提高了拍摄垂直方向(Z-方向)的红外光信息的分辨率，并且因此，即使从在垂直方向(Z-方向)被压缩的图像，也可以有效地以高准确性检测雨滴。
[第一实施例的第三变形例]
第一实施例的第三变形例是在并未形成光谱过滤层的区域处提供了孔径限制部分的示例。需要注意的是，将省略与已经描述的要素相同的要素的描述。
图52示出了从传感器基底44侧观看的根据第一实施例的第三变形例的光过滤器42C的视图。光过滤器42c和图像传感器43之间的位置关系及其截面图相同或类似于第一实施例的第一变形例的位置关系及其截面图，并且省略了其附图。需要注意的是，在图52中，出于便捷的原因，以点填充了光谱过滤层49b，并且以灰色描绘孔径限制部分。
如图52中所示，根据第一实施例的第三变形例的光过滤器42C与第一实施例的第一变形例的不同之处在于：与在并未形成光谱过滤层49b的区域处的各个像素相对应地提供孔径49x和孔径限制部分49y。
例如，通过图26中的交替的长短虚线所包围的那样，垂直相邻的两个像素和水平相邻的两个像素在内的总计4个像素43a1、43a2、43b1和43b2可以用于形成一个单元的拾取图像数据。对于通过交替的长短虚线包围的一个单元，光源30发射光，并且发射光的定时和图像拾取的定时被同步。因此，由像素43a2和43b1接收来自光过滤器42C上的入射光的红外光的p-偏振要素，并且可以通过红外光的p-偏振要素来获取图像。
此外，利用已经被关断的光源30的定时，由像素43a1和43b2接收来自光过滤器42C上的入射光的针对其已经限制孔径的主要为可见光的p-偏振要素，并且可以通过针对其已经限制孔径的主要为可见光的p-偏振要素来获取图像。然而，在像素43a1和43b2处，接收针对其已经限制孔径的主要为可见光的p-偏振要素。因此，通过比第一实施例的第一变形例的接收光量小的接收光量来生成主要为可见光的p-偏振要素的图像。
此外，通过交替的长短虚线包围的一个单元被顺序地转移，重复相同的操作，并且从而可以获取与图像传感器43的所有像素相对应的图像。
通过使用这样获取的红外光的p-偏振要素的图像和针对其已经限制孔径的主要为可见光的p-偏振要素的图像，可以拍摄如上所述的诸如雨滴之类的已经附着到车辆的风挡上的附着对象以及诸如另一个车辆的头灯之类的车辆周围环境信息的图像。需要注意的是，与第一实施例的第一变形例相同，可以使用图像插值技术。
图53示出了孔径限制部分的一个示例。在图53中，由圆形线栅结构来构成孔径49x，并且在孔径49x周围形成由铝的固体膜制成的孔径限制部分49y。因此，可以限制在并未形成光谱过滤层49b的区域的光的接收量。
在图53的配置中，通过由铝的固态膜制成的孔径限制部分49y来遮挡入射光。因此，根据由线栅结构制成的孔径49x的尺寸(孔径比)，可以限制通过在并未形成光谱过滤层49b的区域所透射的光的接收量。
需要注意的是，由线栅结构轴制成的孔径限制部分49y的形状并不限于如图53中所示的圆形形状。例如，孔径限制部分49y的形状可以为如图54中所示的大致长方形的形状。在如图54中所示那样包括角部分的情形中，适当的是，角部分具有图54中所示的半径，从而可以通过蚀刻工艺或类似工艺容易地获取形状和尺寸。
例如，可以与偏振过滤层47一起同时制成孔径49x和孔径限制部分49y。具体而言，在过滤器基底46上均匀地形成铝膜之后，在形成光谱过滤层49b的区域和形成孔径49x的区域处，通过蚀刻工艺或类似工艺去除铝膜。随后，在从其已经去除铝膜的区域处形成线栅结构。
在通过分别在线栅结构周围提供铝的遮光区域从而来执行孔径限制的情形中，当形成了线栅结构时，可以通过在每个线栅结构周围留下铝膜的工艺来实现孔径限制。线栅结构将变为孔径49x并且还将变为偏振过滤层47。因此，与从偏振过滤层47分别执行孔径限制的过程的情形相比，可以简化制造工艺。
需要注意的是，还可以在与偏振过滤层47不同层上如图55中所示那样提供孔径限制部分49y。在这种情形中，在孔径49x中没有形成线栅结构。
此外，孔径限制部件49y并不限于诸如上述的铝膜之类的反射膜。例如，吸光的膜还可以用于形成孔径限制部分49y。例如，如图56中所示，孔径限制部分49y还可以由黑光刻胶的固态膜制成。而且在这种情形中，孔径49x并不限于圆形(参见图56)。例如，孔径49x可以具有如图57中所示的大致长方形的形状。
此外，可以在与没有形成光谱过滤层49b的区域的图像传感器43的每一个像素相对应的区域中提供多个孔径49x。还可以为与没有形成光谱过滤层49b的区域的图像传感器43的每一个像素相对应的区域形成多个孔径限制部分49y。此外，不必一定在孔径49x周围分别提供孔径限制部分49y。还可以的是，在孔径49x的内部分别提供孔径限制部分49y。例如，如图58中所示，由铝的固态膜制成的孔径限制部分49y可以被独立地布置在由线栅结构制成的孔径49x内部。
第一实施例的第三变形例的有益效果如下：也就是说，例如，通过制成孔径限制部分49y使得主要为可见光的p-偏振要素的光的接收量将等于红外光的p-偏振要素的光的接收量，可以通过单次的曝光而不执行复杂的曝光控制，获取用于确定是否存在雨滴的红外光和用于检测车辆周围环境信息的可见光的信息。
根据本发明的一个方面，可以提供这样的图像拾取单元等，其能够在各种适当条件下拍摄已经附着到诸如风挡之类的透明构件上的附着对象和远离透明构件的对象的图像。
<应用示例>
作为应用示例，现在将描述使用根据第一实施例的图像处理装置的车载设备控制***的配置的示例。
图59示意性地说明了根据第一实施例的包括图像处理装置的车载设备***的总体配置。如图59中所示，车载设备控制***300包括根据第一实施例的图像处理装置10、头灯控制单元310、雨刷器控制单元320、车辆行驶控制单元330、头灯350和雨刷360。需要注意的是，在图59中，附图标记400表示诸如汽车之类的承载车辆。
车载设备控制***300具有下述功能：通过使用由承载车辆400中安装的图像处理装置10的图像拾取设备40拍摄的承载车辆行驶方向前向区域(图像拾取区域)的图像的拾取图像数据，执行头灯350的光分布控制、雨刷360的驱动控制和其他车载设备的控制。
通过图像拾取设备40拍摄的图像的拾取图像数据被输入到图像分析单元50中。如上所述，图像分析单元50分析由图像拾取设备40发送的拾取图像数据，并且从而计算例如在承载车辆400的前方存在的另一个车辆的位置、方向和/或距离等。
此外，如上所述，图像分析单元50识别另一个车辆的尾灯，并且检测与承载车辆400同向且在前移动的车辆；并且识别出另一个车辆的头灯，并且检测以与承载车辆400的方向相反的方向移动的迎面而来的车辆。此外，如上所述，图像分析单元50检测诸如雨滴102或异物之类的附着到风挡101上的附着对象，并且检测诸如白线(行车道标记)等的在图像拾取区域中的道路表面上存在的检测目标。
向头灯控制单元310给出图像分析单元50的分析结果。头灯控制单元310例如根据由图像分析单元50计算出的距离数据，生成用于控制作为车载设备的头灯350的控制信号。
具体而言，执行头灯350的高光束和低光束之间的切换控制和/或头灯350的部分遮光控制，以便通过防止承载车辆400的头灯350的强光入射到承载车辆之前移动的车辆或迎面而来的车辆的驾驶员的眼中来避免对另一个车辆的驾驶员的目眩。
还向雨刷器控制单元320给出图像分析单元50的分析结果。雨刷器控制单元320控制雨刷器360，并且去除诸如雨滴102和/或异物之类的已经附着到承载车辆400的风挡101上的附着对象。响应于由图像分析单元50给出的异物检测结果，雨刷器控制单元320生成控制信号。当将由雨刷器控制单元320生成的控制信号给出到雨刷器360时，驱动雨刷器，从而确保承载车辆400的驾驶员的观看能力。
还向车辆行驶控制单元330给出图像分析单元50的分析结果。在例如基于由图像分析单元50给出的白线检测结果说明承载车辆400已经偏离由白线界定的行车道区域时，车辆行驶控制单元330警告承载车辆400的驾驶员。此外，车辆行驶控制单元330例如执行驾驶支持控制，例如控制承载车辆的方向盘和/或刹车器。
因此，可以使用根据第一实施例的图像处理装置10来配置车载设备控制***300。然而，根据第一实施例的图像处理装置10可以不仅应用于这样的车载设备控制***，而且还可以应用于另一个***，在所述另一个***中，安装了基于拾取图像执行对象检测的对象检测装置等。
从而，通过实施例及其变形例已经描述了图像拾取单元和其中安装了图像拾取单元的车辆。然而，本发明并不限于所述实施例及其变形例，并且各种变更和修改(包括替换)存在于如所附权利要求描述和定义的本发明的范围和精神中。
例如，根据第一实施例及其变形例，假定图像传感器43是单色图像的成像元件。然而，图像传感器43可以是彩色图像的成像元件。在图像传感器43是彩色图像的成像元件的情形中，可以根据附接到彩色图像的成像元件的各个像素的颜色过滤器的特性，调整偏振过滤层47和光谱过滤层49a和49b的各个区域的光透射特性。
此外，对于第一实施例及其变形例，已经描述了这样的示例，在所述示例中，在图像拾取透镜41侧上的过滤器基底46的表面上形成光谱过滤层49a，并且在图像传感器43侧的包装构件48的表面上形成光谱过滤层49b。然而还可以的是，在图像拾取透镜41侧上的过滤器基底46的表面上形成光谱过滤层49b，并且在图像传感器43侧上的包装构件48的表面上形成光谱过滤层49a。
然而，尽管在此情形中能够获得与上述情形相同或类似的有益效果，但还存在这样的可能性，即与前述情形相比，光谱过滤层49a和光谱过滤层49b之间的边界模糊，并且雨滴检测图像区域和车辆检测图像区域之间的边界并不清晰。因此，优选前述配置使得雨滴检测图像区域和车辆检测图像区域之间的边界更清晰。
对于第一实施例及其变形例，已经描述了其中将汽车引用作为车辆的一个示例的示例。然而，实施例还可以应用于其他的车辆，例如飞机和电力火车等。
本申请基于在2011年11月2日提交的日本在先申请No.2011-240848以及在2012年9月4日提交的日本在先申请No.2012-194246，上述在先申请的全部内容通过引用方式并入到本文中。

Claims (11)

1.一种图像拾取单元，包括：
光源，其从透明构件的一个表面侧向所述透明构件发射光；
图像拾取透镜，其具有被设置为远离所述透明构件的位置的焦距；
图像传感器，其包括以二维布置的多个像素；以及
图像拾取设备，其被放置在所述透明构件的与所述光源的一侧相同的一侧上，其中，
所述图像拾取设备通过使用所述图像传感器拍摄反射光的图像，所述反射光包括通过附着到所述透明构件的其他表面的附着对象和空气之间的界面反射的发射光的单向反射，并且
所述光源被放置在这样的位置处，使得在当通过所述透明构件的其他表面以单向反射方式反射的光入射在所述图像拾取透镜上时，所述透明构件上的发射光的入射角是θs的情形下，所述发射光在所述透明构件上的典型光束的入射角落入范围θs-30度到θs内，并且所述发射光的主要要素在所述透明构件上的入射角小于θs。
2.如权利要求1所述的图像拾取单元，还包括：
光过滤器，其被放置为位于所述图像拾取透镜之后，其中，
由所述图像传感器来接收已经通过所述光过滤器的光，
所述光过滤器包括基底，所述基底透射经由所述图像拾取透镜入射的入射光，以及
光谱过滤层，其被形成在所述基底上的有效图像拾取区域的一部分处，并且选择性地透射所述入射光当中包括所述光源的振荡波长范围的波长频段的光，并且
所述图像拾取设备通过使用与形成所述光谱过滤层的区域相对应的像素，拍摄反射光的图像，所述反射光包括通过附着到所述透明构件的其他表面的附着对象和空气之间的界面反射的发射光的单向反射。
3.如权利要求1所述的图像拾取单元，所述图像拾取单元
从所述透明构件的所述一个表面侧向附着到所述透镜构件的所述一个表面的第二附着对象发射光，并且
拍摄通过所述第二附着对象反射的发射光的散射光的图像。
4.如权利要求3所述的图像拾取单元，所述图像拾取单元
拍摄经由仅透射p-偏振要素的偏振过滤层的反射光的图像，并且
拍摄经由仅透射s-偏振要素的偏振过滤层的散射光的图像。
5.如权利要求1所述的图像拾取单元，其中，
所述光源被放置为使得在所述附着对象的图像拾取的视角是θu的情形下，所述发射光在所述透明构件上的水平方向上的入射角落入范围θu-20度到θu+20度内。
6.如权利要求1所述的图像拾取单元，还包括：
另一个光源，其中，
所述另一个光源被放置为使得在所述图像拾取透镜相对于与所述图像拾取透镜的光轴相交的所述透明构件的法线的仰角是θa的情形下，所述发射光在所述透明构件上的垂直方向上的入射角落入范围θa-50度到θa+20度内。
7.如权利要求1所述的图像拾取单元，其中，
放置所述图像拾取设备，使得防止来自所述发射光的从所述透明构件的一个表面的单向反射被入射在所述图像拾取透镜上。
8.如权利要求2所述的图像拾取单元，其中，
在所述发射光的透明构件的一个表面上的入射位置被包括在所述有效图像拾取区域中。
9.如权利要求1所述的图像拾取单元，还包括：
信号处理部分，其在从所述光源发射光时处理所述图像传感器的信号，并且输出图像信号；以及
图像分析单元，其基于所述信号处理部分的输出执行图像处理，并且输出是否已经检测到雨滴的信号。
10.一种车辆，在所述车辆中安装有如权利要求1所述的图像拾取单元，其中，
所述车辆通过所述图像拾取单元检测附着到所述透明构件的其他表面上的附着对象。
11.如权利要求10所述的车辆，还包括：
雨刷器控制单元，其控制雨刷器，其中，
所述雨刷器控制单元基于所述附着对象的检测结果控制所述雨刷器，并且去除所述附着对象。
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