JP2011209961A - 車載用撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】天候等の環境条件に影響を受けることなく、自発光光源と反射光源とを識別することができる車載用撮像装置を提供する。
【解決手段】周期的に点滅するヘッドライトを有する車両に搭載される車載用撮像装置であって、撮像光学系と、該撮像光学系を介して得られる被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子の駆動を制御する制御部と、前記撮像素子から出力される画像信号の処理を行う信号処理部と、を備え、前記制御部は前記ヘッドライトの点滅周期に同期して、前記撮像素子が前記ヘッドライト点灯時と消灯時のうち少なくとも消灯時の画像を取り込むように画像の取り込みタイミングを制御する。また、被写体までの距離情報を取得する距離情報取得手段を備え、前記信号処理部は、前記取り込んだ画像から発光している被写体の判別を行い、該発光している被写体までの距離情報が所定の距離以下である場合には、警告信号を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用撮像装置に関するものであり、特に、夜間走行中の車両の前方監視に用いて好適な車載用撮像装置に関するものである。

従来、夜間に、自車両の先行車両や対向車両を検出することができる技術が知られている。
先行車両や対向車両を検出することで、自車両の運転手へ表示や警告を行い、該運転手の注意を喚起することができ、交通安全に寄与する事ができる。さらに、前記先行車両や対向車両までの距離等に応じて、別の車載機器を安全に制御することで、さらなる交通安全への寄与が可能となる。

夜間に先行車両や対向車両を検出することができる技術として、例えば特許文献１には、先行車両、対向車両、光を反射するリフレクタ等の光源の明るさ（輝度）によって光源の種類を識別する技術が開示されている。これは、自車両から先行車両、対向車両、リフレクタが同じ距離に存在する場合、先行車両、対向車両のランプからの光と、自車両からの光のリフレクタでの反射光では明るさが異なること、前記ランプ及びリフレクタからの光は自車両からの距離が遠くなるにつれて暗く観測されることを利用したものである。つまり、自車両から光源までの距離と光源領域における輝度範囲との関係を予め記憶しておき、実際に画像センサにおいて観測した輝度と、実測した自車両から前記光源までの距離との関係を、この記憶した関係に照らし合わせることで、光源の種類を識別するものである。

また、特許文献２には、自車両がそれぞれ商用電源周波数の異なる東日本、西日本の何れにいるかの位置情報に基づいて、周期的に点滅するＬＥＤ式信号機の灯火の消灯周期と映像周期を同期させずに映像を記録する記述が開示されている。

特開２００８−４０６１５号公報 特開２００８−２５０８４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、先行車両のテールランプ、対向車両のヘッドランプ、リフレクタによる自車両からの光の反射光などの光源の輝度は、雨、霧等の環境条件によって影響を受ける。つまり、例えば自車両から先行車両のテールランプまでの距離が同じ距離であっても、晴れ、曇り、雨、霧等の環境条件によってそれぞれ異なった輝度で前記テールランプが観測される。従って、前記光源の輝度が環境条件によって異なって観測されるため、環境条件によっては前記記憶した関係と異なる輝度が観測される場合があり、光源の種類を正確に識別できない可能性がある。また、予め距離と光源領域における輝度範囲を調べておき、記憶しておく必要があるため、手間がかかるとともに記憶装置が必要な分、装置全体にかかるコストが高くなる。

また、特許文献２に開示された技術では、自車両が東日本、西日本の何れにいるかを判別することで、商用電源周波数とカメラフレームレートをあわせているため、ＬＥＤ式信号機の消灯タイミングで映像を記録してしまいＬＥＤ式信号機の映像を記録し損ねることは防止することができるものの、記録した映像が自ら発光している物体（先行車両、対向車両のランプ等）か自ら発光せず他からの光を反射している物体（リフレクタ等）かを識別することができない。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、天候等の環境条件に影響を受けることなく、自ら発光している物体（以下、自発光光源と称する）と自ら発光せず他からの光を反射する物体（以下、反射光源と称する）とを識別することができる車載用撮像装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明においては、周期的に点滅するヘッドライトを有する車両に搭載される車載用撮像装置であって、撮像光学系と、該撮像光学系を介して得られる被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子の駆動を制御する制御部と、前記撮像素子から出力される画像信号の処理を行う信号処理部と、を備え、前記制御部は前記ヘッドライトの点滅周期に同期して、前記撮像素子が前記ヘッドライト点灯時と消灯時のうち少なくとも消灯時の画像を取り込むように画像の取り込みタイミングを制御することを特徴とする。

これにより、周期的に点灯と消灯を繰り返して点滅する前記ヘッドライトの消灯のタイミングで撮像した画像に取り込まれている被写体を自発光光源として識別することができる。そのため、天候等の環境条件に影響を受けることなく、自発光光源を識別することができる。

また、被写体までの距離情報を取得する距離情報取得手段を備え、前記信号処理部は、前記取り込んだ画像から発光している被写体の判別を行い、該発光している被写体までの距離情報が所定の距離以下である場合には、警告信号を出力するとよい。また、前記警告信号は前記画像信号に重畳したものであるとよい。
これにより、自車両と先行車両、対向車両等の被写体との接近を、自車両の運転手に知らせることができ、自車両と先行車両、対向車両等の被写体との衝突の可能性を低減することができる。なお、前記所定の距離は、該警告を確認してから自車両の運転手がスピードを落とす等の運転上の対応をして前記衝突を回避することができる距離を設定するとよく、ブレーキの性能等により車両個々に異なるものである。
さらに、自車両と前記被写体との距離情報のみならず、自車両の速度情報も使用し、自車両の速度が遅い場合よりも、自車両の速度が速い場合の方が前記所定の距離を短く設定するようにできる。これにより、前記衝突の可能性を更に低減することができる。

また、前記制御部は、前記ヘッドライトの点灯時の画像も取り込み、前記信号処理部は、前記ヘッドライトの点灯時と消灯時に取り込んだ画像の比較を行なって前記発光している被写体の判別を行なうとよい。
自車両以外の照明光源（他車のヘッドライトや道路脇の照明など）がある場合、自車両のヘッドライトが消灯していても、反射光源が発光して撮影されてしまう場合が考えられる。このような場合、前述のように自車両のヘッドライトの消灯のタイミングでのみ撮影を行い画像に取り込まれている被写体を自発光光源と識別すると、判断を誤ってしまう可能性がある。そこで、自車両のヘッドライトの点灯時及び消灯時の撮像画像の比較を行って（差分をとって）、その違いが小さい被写体は自発光光源、違いが大きい被写体は反射光源と識別することで、前述の判断の誤りの可能性を低減することができる。
つまり、前記ヘッドライトの点灯時には自発光光源及び反射光源の画像を、前記ヘッドライトの消灯時には主に自発光光源の画像を取り込むことができるため、ヘッドライトの点灯時と消灯時に取り込んだ画像の比較を行なうことで、自発光光源と反射光源とを精度よく切り分けて、自発光光源及び反射光源の何れも識別することができる。

また、前記ヘッドライトにＬＥＤ光源を用いることを特徴とする。
前記ヘッドライトにＬＥＤ光源を用いることで、安価で簡単にヘッドライトを周期的に点滅させることができる。

また、前記撮像素子にモノクロのセンサを用いることを特徴とする。
撮像素子にモノクロのセンサを用いることで、より安価に本発明の実施が可能となる。本発明においては、撮像素子がカラーでなくとも、ヘッドライトの消灯時の取得画像から自発光光源を識別することができるため、モノクロのセンサでも発明の実施が可能である。

本発明によれば、天候等の環境条件に影響を受けることなく、自発光光源と反射光源とを識別することができる車載用撮像装置を提供することができる。

実施例における車両に搭載される撮像装置及びその周辺機器の構成を示す構成図である。 撮像装置の制御のフローチャートである。 ＬＥＤヘッドライトの消灯時における自車両前方の様子の一例を示した図である。 ＬＥＤヘッドライトの点灯時における自車両前方の様子の一例を示した図である。 実施例におけるカメラの取り込みタイミングとＬＥＤヘッドライト点灯タイミングの時間変化を示したグラフである。 ＬＥＤヘッドライトの消灯時において取得した車両前方の画像の概略図である。 ＬＥＤヘッドライトの点灯時において取得した車両前方の画像の概略図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本実施例における車両に搭載される撮像装置及びその周辺機器の構成を示す構成図である。
まず、図１を用いて本実施形態における撮像装置及びその周辺機器の構成について説明する。

本実施形態においては、撮像系２と処理系１０を有する撮像装置と、駆動系１２と、ＬＥＤヘッドライト１４と、出力系１６とを備えている。撮像系２は車両の前方撮影画像を取得するためのカメラであって、レンズ４と、レンズ４からの透過光を受光して撮影画像を出力する撮像素子６と、電源装置８から構成されている。

また、処理系１０は、撮像素子６から出力される撮像画像の処理を行うとともに、撮像素子６の駆動を制御するものであり、さらに、駆動系１２、ＬＥＤヘッドライト１４及び出力系１６と信号の送受信が可能となっている。
また、駆動系１２は、前記車両のアクセル及びブレーキを意味する。ＬＥＤヘッドライド１４は、夜間など視界が悪い状況で、車両前方の視認領域を確保するために用いられる照明装置であって、周期的に点灯と消灯を繰り返すものである。出力系１６は、警報を発するものである。

次に、図１に構成を示した撮像装置の動作について、図２に示した撮像装置の制御のフローチャートを用いて説明する。

図２において、ステップＳ１でＬＥＤヘッドライト１４のスイッチをＯＮにすると、ステップＳ２及びＳ３に進む。ＬＥＤヘッドライト１４のスイッチは、車両の運転手が周囲の暗さ等により適宜ＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものである。前述のように、ＬＥＤヘッドライト１４は、周期的に点灯と消灯を繰り返すものであるため、ＬＥＤヘッドライト１４のスイッチがＯＮである際には、ＬＥＤヘッドライト１４が点灯しているタイミングと消灯しているタイミングが存在する。

図３は、ＬＥＤヘッドライト１４の消灯時における自車両前方の様子の一例を示した図である。図３において、２０は自車両であって、自車両２０のＬＥＤヘッドライト１４は消灯している。また、自車両２０の前方には先行車４０が走行しているとともに、先行車４０のテールランプ４２が点灯している。また、自車両２０が走行する道路には、車道外側線３０が引かれているとともに、車道外側線３０の外側にはリフレクタ３２が設けられている。車道外側線３０及びリフレクタ３２は自ら発光せず他からの光を反射する反射光源である。

図４は、ＬＥＤヘッドライト１４の点灯時における自車両前方の様子の一例を示した図である。図４に示した状態は、図３に示した状態と、ＬＥＤヘッドライト１４を点灯している点以外は同じである。図４において、２４はＬＥＤヘッドライト１４からの光を示している。

図２に示したステップＳ２において、ＬＥＤヘッドライト１４の点灯時の画像を取得する。即ち、図４に示した状態のときに、撮像素子６でレンズ４からの透過光を受光して撮影画像を出力する。該撮影画像は、処理系１０に取り込まれる。
図７は、ＬＥＤヘッドライト１４の点灯時、即ちステップＳ２において取得した車両前方の画像の概略図である。
図７に示したように、ＬＥＤヘッドライト１４点灯時には、自発光光源である先行車両４０のテールランプ４２だけでなく、反射光源である車道外側線３０及びリフレクタ３２もＬＥＤヘッドライト１４からの光を反射して画像に取り込まれる。

また、ステップＳ２とともに、ステップＳ３においてＬＥＤヘッドライト１４の消灯時の画像を取得する。即ち、図３に示した状態のときに、撮像素子６でレンズ４からの透過光を受光して撮影画像を出力する。該撮影画像は、処理系１０に取り込まれる。
図６は、ＬＥＤヘッドライトの消灯時、即ちステップＳ３において取得した車両前方の画像の概略図である。
図６に示したように、ＬＥＤヘッドライト１４消灯時には、自発光光源である先行車両４０のテールランプ４２が画像に取り込まれる。なお、反射光源である車道外側線３０及びリフレクタ３２はＬＥＤヘッドライト１４が消灯しているため、ＬＥＤヘッドライト１４からの光を反射することができないため画像に取り込まれない。

図５は、実施例におけるカメラの取り込みタイミングとＬＥＤヘッドライト点灯タイミングの時間変化を示したグラフである。図５において、上側に示したグラフはカメラの取り込みタイミングを示しており、凸部がカメラの取り込み即ち車両前方の画像の取得をしているタイミングを意味している。また、図５において、下側に示したグラフはＬＥＤヘッドライト点灯タイミングを示しており、凸部がＬＥＤヘッドライトの点灯タイミングを示している。

図２に示したフローチャートにおけるステップＳ２及びステップＳ３においては、処理系１０で撮像素子６による画像の取得のタイミングと、ＬＥＤヘッドライト１４の点灯のタイミングとを同期させて、ＬＥＤヘッドライト１４の点灯時及び消灯時にそれぞれ画像取得を行っている。ステップＳ２におけるＬＥＤヘッドライト１４の点灯時での画像取得のタイミングは図５にｂで、ステップＳ３におけるＬＥＤヘッドライト１４の消灯時での画像取得のタイミングは図５にａで示している。

図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２及びステップＳ３が終了すると、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、処理系１０にて、ステップＳ２で取得したＬＥＤヘッドライト点灯時における画像と、ステップＳ３で取得したＬＥＤヘッドライト消灯時における画像との差分をとり、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ステップＳ４でとった差分より先行車両を検知する。図６に示したように、ＬＥＤヘッドライト消灯時には自発光光源のみが画像に取り込まれ、図７に示したように、ＬＥＤヘッドライト点灯時には自発光光源とともに反射光源も画像に取り込まれるため、前記差分は反射光源のみを示していることになる。従って、前記差分と図６及び図７に示したようなＬＥＤヘッドライトの点灯時及び消灯時の画像を用いることで、自発光光源であるテールランプ４２を有する先行車両４０を検知することができる。
なお、本実施例においては、ＬＥＤヘッドライト点灯時及び消灯時に車両前方の画像を取得して、該画像の差分を用いて先行車両を検知しているが、ＬＥＤヘッドライト消灯時にのみ車両前方の画像を取得して自発光光源であるテールランプを有する先行車両を検知することもできる。この場合、画像取得回数が少なくてすみ、差分をとる必要も無いため、処理系に係る負担を小さくすることができる。

ステップＳ５が終了するとステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、自車両と先行車両との距離を測定する。自車両と先行車両との距離は、ステップＳ２又はステップＳ３で取り込んだ画像における先行車両の左右のテールランプ間の距離によって推測することができ、また、別途距離計を設ける等のその他の方法によって測定してもよい。

ステップＳ６が終了するとステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、取得した情報を処理系１０からの指令により運転補助機能へ反映する。
ステップＳ７においては、先行車両を検知し、且つ先行車両との距離が所定距離以下の短距離である場合は、処理系１０より出力系１６に指令を出し、出力系１６で自車両２０の運転手に先行車両と接近していることを知らせる警報を発する。これにより、自車両と先行車両との衝突の可能性を低減することができる。さらに、駆動系１２から処理系１０に自車両２０の速度情報を取り込み、該速度情報と前方車両との距離情報から先行車両との衝突の可能性が高い場合には駆動系に制御信号を出して、減速させる。これにより、自車両と先行車両との衝突の可能性をさらに低減することができる。

ステップＳ７が終了するとステップＳ８に進む。
ステップＳ８ではＬＥＤヘッドライト１４のスイッチがＯＮであるか否か判断する。
ステップＳ８でＹＥＳ、即ちＬＥＤヘッドライト１４のスイッチがＯＮであればステップＳ２及びステップＳ３に戻る。
ステップＳ８でＮＯ、即ちＬＥＤヘッドライト１４のスイッチがＯＦＦであれば処理を終了する。

本発明によれば、周期的に点灯と消灯を繰り返すＬＥＤヘッドライトの消灯のタイミングで撮像した画像に取り込まれている被写体を自発光光源として識別することができる。そのため、天候等の環境条件に影響を受けることなく、自発光光源を識別することができる。
さらに、ＬＥＤヘッドライトの点灯のタイミングで撮像した画像と消灯のタイミングで撮像した画像とを比較することで、自発光光源と反射光源とを精度よく切り分けて識別することができる。

天候等の環境条件に影響を受けることなく、自発光光源と反射光源とを識別することができる車載用撮像装置として利用することができる。

２ 撮像系
４ レンズ
６ 撮像素子
１０ 処理系（制御部と信号処理部を兼ねる）
１２ 駆動系
１４ ＬＥＤヘッドライト
１６ 出力系
２０ 自車両
３０ 車道外側線
３２ リフレクタ
４０ 先行車両
４２ テールランプ

Claims (6)

1. 周期的に点滅するヘッドライトを有する車両に搭載される車載用撮像装置であって、
   撮像光学系と、該撮像光学系を介して得られる被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子の駆動を制御する制御部と、前記撮像素子から出力される画像信号の処理を行う信号処理部と、を備え、
   前記制御部は前記ヘッドライトの点滅周期に同期して、前記撮像素子が前記ヘッドライト点灯時と消灯時のうち少なくとも消灯時の画像を取り込むように画像の取り込みタイミングを制御することを特徴とする車載用撮像装置。
2. 被写体までの距離情報を取得する距離情報取得手段を備え、
   前記信号処理部は、前記取り込んだ画像から発光している被写体の判別を行い、該発光している被写体までの距離情報が所定の距離以下である場合には、警告信号を出力することを特徴とする請求項１記載の車載用撮像装置。
3. 前記警告信号は前記画像信号に重畳したものであることを特徴とする請求項２記載の車載用撮像装置。
4. 前記制御部は、前記ヘッドライトの点灯時の画像も取り込み、前記信号処理部は、前記ヘッドライトの点灯時と消灯時に取り込んだ画像の比較を行なって前記発光している被写体の判別を行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車載用撮像装置。
5. 前記ヘッドライトにＬＥＤ光源を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車載用撮像装置。
6. 前記撮像素子にモノクロのセンサを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車載撮像装置。

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