JP3929420B2

JP3929420B2 - 車両用光量検出装置及び車両用照明制御装置

Info

Publication number: JP3929420B2
Application number: JP2003147481A
Authority: JP
Inventors: 英樹塚岡; 賢一藤江; 早苗塚岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: JP2004347555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用の撮像装置を使用した光量検出装置、及び当該光量検出に基づいて照明を制御する照明制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像手段を用いて車両外部の明るさを判断して車両制御を行う装置として、例えば特許文献１（特開２００１−２０６２０１号公報）や特許文献２（特開平９−６６８０３号公報）に記載されるようなものがある。
【０００３】
特許文献１では、車両用雨滴検出装置において、カメラから取り込んだ画像が明る過ぎたり暗過ぎたりしないように調整する撮影感度調整機能を有し、暗過ぎればカメラの感度を上げ、明る過ぎれば感度を下げる補正を実行する。これにより、天候の影響あるいはトンネルや方位などの影響を排除する。
【０００４】
また、特許文献２では、ＡＤＡ（Active Drive Assist system）の画像認識において、距離データが異常な場合はカメラのシャタースピードをチェックし、カメラのシャッタースピードが所定値未満で遅い場合は外が暗いことを判断して、オートライト装置を作動することが示されている。
【０００５】
一般に、撮像手段は高価であり、得られる画像情報は様々な用途に使用できるため、撮像手段を複数の用途に兼用することが多い。前記特許文献１や前記特許文献２に記載される装置も例外でなく、撮像手段は複数の用途に兼用されている。
【０００６】
撮像手段の対象及びその用途に関して、撮影の対象を車両の前方の景色とし、その利用用途を白線の検出、ナンバープレートの認識等を行うものが存在し、撮影の対象を車両の後方の景色として、その用途を後方監視モニタとして利用するものが存在する。しかしながらこれらの場合、撮影の対象は車両前方水平方向、後方水平方向等、所定の方向（特に水平方向）に限られる。そのため、現在提案されている装置では、所定の方向（特に水平方向）の景色を撮像範囲とし、得られる所定の方向（特に水平方向）の景色像信号から車両外部の明るさを判断している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２０６２０１号公報
【特許文献２】
特開平９−６６８０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、現在は、一般に所定の方向、特に水平方向の景色を撮影して得られる画像信号を用いて、車両外部の明るさを判断している。しかし、水平方向の景色には、対向車のヘッドライト、道路際の店舗の照明、看板の照明など様々な光源が含まれるため、明るさの検出に際して誤る可能性が高い。これに比べて、車両上方向の景色には、誤検出の要因となる光源が含まれる可能性は低いので、上方向の景色を撮影して得られる画像信号を用いて、車両外部の明るさを判断すれば、かなり精度が向上すると考えられる。しかしながら、撮影の対象を車両の上方向の景色と限定すれば、撮像手段を他の用途に使えず、車両外部の明るさ判断専用となってしまい、非経済的であると共に汎用性に劣る。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、様々な用途に使用できる所定の方向（特に水平方向）の景色を所定の用途（前方車両認識、白線検出、ナンバープレート認識、後方監視等）に利用しつつ、ノイズの少ない自車周辺の光量を用いて明るさを判断する精度の良い光量検出装置及びそれを利用した照明制御装置を提供するものである。
【００１０】
さらに、車両の上方向の景色を用いた光量検出装置は、現在の環境における明るさを正確に判断することを目的とするため、唯一懸念される点は、車両の前方における明るさが判断できないことであるが、この点における解決案もあわせて提案する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による車両用光量検出装置は、所定の視野の景色を取り込む撮像レンズと撮像レンズで取り込まれた景色を結像する撮像素子とを備えた撮像手段と、所定の視野以外の外光であって車両周辺の外光を撮像レンズに入射させて所定の視野の景色と同時に撮像手段に取り込むための光学手段と、光学手段を介して撮像手段により取り込まれた車両周辺の外光から車両周辺の光量を検出する光量検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明による車両用照明制御装置は、所定の視野の景色を取り込む撮像レンズと撮像レンズで取り込まれた景色を結像する撮像素子とを備えた撮像手段と、所定の視野以外の外光であって車両周辺の外光を撮像レンズに入射させて所定の視野の景色と同時に撮像手段に取り込むための光学手段と、光学手段を介して撮像手段により取り込まれた車両周辺の外光から車両周辺の光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段により検出された車両周辺の光量に基づいて照明を制御する照明制御手段を備え、光量検出手段は、所定方向の景色のうち遠方の領域の光量も同時に検出し、照明制御手段は、車両周辺の光量と、遠方領域の光量のいずれか一方の検出光量が暗くなったときに照明を点灯することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用光量検出装置及び照明制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１において、撮像手段１０は車両外部の景色を画像信号として取り込む車両用カメラ等であって、所定方向の視野２０の景色を取り込む撮像レンズ１１と、撮像レンズ１１で取り込まれた景色を結像する撮像素子１２を備えている。この撮像手段１０は、所定方向の視野の景色を取り込むために設置され、後述する所定の処理を行い、所定の制御を行う。すなわち、例えば、撮像手段１０は、所定方向の景色として車両前方の水平方向の景色を取り込むために設置され、後述する画像処理手段１７が前方障害物検知や走行レーン用の白線検出を行い、追突予防警報制御、車間距離自動制御、レーン逸脱警報制御、自動操縦制御を行う。また、撮像手段１０は、所定方向の景色として車両後方の水平方向の景色を取り込むために設置され、所定の処理として後方障害物検知や白線検出を行い、所定の制御として後退運転支援制御、高速道路における車線変更時の後側方接近車両検出制御を行う。
【００１５】
光学手段１３は、前述の所定の視野以外、特に車両前方又は車両後方の水平方向の視野以外であって、当該車両周辺の外光、特に車両上方の外光を撮像手段１０に取り込むために設置される。光量検出手段１４は、光学手段１３を介して撮像手段１０に取り込まれた外光の明るさから車両周辺の光量を検出する装置である。照明制御手段１５は、光量検出手段１４により検出された車両周辺の光量に基づいてヘッドライト等の照明手段１６による照明を制御するものである。画像処理手段１７は、撮像手段１０により取り込まれた車両前方の水平方向の景色や車両後方の水平方向の景色等に基づいて、前方又は後方障害物の検知や走行レーン用の白線検出を行うためのものである。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１による撮像手段及び光学手段の設置例を示す構成図である。撮像手段１０は、車両のフロントガラス２１越しに車両前方の水平方向視野２０ａの景色が撮像できるように設置されている。また、光学手段１３として乱反射層１３ａを使用し、この乱反射層１３ａは撮像手段１０の視野の一部であるフロントガラス２１の表面に、すりガラス状の加工を施すことにより構成している。また、この乱反射層１３ａは車両上方からの光を集光するように設置されている。
【００１７】
次に、図１及び図２の構成において本実施の形態の動作を説明する。車両上方からの入射光は、フロントガラス２１に設置した乱反射層１３ａで乱反射して撮像レンズ１１に入射し、撮像素子１２に像を結ぶ。車両前方の水平方向視野２０ａからの入射光は、フロントガラス２１を透過して撮像レンズ１１に入射し、撮像素子１２に像を結ぶ。撮像手段１０は、撮像素子１２上に結ばれた像を画像信号に変えて出力する。撮像手段１０より出力される画像信号は、光量検出手段１４と画像処理手段１７に入力され、光量検出装置１４では車両上方の光像を用いて光量の検出を行い、画像処理手段１７では車両前方の景色像を用いて前方又は後方の障害物検知や白線の検出を行う。
【００１８】
図３は撮像手段１０より出力される画像信号によって構成される画像の一例である。図３に示すように、撮像手段１０により得られた画像５０には、車両上方の光像５１と車両前方の景色像５２が含まれており、車両上方の光像５１は、前方障害物検知や白線検知等の処理に使用される景色像の妨げとならない画像上方の一部に撮像されるようにする。
【００１９】
光量検出手段１４は、車両上方の光像５１の画像信号を用いて、各画素の輝度の平均値を求める。求められた輝度の平均値は、車両外部の光量を表している。図４は上記輝度の平均値すなわち車両外部の光量を時間軸上で表わしたグラフである。照明制御手段１５は、光量検出手段１４で求められた結果を用いて、照明の制御を行う。照明が消灯されている場合は、照明を点灯するための点灯閾値ＴＨonと光量（輝度の平均値）の比較を行い、光量（輝度の平均値）が点灯閾値ＴＨon以下であれば、照明を点灯させる制御を行う。照明が点灯されている場合は、照明を消灯するための消灯閾値ＴＨoffと光量（輝度の平均値）の比較を行い、光量（輝度の平均値）が消灯閾値ＴＨoff以上であれば、照明を消灯させる制御を行う。この場合、点灯閾値ＴＨonは消灯閾値ＴＨoffより小さな値に設定し、ヒステリシスを持たせておくことで、一時的な光量の変化による影響を受けにくくしておく。
【００２０】
画像処理手段１７は、車両前方の景色像５２の画像信号を用いて、前記先行車両、対向車両、障害物の検知や、白線の検出を行う。これらの検知処理は既知の技術であるため、説明は省略する。
【００２１】
図２に示す構成では、光学手段１３である乱反射層１３ａをフロントガラス２１上に設置し、当該乱反射層１３ａを介して車両上方の光像を撮像手段１０に照射させるようにしたが、図５に示すように、フロントガラス２１と撮像手段１０の間に、すりガラス等の乱反射体１３ｂを設置し、当該乱反射体１３ｂを介して車両上方の光像を撮像手段１０に照射させるような構成を採用しても良い。また、図６に示すように、フロントガラス２１と撮像手段１０の間に、鏡等の反射板１３ｃを設置し、当該反射板１３ｃを介して車両上方の光像を撮像手段に照射させるような構造でも同様の効果を得ることができる。なお、図２に示す構成によれば、光学手段１３である乱反射層１３ａを撮像手段１０であるカメラを別体で構成することができ、撮像手段１０の装置構成がシンプルになる。一方、図５又は図６の構成では、光学手段１３である乱反射体１３ｂ又は反射板１３ｃを撮像手段１０であるカメラに取り付けることもでき、更に、車両への設置位置の自由度が広がる。
【００２２】
上記説明では、撮像手段１０の撮像した画像信号を白線検知処理等に使用しているため、撮像手段１０は車両前方の景色が撮影できるように設置しているが、撮像手段１０の用途に応じた設置を行えばよい。例えば、後方監視モニタに用いる場合は、撮像手段１０を後方景色が撮影できるように設置すればよい。また、光学手段１３を用いて車両上方の光像を照射させる範囲も、画像の上部に限定せず、兼用する用途に応じて設定すればよい。
【００２３】
以上のように、実施の形態１によれば、所定の視野の景色を取り込むための撮像手段１０と、所定の視野以外の外光であって車両周辺の外光を撮像手段１０に取り込むための光学手段１３と、光学手段１３を介して撮像手段１０により取り込まれた車両周辺の外光から車両周辺の光量を検出する光量検出手段を備えたので、所定の視野の景色と車両周辺の外光の画像が１つの撮像手段１０から同時に得られ、車両周辺の光は、車両周辺の明るさを判断する用途に使用し、所定の視野の景色は、前方又は後方障害物検知や、先行車又は後行車検知や、白線検知等その他の用途に用いることができる。
【００２４】
特に、車両周辺の外光としてノイズの少ない車両上方の外光を検出することにより、車両周辺の外部の明るさを正確に判断することができる。
【００２５】
また、光学手段１３として、フロントガラス等の表面に加工した乱反射層を使用することにより、この乱反射層は車両の周辺の光を乱反射させて、撮像手段１０に取り込むので、１つの撮像手段１０から、車両の周辺の光量と所定方向（特に水平方向）の景色像を同時に得ることができる。そのため、車両周辺の光は、車両外部の明るさを判断する光量検出に用い、所定方向（水平方向）の景色像は、その他の用途に用いることができる。
【００２６】
また、光学手段１３として、フロントガラス等と撮像手段の間に設置された乱反射体を使用することにより、設置された乱反射体は、車両周辺の光を乱反射させて、撮像手段から監視させるので、１つの撮像手段から、車両周辺の光と所定方向（特に、水平方向）の景色像を同時に得ることができる。そのため、車両周辺の光は、車両外部の明るさを判断する光量検出に用い、所定方向（水平方向）の景色像は、その他の用途に用いることができる。
【００２７】
更に、光学手段１３として、フロントガラス等と撮像手段の間に設置された反射板を使用することにより、設置された反射曲面は、車両の上方向等の景色を反射させて、撮像手段に照射するので、１つの撮像手段から、車両の上方向などの景色像と所定方向（特に水平方向）の景色像を同時に得ることができる。そのため、上方向等の景色像は、車両外部の明るさを判断する光量検出に用い、所定方向（水平方向）の景色像は、その他の用途に用いることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による車両用光量検出装置及び照明制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図７において、光量検出手段１４は、撮像手段１０より得られる画像信号を用いて、車両上方の光像５１の各画素の輝度の平均値を検出する車両周辺光量検出部１４ａと、車両前方の景色像５２の一部に設定された光量検出範囲６０の各画素の輝度の平均値を検出する車両前方光量検出部１４ｂを備えている。ここで、車両前方光量検出部１４ｂの光量検出範囲６０は、当該車両が所定時間後に到達する領域の外部の明るさを検出するために設定されるものであり、車速信号等に基づいて設定される。車両上方の光像５１の平均輝度値は、車両上方の光量であり、車両周辺の外部の明るさを表している。また、光量検出範囲６０の平均輝度値は車両前方の光量であり、所定時間後の車両外部の明るさを表している。
【００３０】
図８は撮像手段１０より出力される画像信号によって構成される画像の一例である。図８に示すように、撮像手段１０により得られた画像５０には、車両上方の光像５１と、車両前方の景色像５２と、光量検出範囲６０が含まれいる。光量検出範囲６０は、前述のように所定時間後の車両の到達する位置の外部の明るさが判断できるように、車速に応じて設定される。例えば、１秒後の状況が判断できるように、時速１００ｋｍで走行していれば２８ｍより遠方の領域、時速３６ｋｍで走行していれば１０ｍより遠方の領域というように、車速に応じて設定される。
【００３１】
照明制御手段１５は、車両周辺光量検出部１４ａより得られる車両上方の光量と、車両前方光量検出部１４ｂより得られる車両前方の光量をそれぞれ閾値と比較して、それぞれに明暗の判断を行う。比較の際の閾値は、車両前方の光量に応じた値と、車両上方の光量に応じた値をそれぞれに設定し、光量が閾値以上であれば明、閾値以下であれば暗と判断する。その結果を用いて、図９に示す照明制御を行う。前方及び上方のいずれも暗と判断された場合は、夜間やトンネル内部など照明を必要とする状態であると考えられるので、照明制御手段１５は照明点灯の制御信号を発する。前方が暗、上方が明と判断された場合は、トンネルなどが存在し所定時間（１秒後）には照明が必要となる状態であると考えられるので、照明制御手段１５は照明点灯の制御信号を発する。前方が明、上方が暗と判断された場合は、夜間やトンネル内部など照明を必要とする状態であるが、光量検出範囲６０には、対向車のヘッドライトなど光源が含まれ、正確な光量が得られなかったと考えられるので、照明制御手段１５は照明点灯の制御信号を発する。前方及び上方のいずれも明と判断された場合は、昼間など照明を必要としない状態であると考えられるので、照明消灯の制御信号を発する。照明手段１６は、照明制御手段１５より発せられる制御信号に基づいて点消灯を行う。
【００３２】
上記説明では、トンネル進入のような状況においては、約１秒前に照明の点灯を行いたいので、所定時間として約１秒を設定し、光量検出範囲６０は約１秒後に通過する景色に設定しているが、これに限定せず、用途に応じて設定すればよい。
【００３３】
以上のように実施の形態２によれば、車両周辺の光量と前方水平方向の画像の一部を用いて明るさの判断を行うため、車両周辺の光量からは現在の車両外部の明るさを正確に判断することができ、前方水平方向の画像の一部からは、先方の明るさを判断することができる。そのため、現在の車両外部の明るさを正確に把握しつつ、車両周辺の光量を先読みすることが可能な光量検出装置を実現することができる。また、前方水平方向の画像は様々な用途に用いることができるため、撮像手段を汎用的に利用することができる。
【００３４】
また、光量検出装置から得られる現在の車両外部の明るさと、先読みされた車両外部の明るさを用いて、照明の点消灯の制御が行える。そのため、トンネル進入時等では早目の点灯が可能で、精度の良い照明制御を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、所定の視野の景色を取り込む撮像レンズと前記撮像レンズで取り込まれた景色を結像する撮像素子とを備えた撮像手段と、所定の視野以外の外光であって車両周辺の外光を前記撮像レンズに入射させて前記所定の視野の景色と同時に撮像手段に取り込むための光学手段と、光学手段を介して撮像手段により取り込まれた車両周辺の外光から当該車両周辺の光量を検出する光量検出手段を備えたので、１つの撮像手段から、車両周辺の光量と所定方向（特に水平方向）の景色画像を同時に得ることができる。そのため、誤検出の要因が少ない車両周辺の光量を用いて車両外部の明るさを判断することができる。また、所定方向（特に水平方向）の景色像は、白線検知装置やナンバープレート認識装置などに用いることができる。このように、本発明によれば、精度の良い光量検出装置を実現しつつ、撮像手段を光量検出装置だけでなく、様々な用途に利用することを可能とする。
【００３６】
また、車両周辺の光量と前方水平方向の画像の一部を用いて明るさの判断を行うため、車両周辺の光量からは現在の車両外部の明るさを正確に判断することができ、前方水平方向の画像の一部からは、先方の明るさを判断することができる。そのため、現在の車両外部の明るさを正確に把握しつつ、車両周辺の光量を先読みすることが可能な光量検出装置を実現することができる。また、前方水平方向の画像は様々な用途に用いることができるため、撮像手段を汎用的に利用することができる。
【００３７】
また、光量検出装置から得られる現在の車両外部の明るさと、先読みされた車両外部の明るさを用いて、照明の点消灯の制御が行える。そのため、トンネル進入時等では早目の点灯が可能で、精度の良い照明制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による車両用光量検出装置及び照明制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による撮像手段及び光学手段の設置例を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による撮像手段により出力される画像信号によって構成される画像の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１により求められた車両外部の光量を時間軸上で表現した図である。
【図５】この発明の実施の形態１による撮像手段及び光学手段の他の設置例を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１による撮像手段及び光学手段の他の設置例を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２による車両用光量検出装置及び照明制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２による撮像手段により出力される画像信号によって構成される画像の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２による照明制御手段の制御を示す図である。
【符号の説明】
１０撮像手段、１１撮像レンズ、１２撮像素子、１３光学手段、
１３ａ乱反射層、１３ｂ乱反射体、１３ｃ反射板、１４光量検出手段、
１５照明制御手段、１６照明手段、１７画像処理手段、２０撮像手段の視野、
２１フロントガラス、５０撮像手段の画面、５１車両上方の光像、
５２車両前方の景色像、６０光量検出範囲。

Claims

所定の視野の景色を取り込む撮像レンズと前記撮像レンズで取り込まれた景色を結像する撮像素子とを備えた撮像手段と、前記所定の視野以外の外光であって当該車両周辺の外光を前記撮像レンズに入射させて前記所定の視野の景色と同時に前記撮像手段に取り込むための光学手段と、前記光学手段を介して前記撮像手段により取り込まれた前記車両周辺の外光から当該車両周辺の光量を検出する光量検出手段を備えたことを特徴とする車両用光量検出装置。
前記所定の視野の景色とは、車両前方又は車両後方の水平方向の景色であり、前記車両周辺の外光とは、当該車両上方の外光であることを特徴とする請求項１に記載の車両用光量検出装置。
前記光学手段は、当該車両のフロントガラス又はリアガラス上に設置された乱反射層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用光量検出装置。
前記光学手段は、当該車両のフロントガラス又はリアガラスと前記撮像手段の間に設置された乱反射体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用光量検出装置。
前記光学手段は、当該車両のフロントガラス又はリアガラスと前記撮像手段の間に設置された反射板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用光量検出装置。
前記光量検出手段は、前記所定方向の景色のうち、遠方の領域の光量も同時に検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用光量検出装置。
所定の視野の景色を取り込む撮像レンズと前記撮像レンズで取り込まれた景色を結像する撮像素子とを備えた撮像手段と、前記所定の視野以外の外光であって当該車両周辺の外光を前記撮像レンズに入射させて前記所定の視野の景色と同時に前記撮像手段に取り込むための光学手段と、前記光学手段を介して前記撮像手段により取り込まれた前記車両周辺の外光から当該車両周辺の光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段により検出された車両周辺の光量に基づいて照明を制御する照明制御手段を備えたことを特徴とする車両用照明制御装置。
前記光量検出手段は、前記所定方向の景色のうち遠方の領域の光量も同時に検出し、前記照明制御手段は、前記車両周辺の光量と、前記遠方領域の光量のいずれか一方の検出光量が暗くなったときに照明を点灯することを特徴とする請求項７に記載の車両用照明制御装置。