(57)【要約】【課題】フロントガラスに付着した雨滴を撮影することができ、しかも、撮像素子などを有効利用することができる車載撮影装置を提供する。【解決手段】車両Ａに搭載された、車両前方を撮影する撮影手段１０と、撮影手段１０によって撮影された画像を解析する解析手段２０と、を備えており、解析手段２０は、画像に基づいて、フロントガラスＦに付着した雨滴を検出する雨滴検出機能２１を有しており、撮影手段２０は、レンズ１１と、レンズ１１によって結像される撮像面１２ａを有する撮像部１２と、を備えており、レンズ１１は、レンズ１１の光軸１１ｃと直交する面１１ｆと撮像部１２の撮像面１２ａとが非平行となり、かつ、レンズ１１の光軸１１ｃが下方に傾いた状態となるように配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された、該車両前方を撮影する撮影手段と、
該撮影手段によって撮影された画像を解析する解析手段と、を備えており、
該解析手段は、
前記画像に基づいて、フロントガラスに付着した雨滴を検出する雨滴検出機能を有しており、
前記撮影手段は、
レンズと、該レンズによって結像される撮像面を有する撮像部と、を備えており、
前記レンズは、
該レンズの光軸と直交する面と前記撮像部の撮像面とが非平行となり、かつ、該レンズの光軸が下方に傾いた状態となるように配設されている
ことを特徴とする車載撮影装置。
【請求項２】
前記レンズは、
該レンズの光軸と直交する面と前記撮像部の撮像面のなす角度が、５〜１０度となるように配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の車載撮影装置。
【請求項３】
前記レンズは、
該レンズの光軸と前記フロントガラスのなす角度が、２０〜２５度となるように配設されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の車載撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載撮影装置に関する。さらに詳しくは、フロントガラスを通して撮影される画像に基づいて、前方の状況および雨滴の付着を検出する車載撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載したカメラによって撮影された画像を利用する技術が開発されており、この画像を利用して、車両同士の衝突や車両と歩行者との接触などを防ぐ技術が開発されている。
【０００３】
また、カメラによって撮影された画像を利用して、明暗判定と雨滴の有無を判断する技術も開発されている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００４】
特許文献１〜３には、カメラの焦点をフロントガラスに合わせることによって、フロントガラスに付着した雨滴をくっきりと撮影することができるように構成された装置が開示されており、カメラによって撮影された画像のうち、画像における下方の領域では雨滴を撮影し上方の領域では明暗を判断するようにした構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献１〜３には、背景が雨滴の判別に影響を与えることを防ぐために撮影領域の下方の領域に対応する部分に拡散板を設けること、および、雨滴を撮影しやすくするために光源を設けて撮影領域の下方の領域に光を照射すること、も開示されている。そして、特許文献３の技術では、光源からの光が上方の領域に照射されて明暗判定に影響を与えることを防ぐために、カメラとフロントガラスの間に仕切り板を設ける構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２１０３７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２３６８５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０８４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、上記特許文献１〜３の技術では、フロントガラスに付着した雨滴を撮影することはできると考えるが、雨滴を識別する領域以外の画像はほとんど活用されていない。言い換えれば、カメラにおいて、明暗判別を行う領域を撮影する撮像素子などを有効に利用できていない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、フロントガラスに付着した雨滴を撮影することができ、しかも、撮像素子などを有効利用することができる車載撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の車載撮影装置は、車両に搭載された、該車両前方を撮影する撮影手段と、該撮影手段によって撮影された画像を解析する解析手段と、を備えており、該解析手段は、前記画像に基づいて、フロントガラスに付着した雨滴を検出する雨滴検出機能を有しており、前記撮影手段は、レンズと、該レンズによって結像される撮像面を有する撮像部と、を備えており、前記レンズは、該レンズの光軸と直交する面と前記撮像部の撮像面とが非平行となり、かつ、該レンズの光軸が下方に傾いた状態となるように配設されていることを特徴とする。
第２発明の車載撮影装置は、第１発明において、前記レンズは、該レンズの光軸と直交する面と前記撮像部の撮像面のなす角度が、５〜１０度となるように配設されていることを特徴とする。
第３発明の車載撮影装置は、第１または第２発明において、前記レンズは、該レンズの光軸と前記フロントガラスのなす角度が２０〜２５度となるように配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、撮影された画像において、フロントガラスと焦点があっている領域の画像を利用すれば、雨滴の有無を正確に判断することができる。しかも、上記領域よりも上方の領域では、フロントガラスよりも前方に焦点が位置するので、車両前方の画像をピントが合った状態で撮影することができる。したがって、撮影された画像を利用して、雨滴の判別だけでなく、車両前方の状況を判断することも可能となる。
第２発明によれば、車両前方を適切な範囲で撮影することができる。
第３発明によれば、フロントガラスに付着した雨滴を適切な範囲で撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の車載撮影装置１の概略説明図である。
【図２】本実施形態の車載撮影装置１における被写界深度ＤＦの概略説明図である。
【図３】本実施形態の車載撮影装置１によって撮影される画像の一例を示した図である。
【図４】（Ａ）は本実施形態の車載撮影装置１を車両Ａに搭載した状態の概略説明図であり、（Ｂ）は本実施形態の車載撮影装置１のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の車載撮影装置は、フロントガラスに付着している雨滴と、車両前方の状況を同じ画像に撮影することができる装置であって、雨滴だけでなく、車両前方の状況も明瞭に撮影することができるようにしたことに特徴を有している。
【００１３】
（本実施形態の車載撮影装置１の全体構成の説明）
本実施形態の車載撮影装置１は、撮影手段１０と解析手段２０とを備えており、撮影手段１０の構成に特徴を有するものであるが、まず、本実施形態の車載撮影装置１の全体の構成について簡単に説明する。
【００１４】
図４に示すように、本実施形態の車載撮影装置１は、車両Ａに搭載される装置であり、車内におけるフロントガラスＦの背面（車内側）に撮影手段１０が配設されている。
【００１５】
図４（Ａ）に示すように、この撮影手段１０は、フロントガラスＦを通して、車両Ａの前方を撮影することができるようになっている（図３参照）。例えば、車両のフロントガラスＦを通して車両Ａ前方の車道Ｒを測定することができるように、バックミラーの近傍に撮影手段１０を配設することができる。しかし、フロントガラスＦの下方の領域と車両Ａ前方の車道Ｒを撮影することができる位置であれば、車両Ａにおいて撮影手段１０を配設する位置はとくに限定されない。
【００１６】
この撮影手段１０は、画像を撮影し、外部に撮影した画像のデータを送信することができるものである。撮影手段１０としては、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等を挙げることができるが、上記機能を有するものであれば、これらに限定されないのはいうまでもない。
【００１７】
図４に示すように、撮影手段１０は、配線などによって、解析手段２０に電気的に接続されている。つまり、撮影手段１０が撮影した画像データが解析手段２０に送信されるように、撮影手段１０と解析手段２０とが接続されているのである。
【００１８】
この解析手段２０は、画像データに基づいてフロントガラスＦに雨滴が付着しているか否かを判別する雨滴検出機能２１と、画像データに基づいて車両Ａの前方の状況を判断する外部状況判断機能２２と、記憶部２３と、を備えている。なお、記憶部２３は、撮影手段１０が撮影した画像データやその他の情報を記憶しておく部分である。
【００１９】
雨滴検出機能２１は、画像データに基づいて、フロントガラスＦに焦点があっている領域（雨滴判断領域、図３参照）において、雨滴が付着しているか否かを判別する機能である。雨滴検出機能２１が雨滴を判断する方法はとくに限定されない。例えば、雨滴判断領域に、所定の大きさかつ略円形の物体が撮影されている場合、その物体を雨滴と判断することができる。その他にも、雨滴のみに焦点があっていれば雨滴端（雨滴の周縁）が明瞭に視認できることを利用して、エッジ検出を組み合わせた画像処理手法などを採用して雨滴を判断することも可能である。
【００２０】
なお、雨滴判断領域を設定する方法はとくに限定されない。
例えば、撮影手段１０を車両Ａに設置した後、適宜設定するようにしてもよい。例えば、撮影手段１０を車両Ａに設置した状態において、画像を撮影し、その画像をキャリブレーションすることによって、画像中の雨滴判断領域を設定することができる。そして、画像において雨滴判断領域となる部分を記憶部２３に記憶させておけば、撮影手段１０が撮影した画像に基づいて、簡単かつ短時間で、雨滴判断領域に雨滴が存在しているか否かを判断することができる。
【００２１】
画像をキャリブレーションする一例として、以下のような方法を採用することができる。
例えば、撮影手段１０を車両Ａに設置した後、フロントガラスＦの前に横線のスリット、例えば、白と黒が交互に並んだ横縞を設置し、撮影手段１０によって画像を撮影する。すると、フロントガラスＦに焦点があっている領域（近接領域）では、白と黒が分離して撮影できる。一方、その他の領域では、２色が混じった状態、つまり、グレーとなる。したがって、白と黒が分離して撮影できる領域を雨滴判断領域として設定することができる。
【００２２】
また、フロントガラスＦから撮影手段１０までの距離（言い換えれば撮像部１２までの距離）が所定の距離（例えば、レンズ先端からフロントガラスＦまでが１０〜３０ｍｍ程度）となった状態において、画像の所定の位置に雨滴判断領域が形成されるようにしておく。すると、フロントガラスＦから撮影手段１０までの距離が所定の距離となるように撮影手段１０を車Ａに取り付けるだけで、画像中の所定の位置を雨滴判断領域とすることができる。なお、この場合には、後述するように、撮影手段１０のレンズ１１の光軸１１ｃが水平に対して所定の角度となるように（つまり撮像部１２の撮像面１２ａの法線方向１２ｃが水平になるように）取り付ける。
【００２３】
外部状況判断機能２２は、画像のうち、雨滴判断領域以外の領域（状況判断領域）に基づいて車両Ａの前方の状況を判断する機能である。
【００２４】
例えば、外部状況判断機能２２に蛇行検出機能を設けた場合、状況判断領域にセンターラインや縁石などが撮影されるようにしておけば、状況判断領域の画像に基づいて、車両Ａの蛇行等を判断することも可能となる。また、外部状況判断機能２２に障害物検出機能を設けた場合、状況判断領域の画像に基づいて、人や車両などの障害物を検出し、衝突などの事故が起きる可能性を判断することも可能となる。もちろん、外部状況判断機能２２が有する機能は、状況判断領域の画像を利用する機能であれば、上記機能に限られないのは、いうまでもない。
【００２５】
以上のごとく、本実施形態の車載撮影装置１によれば、撮影手段１０が撮影した画像における雨滴判断領域の画像に基づいて、解析手段２０の雨滴検出機能２１がフロントガラスＦに雨滴が付着しているか否かを判別することができる。
【００２６】
また、本実施形態の車載撮影装置１では、撮影手段１０が撮影した画像における状況判断領域の画像に基づいて、解析手段２０の外部状況判断機能２２が車両Ａの前方の状況を判断することができる。
【００２７】
つまり、本実施形態の車載撮影装置１によれば、撮影手段１０が撮影した画像を、雨滴判別と外部状況判断という、２つの異なった判断に利用できるから、従来の画像を利用した雨滴判別技術に比べて、撮影手段１０が撮影した画像を有効に活用することができる。
そして、２つの撮影手段を設けて雨滴判別と外部状況判断を行う場合と比較すれば、撮影手段を一つにできるので、装置の構成を簡単にできる。
【００２８】
また、解析手段２０の雨滴検出機能２１がフロントガラスＦに雨滴が付着しているか否かを判別できるようになると、雨が降り出したか否かを判断することも可能となる。すると、雨が降り出した場合に、自動的にワイパーを作動させることが可能となる。また、雨滴の付着量やその形状などから雨の降り方を判断する機能を雨滴検出機能２１が有していれば、雨滴検出機能２１の判断に応じてワイパーの作動を自動で調整することも可能となる。
【００２９】
なお、上記例では、画像データが配線を介して撮影手段１０から解析手段２０に送信される場合を説明したが、無線によって撮影手段１０から解析手段２０に画像データが送信されるようにしてもよい。この場合には、本実施形態の車載撮影装置１を車両Ａに後から設置する場合、その設置が容易になるという利点が得られる。
【００３０】
（撮影手段１０）
つぎに、撮影手段１０の詳細な構造を説明する。
図１に示すように、撮影手段１０は、レンズ１１と、撮像部１２と、を備えている。
【００３１】
まず、撮像部１２は、例えば、ＣＣＤ素子等であり、レンズ１１によって結像される撮像面１２ａを備えている。つまり、一般的な撮影手段（ＣＣＤカメラなど）と同様に、レンズ１１によって撮像面１２ａに結像させることによって、撮影手段１０は、撮影手段１０の前方の画像を撮影することができるのである。
【００３２】
なお、撮像部１２は、一般的な撮影手段に使用されるものであって、撮影された画像の情報を画像データとして解析手段２０に送信できるものであればよく、とくに限定されない。
【００３３】
レンズ１１は、一般的な撮影手段に使用されるレンズである。このレンズ１１は、一枚で構成されていてもよいし、複数枚のレンズを組み合わせて形成されたレンズでもよい。
【００３４】
そして、図１に示すように、本実施形態の車載撮影装置１の撮影手段１０では、撮像部１２の撮像面１２ａと、レンズ１１の光軸１１ｃと直交する面１１ｆとが非平行となるように、レンズ１１が配設されている。
【００３５】
そして、車両Ａが水平な地面に配置された状態において、撮像部１２の撮像面１２ａの法線方向１２ｃが水平になるように設置し、かつ、レンズ１１の光軸１１ｃが法線方向１２ｃに対して下傾した状態となるように、撮影手段１０は車両Ａに取り付けられる。
【００３６】
かかる構成とした場合、図２に示すように、撮影手段１０の焦点Ｐの位置は、主光線ＰＲと物面ＳＰとが交わる位置になる。そして、焦点Ｐの位置は鉛直方向に沿って連続的に変化するので、フロントガラスＦと焦点Ｐとが一致する領域が形成される。
【００３７】
すると、フロントガラスＦと焦点Ｐとが一致する領域を上述した雨滴判断領域とすれば、フロントガラスＦに付着した物体を、その物体に焦点があった状態で撮影することができる。つまり、かかる雨滴判断領域の画像を解析すれば、フロントガラスＦに雨滴が付着しているか否かを検出することができる。言い換えれば、フロントガラスＦに付着している物体が雨滴であるか否かを検出することができるのである。
【００３８】
一方、図２に示すように、フロントガラスＦよりも上方の部分では、焦点Ｐの位置は、鉛直方向の上方に行くに従って、フロントガラスＦから離れていくことになる。つまり、主光線ＰＲが上方に移動していくにしたがって、焦点Ｐが車両Ａの前方に移動していくことになる。そして、主光線ＰＲが水平に近づくと、焦点Ｐの位置は無限遠に近づく。
【００３９】
しかも、図２に示すように、焦点Ｐが車両Ａの前方に移動するにしたがって、被写界深度ＤＦ（図２において四角で示す領域）が長くなる。つまり、主光線ＰＲが水平に近づくにしたがって、被写界深度ＤＦも徐々に長くなる。
【００４０】
すると、撮影手段１０によって撮影された画像において、雨滴判断領域よりも上方の画像（状況判断領域、図３参照）では、車両Ａよりも前方の部分をある程度ピントが合った状態で撮影することができる。つまり、状況判断領域の画像を画像解析に使用することができる程度の画質とすることができるようになるので、状況判断領域の画像を解析することによって車両前方の状況を判断することも可能となるのである。
【００４１】
以上のごとく、本実施形態の車載撮影装置１では、撮像部１２の撮像面１２ａとレンズ１１の光軸１１ｃと直交する面１１ｆとがなす角（以下ではあおり角Ｂという）を有するように設定された撮影手段１０を使用しているので、撮影された画像を利用して、雨滴の判別だけでなく、車両前方の状況を判断することも可能となる。
【００４２】
撮影手段１０において、あおり角Ｂの大きさはとくに限定されないが、車両前方を適切な範囲で撮影する上では、５〜１０度程度が好ましい。あおり角Ｂが５度よりも小さいと、状況判断領域の画像としてある程度の範囲を撮影するには、フロントガラスＦと撮影装置１０との距離を大きくしなければならない。一方、あおり角Ｂが１０度よりも大きいと、状況判断領域の上部においてピントが合わなくなってしまい、画像において状況判断に使用できる部分が少なくなるという問題が生じる。
【００４３】
また、フロントガラスＦの傾斜角Ｃとあおり角Ｂは、どちらも角度が浅く（小さく）なっていることが好ましい。すると、撮影装置１０をフロントガラスＦにより密着させて設置できるという利点が得られる。
【００４４】
さらに、レンズ１１の光軸１１ｃとフロントガラスＦとのなす角度が２０〜２５度となるように配設されていれば、雨滴をより適切な範囲で撮影することができる。つまり、撮影された画像において、雨滴判断領域を適切な範囲および広さに設定することができる。例えば、フロントガラスＦの傾斜角Ｃが２５〜３５度の場合であれば、あおり角Ｂを上記角度範囲内で調整すれば、雨滴判断領域を適切な範囲および広さに設定することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の車載撮影装置は、車両に搭載され、雨滴や前方に存在する障害物などを検出する装置として適している。
【符号の説明】
【００４６】
１        車載撮影装置
１０        撮影手段
１１        レンズ
１２        撮像部
１２ａ      撮像面
２０        解析手段
２１        雨滴検出機能
２２        外部状況判断機能
２３        記憶部
ＤＦ        被写界深度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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