(57)【要約】【課題】複数の入射角度に関するＭＴＦ値を用いてレンズ異常の自己診断を行うレンズ異常自己診断システム及びレンズ異常自己診断システムを備えた車両を提供する。【解決手段】赤外線レンズ群１１及び赤外線撮像部１３を有する赤外線撮像装置１と、画像処理装置とを備える障害物検出システムにおいて、赤外線撮像装置１に一部に光通過部を有する遮蔽部材１４ｂと、遮蔽部材１４ｂに光を照射する光源１４ａと、遮蔽部材１４ｂを通過した光を略平行光にして赤外線レンズ群１１に入射させるコリメータレンズ１４ｃと、赤外線レンズ群１１の光軸Ｌに対する前記略平行光の入射角度を変更する圧電素子２０とを備え、画像処理装置に赤外線撮像部１３が撮像して得た撮像画像に基づいて赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出する手段と、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断する手段とを備える。また、前記障害物検出システムを車両に備える。【選択図】図１
2009150843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置のレンズ異常自己診断方法であって、
前記レンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、
前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのＭＴＦ値を入射角度毎に算出し、
算出したＭＴＦ値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する
ことを特徴とするレンズ異常自己診断方法。
【請求項２】
レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を備える撮像装置であって、
前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、
前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのＭＴＦ値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出したＭＴＦ値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段と、
前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置と、該撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値を取得し、該階調値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断装置とを備えるレンズ異常自己診断システムであって、
前記撮像装置は、
前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、
前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段と
を備え、
前記診断装置は、
取得した階調値に基づいて前記レンズのＭＴＦ値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出したＭＴＦ値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段と
を備えることを特徴とするレンズ異常自己診断システム。
【請求項４】
前記撮像装置は、
前記照射手段からの略平行光以外の外光を遮断する、開閉可能なシャッタを備え、
前記照射手段は、
前記シャッタが閉じた場合、略平行光を照射するようにしてある
ことを特徴とする請求項３に記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項５】
前記撮像装置は、
前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡を備える
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項６】
前記入射角度変更手段は、
前記レンズに対する前記反射鏡の姿勢を変動させる手段を備える
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項７】
前記シャッタは前記レンズに対向する板状をなし、
前記撮像装置は、
前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡と、
前記シャッタの前記レンズ側の面に、前記反射鏡を回動可能に支持する回動軸と
を備え、
前記入射角度変更手段は、
前記シャッタ及び前記反射鏡の間に介装された圧電素子を備え、該圧電素子に異なる電圧を印加することで前記反射鏡の姿勢を変動させるようにしてある
ことを特徴とする請求項４に記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項８】
前記入射角度変更手段は、
前記レンズに対する前記照射手段の姿勢を変動させる手段を備える
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項９】
前記照射手段は複数であり、
複数の前記照射手段は、前記レンズに対する該照射手段からの略平行光の入射角度が夫々異なるように配されており、
前記入射角度変更手段は、
複数の前記照射手段を選択的に点灯させるようにしてある
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項１０】
前記診断装置は、
閾値を記憶する記憶手段を備え、
前記診断手段は、
ＭＴＦ値が前記閾値より小さい場合、前記レンズに異常が有ると診断するようにしてある
ことを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項１１】
前記算出手段は、
一の入射角度で前記略平行光が前記レンズに入射しており、前記照射手段が略平行光を照射している場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値、及び前記照射手段が略平行光を照射していない場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値の差分を算出する差分算出手段を備え、該差分算出手段が算出した差分に基づいて、前記レンズのＭＴＦ値を算出するようにしてある
ことを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項１２】
前記診断装置は、
前記レンズに異常が有ると診断した場合、警告を発する手段を備える
ことを特徴とする請求項３乃至請求項１１のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システム。
【請求項１３】
請求項２に記載の撮像装置、又は請求項３乃至請求項１２のいずれか一つに記載のレンズ異常自己診断システムを備える
ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズのＭＴＦ（MTF:Modulation Transfer Function）値に基づいてレンズ異常の有無を自己診断するレンズ異常自己診断方法、該レンズ異常自己診断方法を実施する撮像装置及びレンズ異常自己診断システム、並びに該撮像装置及びレンズ異常自己診断システムを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載された撮像装置及び画像処理装置からなる自動車安全システム、例えばナイトビジョンシステム、プリクラッシュセーフティシステム等が実用化されている。自動車安全システムに使用される撮像装置は、高い信頼性が要求されている。このため、出荷前に撮像装置の各種信頼性試験を行い、その高い信頼性を保障している。
例えば、赤外線レンズの光学特性を示す指標の一つとして、ＭＴＦが用いられている。ＭＴＦは、例えば正弦波パターンのような周期的構造を有するチャートを被検体としての赤外線レンズで撮像し、撮像して得たチャートの像のコントラスト変化を空間周波数の関数で表したものである。ＭＴＦを参照することによって赤外線レンズの異常の有無を診断することができる。
また、赤外線撮像素子異常の自己診断を、部品製造時に行うことができる赤外線検出器が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−９８８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、車両に搭載された撮像装置のレンズ及び赤外線撮像素子は、熱、振動、水分、飛散物等の厳しい環境下に晒されており、出荷前検査時においては正常であっても、自動車安全システム使用時に不具合、故障等が生じる可能性があり、特にレンズ異常の自己診断は特許文献１に係る赤外線検出器においても行うことはできない。
【０００４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、レンズの汚れ、ひび、傷、コーティングの剥離等によるレンズの異常の有無を、複数の入射角度に関するＭＴＦ値を用いて自己診断することができるレンズ異常自己診断方法、該レンズ異常自己診断方法を実施する撮像装置及びレンズ異常自己診断システム、並びに該撮像装置及びレンズ異常自己診断システムを備えた車両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】
【０００５】
第１発明に係るレンズ異常自己診断方法は、レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置のレンズ異常自己診断方法であって、前記レンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのＭＴＦ値を入射角度毎に算出し、算出したＭＴＦ値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断することを特徴とする。
【０００６】
第２発明に係る撮像装置は、レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を備える撮像装置であって、前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて前記レンズのＭＴＦ値を算出する算出手段と、該算出手段が算出したＭＴＦ値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段と、前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第３発明に係るレンズ異常自己診断システムは、レンズ及び該レンズで集光して得た像を撮像する撮像部を有する撮像装置と、該撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値を取得し、該階調値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断装置とを備えるレンズ異常自己診断システムであって、前記撮像装置は、前記レンズに略平行光を入射させる照射手段と、前記レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する入射角度変更手段とを備え、前記診断装置は、取得した階調値に基づいて前記レンズのＭＴＦ値を算出する算出手段と、該算出手段が算出したＭＴＦ値に基づいて前記レンズの異常の有無を診断する診断手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第４発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記撮像装置は、前記照射手段からの略平行光以外の外光を遮断する、開閉可能なシャッタを備え、前記照射手段は、前記シャッタが閉じた場合、略平行光を照射するようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
第５発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記撮像装置は、前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡を備えることを特徴とする。
【００１０】
第６発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記入射角度変更手段は、前記レンズに対する前記反射鏡の姿勢を変動させる手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第７発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記シャッタは前記レンズに対向する板状をなし、前記撮像装置は、前記照射手段からの略平行光を反射し、前記レンズに入射させる反射鏡と、前記シャッタの前記レンズ側の面に、前記反射鏡を回動可能に支持する回動軸とを備え、前記入射角度変更手段は、前記シャッタ及び前記反射鏡の間に介装された圧電素子を備え、該圧電素子に異なる電圧を印加することで前記反射鏡の姿勢を変動させるようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
第８発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記入射角度変更手段は、前記レンズに対する前記照射手段の姿勢を変動させる手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
第９発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記照射手段は複数であり、複数の前記照射手段は、前記レンズに対する該照射手段からの略平行光の入射角度が夫々異なるように配されており、前記入射角度変更手段は、複数の前記照射手段を選択的に点灯させるようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
第１０発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記診断装置は、閾値を記憶する記憶手段を備え、前記診断手段は、ＭＴＦ値が前記閾値より小さい場合、前記レンズに異常が有ると診断するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
第１１発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記算出手段は、一の入射角度で前記略平行光が前記レンズに入射しており、前記照射手段が略平行光を照射している場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値、及び前記照射手段が略平行光を照射していない場合に前記撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値の差分を算出する差分算出手段を備え、該差分算出手段が算出した差分に基づいて、前記レンズのＭＴＦ値を算出するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
第１２発明に係るレンズ異常自己診断システムは、前記診断装置は、前記レンズに異常が有ると診断した場合、警告を発する手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
第１３発明に係る車両は、第２発明に係る撮像装置、又は第３乃至第１２発明のいずれか一つのレンズ異常自己診断システムを備えることを特徴とする。
【００１８】
第１、第２、第３及び第１３発明にあっては、撮像装置のレンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいてレンズのＭＴＦ値を算出し、該ＭＴＦ値に基づいてレンズの異常の有無を診断する。具体的には、照射手段が撮像装置のレンズに略平行光を入射させ、撮像部は該レンズで集光して得た像を撮像する。そして、算出手段は、撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいて、レンズのＭＴＦ値を算出し、診断手段は、算出手段が算出したＭＴＦ値に基づいて、レンズの異常の有無を診断する。また、入射角度変更手段にてレンズに対する前記略平行光の入射角度を変更することができ、撮像部は、略平行光の入射角度が変更される前後で撮像して得た撮像画像、つまり異なる複数の方向から撮像して得た照射手段の撮像画像夫々から得られるＭＴＦ値を用いることにより、レンズの異常原因、例えば、レンズが複数組である場合、光学特性に異常がある一のレンズを特定することができる。特に第３発明にあっては、撮像装置及び診断装置が別体で構成されており、診断装置は、複数の入射角度に関するＭＴＦ値に基づいて自己診断することができる。また第１３発明にあっては、診断手段は、車両に搭載された撮像装置のレンズの異常の有無を複数の入射角度に関するＭＴＦ値に基づいて自己診断することができる。
なお、略平行光は平行光又は実質的に平行な光、即ちＭＴＦ値を算出可能な画像を得ることができる程度に平行な光を意味する。
【００１９】
第４及び第１３発明にあっては、開閉可能なシャッタがレンズに入射する外光を遮断する。照射手段は、シャッタが閉じて外光が遮断された状態でレンズに略平行光を入射させ、撮像部は撮像を行う。シャッタを閉じることにより、外光の影響を遮断することができるため、レンズのＭＴＦ値をより正確に算出し、レンズの異常の有無を診断することができる。
また、シャッタを開いたまま照射手段が略平行光を照射した場合、撮像部に集光する光の強度が飽和する可能性がある。しかし、第４発明によれば、照射手段はシャッタを閉じた状態で略平行光をレンズに入射させる構成であるため、外光の強度に拘わらず、レンズのＭＴＦ値を算出し、レンズの異常の有無を診断することができる。
【００２０】
第５及び第１３発明にあっては、照射手段からの略平行光は反射鏡で反射されてレンズに入射する。従って、反射鏡を使用せずに照射手段を正面側に配する場合に比して、照射手段の配置自由度が高く、撮像装置を小型化することができる。
【００２１】
第６及び第１３発明にあっては、入射角度変更手段が、照射手段からの略平行光を反射する反射鏡の姿勢を変動させることによって、レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する。
また、反射鏡の姿勢が変動した場合、レンズに前記略平行光が入射する位置も変化する。従って、撮像部は、レンズの複数箇所におけるＭＴＦ値を算出し、レンズの異常の有無を診断することができる。
【００２２】
第７及び第１３発明にあっては、板状をなすシャッタのレンズ側の面に反射鏡が回動軸で回動可能に支持されており、シャッタ及び反射鏡の間に圧電素子が介装されている。入射角度変更手段は、圧電素子に異なる電圧を印加することによって、シャッタに対する反射鏡の相対位置を変動させ、遮蔽部材を通過した略平行光のレンズに対する入射角度を変更することができる。
【００２３】
第８及び第１３発明にあっては、入射角度変更手段が照射手段の姿勢を変動させることによって、略平行光のレンズに対する入射角度を変更する。
また、照射手段の姿勢が変動した場合、レンズに前記略平行光が入射する位置も変化する。従って、撮像部は、レンズの複数箇所におけるＭＴＦ値を算出し、レンズの異常を自己診断することができる。
【００２４】
第９及び第１３発明にあっては、略平行光が複数の入射角度でレンズに入射するように、複数の照射手段が配されている。入射角度変更手段は、複数の照射手段を選択的に点灯させることによって、レンズに対する前記略平行光の入射角度を変更する。
また、異なる照射手段が点灯した場合、レンズに前記略平行光が入射する位置も変化する。従って、撮像部は、レンズの複数箇所におけるＭＴＦ値を算出し、レンズの異常を自己診断することができる。
【００２５】
第１０及び第１３発明にあっては、診断装置の記憶手段がレンズの異常の有無を診断するための閾値を記憶しており、診断手段は、算出手段が算出したＭＴＦ値と、記憶手段が記憶している閾値とを比較することにより、レンズの異常の有無を診断する。具体的には、ＭＴＦ値が所定の閾値より小さい場合、レンズに異常が有ると診断する。従って、簡単な比較処理でレンズの異常の有無を診断することができる。
【００２６】
第１１及び第１３発明にあっては、差分算出手段は、照射手段が略平行光を照射している場合に撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値と、照射手段が略平行光を照射していない場合に撮像部が撮像して得た撮像画像を構成する複数画素夫々の階調との差分を算出する。差分算出手段にて算出された差分は、外光の影響が除去されたものである。従って、算出手段は該差分に基づいてレンズのより正確なＭＴＦ値を算出し、診断手段は該ＭＴＦ値に基づいてレンズの異常を診断することができる。
【００２７】
第１２及び第１３発明にあっては、診断装置は、レンズに異常があると診断した場合、警告を発する。従って、レンズに異常がある旨を、撮像装置の使用者に通知することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、撮像装置のレンズに複数の入射角度から各別に略平行光を入射させ、撮像画像を構成する複数画素夫々の階調値に基づいてレンズのＭＴＦ値を入射角度毎に算出し、算出したＭＴＦ値に基づいてレンズの異常の有無を診断することにより、レンズの汚れ、ひび、傷、コーティングの剥離等によるレンズの異常の有無を、複数の入射角度に関するＭＴＦ値に基づいて自己診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置１を示す模式図である。
図中１１は、複数の赤外線レンズからなる赤外線レンズ群であり、赤外線レンズ群１１はアルミニウムからなる鏡筒１２に内嵌固定されている。赤外線レンズ群１１の背面側には赤外線撮像部１３が配設されている。なお、作図及び説明の便宜上、赤外線レンズ群１１は、前記複数の赤外線レンズからなる集光光学系と同等の光学性能を有する１枚のレンズにて図示している。
【００３０】
赤外線レンズ群１１は、例えば硫化亜鉛原料粉末をホットプレス法にて焼結してなる焼結体であり、８〜１２μｍ帯の赤外線に対して透過性を有している。なお、赤外線レンズ群１１の耐環境性を向上させるべく、赤外線レンズ群１１の正面側の面をＤＬＣ（diamond like carbon）膜で被覆しても良い。ＤＬＣ膜は、ダイヤモンドに類似した特徴を持つアモルファスの炭素薄膜である。
【００３１】
赤外線撮像部１３は、波長が７〜１４μｍの赤外線にて車両前方を撮像、つまり赤外線レンズ群１１にて結像した像を輝度信号に光電変換する素子、例えばサーモパイル、焦電素子、ボロメータ、ＳＯＩダイオードをマトリクス状に配してなる略長方形の赤外線撮像素子１３ａを備えている。赤外線撮像素子１３ａは、その中心を赤外線レンズ群１１の光軸Ｌが通り、焦点を無限遠に合わせるべく、光軸Ｌ方向における赤外線レンズ群１１の主点と赤外線撮像部１３との距離が赤外線レンズ群１１の焦点距離と略等しくなるように配されている。焦点を遠方に合わせる程、被写界深度が深くなるため、焦点を無限遠に合わせることによって、ピント調整を行うこと無く、赤外線撮像装置１から約５０ｍ〜無限遠の距離範囲にある被写体を撮像することができるようになる。なお、赤外線撮像素子１３ａのアスペクト比は４／３である。赤外線撮像部１３は、連続的又は断続的に撮像処理を行い、例えば１秒当たり３０枚の撮像画像データを生成して信号処理部１８へ出力する。なお、撮像画像を構成する各画素は、二次元に配列されており、撮像画像データは、各画素の位置、及び階調値として示される各画素の輝度を示すデータを含んでいる。
【００３２】
信号処理部１８は、マイクロコンピュータからなる制御部１７によって制御されており、アナログの撮像画像データをデジタルの撮像画像データにＡＤ変換する。より詳細には、画像を構成する各画素を２５６階調（１Ｂｙｔｅ）等の階調値にて示されるデジタルの撮像画像データに変換する。そして、信号処理部１８は、ＡＤ変換された撮像画像データに対して各種補正処理を実行し、出力部１９を介して該撮像画像データを外部機器へ出力する。
【００３３】
また、赤外線撮像装置１は、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断するための光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ、及びコリメータレンズ１４ｃを備えている。光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ及びコリメータレンズ１４ｃは、本発明に係る照射手段を構成している。
【００３４】
光源１４ａは、例えば通電によって発熱し、所定強度の赤外線を発するフィラメントを有しており、光源１４ａの点灯及び消灯は制御部１７によって制御されている。
【００３５】
遮蔽部材１４ｂは、直径０．５ｍｍ〜１ｍｍのピンホール（光通過部）を有する黒塗装されたアルミニウム製の板状部材を備え、光源１４ａの正面側に配されている。なお、遮蔽部材１４ｂの耐食性を向上させるべく、遮蔽部材１４ｂの表面にアルマイト処理を施しても良い。また、遮蔽部材１４ｂの材質は、アルミニウムに限定されず、アルミニウム合金、ステンレス鋼でも良い。また、遮蔽部材１４ｂの光通過部の形状は円形に限定されず、例えばスリット状であっても良い。
【００３６】
コリメータレンズ１４ｃは、焦点が遮蔽部材１４ｂのピンホールに位置するように、遮蔽部材１４ｂの正面側に配されている。
【００３７】
鏡筒１２は、赤外線レンズ群１１を保持する円筒状の本体部１２ａと、本体部１２ａの外周面に一体形成されており、光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ及びコリメータレンズ１４ｃを保持する保持部１２ｂとを備えている。保持部１２ｂは、コリメータレンズ１４ｃが正面、斜め内側を臨むような姿勢、詳細には、コリメータレンズ１４ｃの光軸と、赤外線レンズ群１１の光軸Ｌとが同一平面内にあり、且つ各光軸Ｌのなす角θが半画角α以下になるような姿勢でコリメータレンズ１４ｃを保持している。
【００３８】
また、赤外線撮像装置１は、シャッタ１５、及びシャッタ駆動部１５ａを備えている。
シャッタ１５は、開閉が可能な板状をなし、赤外線レンズ群１１の正面側に設けられている。シャッタ１５の開閉は、制御部１７によって制御される。制御部１７は、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部１５ａに与え、シャッタ駆動部１５ａは、シャッタ駆動信号を受信した場合、シャッタ１５を開閉させる。シャッタ１５が開いた場合、外光が赤外線レンズ群１１に入射し、シャッタ１５が閉じた場合、赤外線レンズ群１１に入射する外光が遮断される。
なお、機械式のプレーンシャッタを例に挙げているが、外光を遮断可能であれば、他の構成のシャッタであっても良い。
【００３９】
また、シャッタ１５は、レンズ異常診断を阻害する外光を遮断するために設けられているが、シャッタ１５自身からも赤外線が放射され、該赤外線がレンズ異常診断を阻害するおそれがある。従って、シャッタ１５から放射される赤外線強度を一定に保ち、レンズ異常の自己診断を行うことが好ましい。シャッタ１５から放射される赤外線強度が一定で既知の場合、該赤外線の影響を考慮してレンズ異常の有無を診断することができる。赤外線強度を一定に保つためには、例えばシャッタ１５の表面温度が一様になるように、シャッタ１５を熱伝導性が高い金属で形成し、図示しない熱電対温度検出器及びペルチェ素子にて一定温度に制御すると良い。
【００４０】
更に、外光を遮断するシャッタ１５は、レンズ異常診断のみならず、赤外線撮像素子１３ａが有する感度ばらつきを定期的にオフセット補正するためにも必要であるため、シャッタ１５をレンズ異常診断用と、オフセット補正用とで兼用するように構成しても良い。
【００４１】
シャッタ１５の赤外線レンズ群１１側の面であって、コリメータレンズ１４ｃからの略平行光が照射される箇所には、平面反射鏡１６が配されている。平面反射鏡１６は、その一辺部分、例えば赤外線レンズ群１１の径方向外側に位置する一辺部分が、光軸Ｌに略垂直な回動軸１６ａにて回動可能に支持されている。平面反射鏡１６及びシャッタ１５の間には圧電素子２０が介装されている。圧電素子２０は、例えば複数の圧電セラミックスを積層してなり、圧電アクチュエータを構成している。圧電素子２０に印加される電圧は制御部１７によって制御されており、制御部１７は、圧電素子２０に印加する電圧を示す駆動信号を圧電素子駆動部２０ａに与え、圧電素子駆動部２０ａは、該駆動信号を受信した場合、該駆動信号が示す電圧を圧電素子２０に印加するように構成されている。平面反射鏡１６の回動範囲は、該平面反射鏡１６で反射されて赤外線レンズ群１１に入射する略平行光の入射角度が０〜θ（＜半画角α）度の間で変化するように設定されている。なお、赤外線レンズ群１１に対する入射角度は、光軸Ｌ方向に対する角度である。制御部１７は、例えば印加する電圧を５段階で昇降させることによって、入射角度を５段階で変更させる。
【００４２】
図２は、平面反射鏡１６を回動させた場合における光路の変化を示す光路図である。図２（ａ）は、圧電素子２０に電圧が印加されていない状態を示している。圧電素子２０に電圧が印加されていない場合、平面反射鏡１６は、反射面が光軸Ｌに対して略垂直になる。従って、コリメータレンズ１４ｃからの略平行光は入射角度θで平面反射鏡１６に入射し、反射角θで反射され、平面反射鏡１６で反射された略平行光は入射角度θで赤外線レンズ群１１に入射する。
図２（ｂ）は、圧電素子２０に所定の電圧が印加された状態を示している。圧電素子２０に所定の電圧が印加された場合、圧電素子２０の光軸Ｌ方向寸法が増加し、平面反射鏡１６は赤外線レンズ群１１側に回動するため、赤外線レンズ群１１及びコリメータレンズ１４ｃに対する平面反射鏡１６の姿勢が変化する。具体的には、平面反射鏡１６は、シャッタ１５に対してθ／８の傾斜角を有し、反射面が光軸Ｌに対して７θ／８の傾きを有している。従って、コリメータレンズ１４ｃからの略平行光は入射角度７θ／８で平面反射鏡１６に入射し、反射角７θ／８で反射され、その結果平面反射鏡１６で反射された略平行光は入射角度６θ／８で赤外線レンズ群１１に入射する。
同様に、図２（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、圧電素子２０に印加する電圧を順に高くしていった場合を示しており、図２（ｃ）では入射角度４θ／８、図２（ｄ）では入射角度２θ／８、図２（ｅ）では入射角度０で赤外線レンズ群１１に入射している。
【００４３】
図３は、赤外線撮像装置１を備えた障害物検出システム及び車両の構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係るレンズ異常自己診断方法を実施する障害物検出システム（レンズ異常自己診断システム）は、ステレオ視赤外線撮像装置を構成する２基の赤外線撮像装置１と、車両前方の障害物を検出し、警告を発する障害物検出機能、及び赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断するレンズ異常自己診断機能を有する画像処理装置（診断装置）３とを備えてなり、障害物検出システムは車両に搭載されている。
【００４４】
赤外線撮像装置１は、フロントグリル内部に並置されている。一の赤外線撮像装置１は、運転席側から見て車幅方向右側に配されている。他の赤外線撮像装置１は、車幅方向左側であって、路面からの高さが前記一の赤外線撮像装置１と等しくなる箇所に配されている。また、各赤外線撮像装置１は、光軸Ｌ方向が略並行になるような姿勢で固定されている。２基の赤外線撮像装置１にて共通の撮像対象を撮像することによって、両画像における撮像対象の視差を算出し、三角測量の原理により撮像対象までの距離を求めることができる。
【００４５】
図４は、画像処理装置３の構成を示すブロック図である。画像処理装置３は、制御部３１、画像メモリ３２、ＲＡＭ３３、入力部３４、映像出力部３５、通信インタフェース部３６、及び記憶部３７を備えている。
【００４６】
入力部３４には、ケーブル７を介して赤外線撮像装置１の出力部１９が接続されており、赤外線撮像装置１から出力された撮像画像データの入力を行う。入力部３４に入力された撮像画像データは、１フレーム単位で順に画像メモリ３２に記憶される。
【００４７】
映像出力部３５にはケーブル８を介して表示装置４、例えばメータ内ディスプレイ、ナビディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等が接続されている。映像出力部３５は、入力された撮像画像データを適宜表示装置４に送信し、表示装置４に赤外線撮像装置１が撮像して得た撮像画像を表示させる。
【００４８】
通信インタフェース部３６には、ＣＡＮ（Controller Area Network）に準拠した車載ＬＡＮケーブル６を介して警報装置５が接続されており、制御部３１の制御に応じた警報信号が通信インタフェース部３６を介して警報装置５に送信されるように構成されている。
【００４９】
警報装置５は、ブザー、スピーカ等を備えており、障害物検出処理において接触又は衝突するおそれがある歩行者が検出された場合、その旨を音声、警告音等によって出力し、表示装置４は、「危険」等の文字を表示する。
また、警報装置５は、後述のレンズ異常自己診断処理において、赤外線レンズ群１１に異常があると診断された場合、その旨を音声、警告音等によって出力し、表示装置４は、「レンズ異常」等の文字を表示する。
【００５０】
画像メモリ３２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＳＤＲＡＭ等であり、入力部３４を介して赤外線撮像装置１から入力された撮像画像データを一時記憶する。
【００５１】
記憶部３７は、赤外線レンズ群１１が正常なＭＴＦ値を有するか否かを判定するための閾値を予め記憶している。閾値は、赤外線撮像装置１の製造時に予め測定して得られた赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値、つまり汚れ、傷等が無い使用開始前の正常な赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値に基づいて設定する。
具体的には、シャッタ１５を閉じた状態で光源１４ａを点灯させ、赤外線撮像素子１３ａが出力する遮蔽部材１４ｂの撮像画像を取得する。次いで、取得した遮蔽部材１４ｂの撮像画像データに基づいて光強度分布を検出し、該光強度分布から所定周波数、例えばナイキスト周波数におけるＭＴＦ値を算出する。そして、赤外線撮像装置１の使用によるＭＴＦ値の低下を考慮して、前記ＭＴＦ値より所定値、例えば０．１程度低い値を閾値として設定する。
また、障害物検出システムに要求されるＭＴＦ値を閾値として設定しても良い。例えば、空間周波数２０（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）のＭＴＦ値として０．２を設定すると良い。画素ピッチが２５μｍの赤外線撮像素子１３ａを採用した場合、空間周波数２０（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）におけるＭＴＦ値が０．２を下回ると著しく画像のコントラストが低下することが経験的に知られている。
なお、ＭＴＦ値は、遮蔽部材１４ｂを通過した略平行光の入射角度によって異なるため、入射角度毎に異なる閾値を記憶部３７に記憶させるように構成しても良い。他の入射角度における閾値は、圧電素子２０に印加する電圧を変更し、上述と同様の手順で設定すれば良い。
【００５２】
また、好ましくは、シャッタ１５の表面温度をレンズ異常診断時の所定温度に維持した状態で前記ＭＴＦ値を算出し、閾値を設定すると良い。閾値設定時と、レンズ異常診断時とでシャッタ１５の表面温度を同一にしておくことにより、シャッタ１５から放射される赤外線がレンズ異常の診断に与える影響を除外するためである。
【００５３】
制御部３１は、画像メモリ３２に記憶された撮像画像データをフレーム単位で読み出し、読み出した撮像画像データに基づいて、車両前方の障害物を検出する障害物検出処理を実行する。また、制御部３１は、所定のタイミングで後述のレンズ異常自己診断処理も行う。
【００５４】
次に本発明の赤外線撮像装置１及び画像処理装置３のレンズ異常自己診断処理を行う際の動作を説明する。
図５は、赤外線レンズ群１１の自己診断に係る赤外線撮像装置１側の制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。
【００５５】
赤外線撮像装置１の制御部１７は、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部１５ａに与えることにより、シャッタ１５を閉じ（ステップＳ１１）、光源１４ａを点灯させる（ステップＳ１２）。なお、シャッタ１５を閉じる場合、シャッタ１５の表面温度を閾値設定時の所定温度に加熱又は冷却すると良い。シャッタ１５から放射される赤外線がレンズ異常の診断に与える影響を除外するためである。
【００５６】
次いで、制御部１７は、赤外線レンズ群１１によって集光された像を赤外線撮像素子１３ａにて撮像し（ステップＳ１３）、撮像して得た撮像画像データを画像処理装置３へ出力する（ステップＳ１４）。
【００５７】
次いで制御部１７は、全入射角における撮像画像データを出力したか否かを判定する（ステップＳ１５）。例えば、図２（ａ）〜（ｅ）に示すように５方向で夫々撮像して得た遮蔽部材１４ｂの撮像画像データを出力したか否かを判定する。未出力の撮像画像データがあると判定した場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御部１７は、圧電素子２０に印加する電圧を変化させ（ステップＳ１６）、処理をステップＳ１３に戻す。
【００５８】
全入射角における撮像画像データを出力したと判定した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御部１７は、光源１４ａを消灯し（ステップＳ１７）、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部１５ａに与えることにより、シャッタ１５を開き（ステップＳ１８）、処理を終える。
【００５９】
図６は、赤外線レンズ群１１の自己診断に係る画像処理装置３側の制御部３１の処理手順を示すフローチャート、図７は、制御部３１の処理内容を概念的に示す説明図である。
画像処理装置３の制御部３１は、赤外線撮像装置１から出力された全入射角における撮像画像データを取得する（ステップＳ３１）。次いで、制御部３１は、取得した一の撮像画像データに基づいて、図７（ａ）、（ｂ）に示すように撮像画像の所定範囲Ａにおける光強度分布を夫々検出する（ステップＳ３２）。
【００６０】
図７（ａ）は、撮像画像の一例を概念的に示す説明図である。図７（ａ）の矩形部分は撮像画像であり、Ｘ軸は、撮像画像の水平ライン、Ｙ軸は撮像画像の垂直ラインを示している。撮像画像中の丸部分は、遮蔽部材１４ｂのピンホール部分の画像Ｐである。所定範囲Ａは、ピンホール部分の画像Ｐの画素と、該画素の水平方向両側、複数の画素とを含み、ステップＳ３２において制御部３１は、所定範囲Ａを構成する各画素の階調値を光強度分布として特定する。
【００６１】
図７（ｂ）は、ステップＳ３２で検出された光強度分布の一例を示すグラフである。横軸は水平ライン、縦軸は前記所定範囲を構成する各画素の階調値を示している。ピンホールを有する遮蔽部材１４ｂを用いた場合、図７（ｂ）に示すような正規分布状の光強度分布が得られる。
【００６２】
次いで、制御部３１は、ステップＳ３２で検出した光強度分布をフーリエ変換することによってＭＴＦ関数を求め、所定周波数、例えばナイキスト周波数における赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出する（ステップＳ３３）。
【００６３】
図７（ｃ）は、ＭＴＦ曲線を示すグラフである。横軸は空間周波数（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）を示している。空間周波数は、例えば１ミリメートル当たりの濃淡縞の数に相当する数値である。縦軸は空間周波数０で、１に規格化されたコントラストを示している。コントラストは、前記濃淡縞の最大輝度及び最小輝度に基づいて、（最大輝度−最小輝度）／（最大輝度＋最小輝度）と定義される。
【００６４】
ステップＳ３３の処理を終えた場合、制御部３１は、閾値を記憶部３７から読み出し（ステップＳ３４）、ステップＳ３３で算出したＭＴＦ値が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。つまり、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値が正常範囲であるか否かを判定する。
【００６５】
図８は、正常な赤外線レンズ群１１のＭＴＦ曲線及び異常な赤外線レンズ群１１のＭＴＦ曲線を示すグラフである。図８（ａ）は、赤外線レンズ群１１に異常が無い場合のＭＴＦ曲線の一例を示している。この場合、所定の空間周波数、例えば２０（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）のＭＴＦ値は約０．３であり、閾値０．２よりも大きな値である。該ＭＴＦ値が閾値よりも大きい場合、一定のコントラストを有する撮像画像を得ることができ、該撮像画像から障害物を検出することができる。
図８（ｂ）は、赤外線レンズ群１１に異常がある場合のＭＴＦ曲線の一例を示している。この場合、所定の空間周波数、例えば２０（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）のＭＴＦ値は約０．１であり、閾値の０．２よりも小さな値である。該ＭＴＦ値が閾値よりも小さい場合、一定のコントラストを有する撮像画像を得ることができず、障害物検出に支障を来すおそれがある。
【００６６】
制御部３１は、ＭＴＦ値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、赤外線レンズ群１１に異常がある旨の警告を発し（ステップＳ３６）、処理を終える。ＭＴＦ値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、制御部３１は、全入射角のＭＴＦ値を算出したか否かを判定する（ステップＳ３７）。例えば、図２（ａ）〜（ｅ）に示すような５つの入射角度に関するＭＴＦ値を算出したか否かを判定する。算出していないＭＴＦ値があると判定した場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、制御部３１は処理をステップＳ３２に戻す。全入射角度のＭＴＦ値を算出したと判定した場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、制御部３１は、赤外線レンズ群１１に異常が無いとして、処理を終える。
【００６７】
本実施の形態１に係るレンズ異常自己診断方法、レンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システム及び車両にあっては、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出し、算出されたＭＴＦ値に基づいて、赤外線レンズ群１１の異常の有無を自己診断することができる。ＭＴＦ値を用いて赤外線レンズ群１１の異常を診断した場合、コントラストの良否という観点から赤外線レンズ群１１の異常を診断することができる。また、複数の入射角度におけるＭＴＦ値を用いて赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断しているため、更に正確に赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断することができる。例えば、赤外線レンズ群１１から、光学特性に異常がある一のレンズを特定することも可能である。
【００６８】
また、平面反射鏡１６を回動させることによって、遮蔽部材１４ｂを通過した略平行光の入射位置を変更することができるため、赤外線レンズ群１１の複数箇所におけるＭＴＦ値を算出し、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断することができる。
【００６９】
更に、シャッタ１５を閉じた状態で光源１４ａを点灯させ、遮蔽部材１４ｂの画像を撮像するように構成してあるため、赤外線レンズ群１１のより正確なＭＴＦ値を測定し、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断することができる。
【００７０】
更にまた、シャッタ１５を閉じた状態で光源１４ａを点灯させ、遮蔽部材１４ｂを撮像する構成であるため、外光の強度に拘わらず撮像素子１３ａで撮像可能な光強度は飽和せず、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出し、レンズの異常の有無を自己診断することができる。
【００７１】
更にまた、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値に基づいて、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断し、赤外線レンズ群１１に異常がある場合、警告を発することができる。
【００７２】
更にまた、遮蔽部材１４ｂを通過した赤外線を平面反射鏡１６で反射させ、赤外線レンズ群１１に入射させるように構成してあるため、光源１４ａを赤外線レンズ群１１の正面側に配する場合に比して、赤外線撮像装置１を小型化することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態１にあっては、一例として赤外線にて被写体を撮像する赤外線撮像装置を例示したが、可視光、その他の波長の光にて被写体を撮像する撮像装置に本発明を適用しても良い。
【００７４】
また、画像処理装置がレンズ異常自己診断処理を行っているが、赤外線撮像装置がレンズ異常診断を行うように構成しても良い。具体的には、赤外線撮像装置の制御部が、図５に示すステップＳ１１，１２，１３，１５〜１８，及び図６に示すステップＳ３２〜３７を順に実行するように構成しても良い。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る障害物検出システムは、実施の形態１と同様、車両に搭載されており、赤外線撮像装置２０１、画像処理装置３、表示装置４、警報装置５等を備えている。
図９及び図１０は、本発明の実施の形態２に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置２０１を示す模式図である。実施の形態２に係る赤外線撮像装置２０１は、実施の形態１に係る赤外線撮像装置１と同様の赤外線レンズ群１１、鏡筒２１２、赤外線撮像部１３、光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ、コリメータレンズ１４ｃ、シャッタ１５、シャッタ駆動部１５ａ、側断面楔型の反射鏡２１６、制御部１７、信号処理部１８、出力部１９を備えており、コリメータレンズ１４ｃの姿勢を変動させることによって、複数の入射角度におけるＭＴＦ値を算出し、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断するように構成されている点が実施の形態１に係る赤外線撮像装置１と異なる。
【００７６】
実施の形態２に係る赤外線撮像装置２０１は、光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ及びコリメータレンズ１４ｃを支持する筒状の光源支持体１４ｄを備えている。光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ及びコリメータレンズ１４ｃの構成、位置関係は実施の形態１と同様である。光源支持体１４ｄは、光軸Ｌに対して略垂直な支持体回動軸２１ｂによって、鏡筒２１２の保持部２１２ｂに回動可能に支持されており、図９及び図１０に示すように、光源支持体１４ｄはステッピングモータ２１によって支持体回動軸２１ｂ回りに回動するように構成されている。ステッピングモータ２１の回転は、制御部１７によって制御されており、制御部１７は、モータ駆動信号をモータ駆動部２１ａに与え、モータ駆動部２１ａは、該モータ駆動信号を受信した場合、ステッピングモータ２１を回転させる。光源支持体１４ｄの回動範囲は、反射鏡２１６で反射されて赤外線レンズ群１１に入射する略平行光の入射角度が０〜θ（＜半画角α）度の間で変化し、赤外線レンズ群１１の径方向両端に亘って走査できるように設定されている。
【００７７】
光源支持体１４ｄが回動した場合、反射鏡２１６及び赤外線レンズ群１１に対するコリメータレンズ１４ｃの姿勢が変化し、遮蔽部材１４ｂを通過した略平行光の赤外線レンズ群１１に対する入射角度が変化する。
【００７８】
図１１は、実施の形態２における赤外線撮像装置２０１側の制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。
【００７９】
赤外線撮像装置２０１の制御部１７は、図５に示したステップＳ１１〜１５と同様、シャッタ１５を閉じ、光源１４ａを点灯させ、撮像し、撮像して得た遮蔽部材１４ｂの撮像画像データを出力させるステップＳ５１〜５５の処理を実行する。ステップＳ５５で、制御部１７は、全入射角の撮像画像データを出力したか否かを判定し、未出力の撮像画像データがあると判定した場合（ステップＳ５５：ＮＯ）、制御部１７は、ステッピングモータ２１を所定角度回転させ（ステップＳ５６）、処理をステップＳ５３に戻す。
【００８０】
全入射角の撮像画像データを出力したと判定した場合（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、制御部１７は、光源１４ａを消灯し（ステップＳ５７）、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部１５ａに与えることにより、シャッタ１５を開き（ステップＳ５８）、処理を終える。
【００８１】
実施の形態２に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両にあっても、実施の形態１と同様、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出し、該ＭＴＦ値を用いて赤外線レンズ群１１の異常の有無を自己診断することができる。
【００８２】
なお、実施の形態２にあっては、遮蔽部材１４ｂを通過した略平行光が赤外線レンズ群１１の一部に入射するように構成されているが、前記略平行光を赤外線レンズ群１１の中心部分を含む一部又は全部に入射させるように構成しても良い。
【００８３】
実施の形態２に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両の他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係るレンズ異常自己診断方法、赤外線撮像装置１、障害物検出システム及び車両の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８４】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る障害物検出システムは、実施の形態１と同様、赤外線撮像装置３０１、画像処理装置３、表示装置４、警報装置５等を備えている。
図１２は、本発明の実施の形態３に係る赤外線撮像装置３０１を示す模式図である。実施の形態３に係る赤外線撮像装置３０１は、実施の形態１に係る赤外線撮像装置１と同様の赤外線レンズ群１１、鏡筒３１２、赤外線撮像部１３、複数の光源１４ａ，１４ａ，１４ａ、遮蔽部材１４ｂ，１４ｂ，１４ｂ、コリメータレンズ１４ｃ，１４ｃ，１４ｃ、シャッタ１５、側断面楔型の反射鏡３１６、制御部１７、信号処理部１８、出力部１９を備えており、複数の光源１４ａ，１４ａ，１４ａを選択的に点灯させることによって、複数方向から遮蔽部材１４ｂ，１４ｂ，１４ｂを撮像し、赤外線レンズ群１１の異常の有無を診断するように構成されている点が実施の形態１に係る赤外線撮像装置１と異なる。
【００８５】
実施の形態３に係る赤外線撮像装置３０１は、光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ及びコリメータレンズ１４ｃを複数組、例えば３組備えている。各組を構成する光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ及びコリメータレンズ１４ｃの構成は実施の形態１と同様であり、各光源１４ａ，１４ａ，１４ａの点灯及び消灯は制御部１７によって制御されている。鏡筒３１２の保持部３１２ｂは、複数のコリメータレンズ１４ｃ，１４ｃ，１４ｃ夫々の光軸が異なる方向を向くように支持している。各コリメータレンズ１４ｃ，１４ｃ，１４ｃの光軸の方向が異なるため、各コリメータレンズ１４ｃ，１４ｃ，１４ｃからの略平行光は異なる入射角度で赤外線レンズ群１１に入射する。従って、各光源１４ａ，１４ａ，１４ａを選択的に点灯させた場合、赤外線レンズ群１１に入射する前記略平行光の入射角度が変化する。
【００８６】
図１３は、実施の形態３における赤外線撮像装置３０１側の制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。
【００８７】
赤外線撮像装置３０１の制御部１７は、図５に示したステップＳ１１〜１５と同様、シャッタ１５を閉じ、一の光源１４ａを点灯させ、撮像し、撮像して得た遮蔽部材１４ｂの撮像画像データを出力させるステップＳ７１〜７５の処理を実行する。ステップＳ７５で、制御部１７は、全入射角における撮像画像データを出力したか否かを判定し、未出力の撮像画像データがあると判定した場合（ステップＳ７５：ＮＯ）、制御部１７は、点灯させる光源１４ａを変更し（ステップＳ７６）、処理をステップＳ７３に戻す。
【００８８】
全入射角の撮像画像データを出力したと判定した場合（ステップＳ７５：ＹＥＳ）、制御部１７は、光源１４ａを消灯し（ステップＳ７７）、シャッタ駆動信号をシャッタ駆動部１５ａに与えることにより、シャッタ１５を開き（ステップＳ７８）、処理を終える。
【００８９】
実施の形態３に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両にあっても、実施の形態１と同様、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出し、該ＭＴＦ値を用いて赤外線レンズ群１１の異常の有無を自己診断することができる。
更に、複数の光源１４ａ，１４ａ，１４ａを選択的に点灯させることにより、赤外線レンズ群１１に対するコリメータレンズ１４ｃからの略平行光の入射角度を変更することができるため、簡単な構成及び低コストで実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態３にあっては３つの光源を選択的に点灯させる場合を説明したが、コリメータレンズ、遮蔽部材及び光源の数は３つに限定されず、２つ又は４つ以上であっても良い。
【００９０】
実施の形態３に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両の他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係るレンズ異常自己診断方法、赤外線撮像装置１、障害物検出システム及び車両の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００９１】
（実施の形態４）
実施の形態４に係る障害物検出システムは、実施の形態１と同様、車両に搭載されており、赤外線撮像装置４０１、画像処理装置３、表示装置４、警報装置５等を備えている。
図１４は、本発明の実施の形態４に係る赤外線撮像装置４０１を示す模式図である。実施の形態４に係る赤外線撮像装置４０１は、実施の形態１に係る赤外線撮像装置１と同様の赤外線レンズ群１１、鏡筒１２、赤外線撮像部１３、光源１４ａ、遮蔽部材１４ｂ、コリメータレンズ１４ｃ、制御部１７、信号処理部１８、出力部１９を備えている。
ただし、実施の形態４に係る赤外線撮像装置４０１においては、赤外線撮像素子１３ａのオフセット補正に用いられるシャッタ４１５が赤外線レンズ群１１と赤外線撮像素子１３ａとの間に配されている。この場合、シャッタ４１５の閉鎖によって光源１４ａからの赤外線も遮断されるため、実施の形態１で説明した様にシャッタ４１５を用いて外光を遮断した上でレンズ異常の有無を診断することができない。
本実施の形態４に係る赤外線撮像装置４０１は、シャッタ４１５を閉鎖せずにレンズ異常の自己診断を行うことを可能にしたものであり、平面反射鏡４１６の構成及び制御部３１の処理手順が実施の形態１に係る赤外線撮像装置と異なる。以下では主に上記相違点について説明する。
【００９２】
鏡筒１２の正面側先端部には、平面反射鏡４１６を支持する平板状の反射鏡支持体４１６ｃが光軸Ｌ方向正面側に延設されている。平面反射鏡４１６は、反射鏡支持体４１６ｃの先端部に回動軸４１６ａにて回動可能に支持されており、二点鎖線で示すように平面反射鏡４１６が反射鏡支持体４１６ｃ側に折り畳まれた閉状態と、実線で示すように平面反射鏡４１６が赤外線レンズ群１１を臨む開状態とをとることができる。また、開状態と閉状態との間で平面反射鏡４１６の開度を調整することができる。
【００９３】
平面反射鏡４１６は、反射鏡駆動部４１６ｂによって駆動されて回動する。反射鏡駆動部４１６ｂは、例えば平面反射鏡４１６を回動させるステッピングモータ、該ステッピングモータを駆動するモータ駆動部等から構成されており、反射鏡駆動部４１６ｂの動作は制御部１７によって制御されている。
【００９４】
図１５は、実施の形態４における赤外線撮像装置４０１側の制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。
【００９５】
赤外線撮像装置４０１の制御部１７は、反射鏡駆動信号を反射鏡駆動部４１６ｂに与えることにより、平面反射鏡４１６を開き（ステップＳ９１）、光源１４ａを点灯させる（ステップＳ９２）。次いで、制御部１７は、光源１４ａが点灯している状態において赤外線レンズ群１１によって集光された像を赤外線撮像素子１３ａにて撮像し（ステップＳ９３）、撮像して得た撮像画像データを出力する（ステップＳ９４）。
【００９６】
そして、制御部１７は、光源１４ａを消灯し（ステップＳ９５）、光源１４ａが消灯している状態において赤外線レンズ群１１によって集光された像を赤外線撮像素子１３ａにて撮像し（ステップＳ９６）、撮像して得た撮像画像データを出力する（ステップＳ９７）。
なお、ステップＳ９３及びステップＳ９６における光源１４ａ点灯時及び消灯時の撮像画像データは、当該撮像画像が安定している場合、例えば車両が停止しているときのデータであることが望ましい。光源１４ａの点灯及び消灯、撮像処理に時間を要するため、撮像画像が安定していない場合、正確な差分データを得ることができないためである。従って、例えば、車両が停止しているか否かを示す車速センサ信号を受信する受信手段と、該受信手段が受信した車速センサ信号に基づいて車両が停止しているか否かを判定する車両停止判定手段とを備え、該車両停止判定手段が車両停止と判定した場合に撮像素子が撮像して得た撮像画像に基づいてレンズの異常の有無を判定するように構成すると良い。このように構成することによって、レンズの異常の有無をより正確に判定することが可能になる。
【００９７】
次いで、制御部１７は、全入射角の撮像画像データを出力したか否かを判定する（ステップＳ９８）。未出力の撮像画像データがあると判定した場合（ステップＳ９８：ＮＯ）、制御部１７は、ステッピングモータを回転させることによって、平面反射鏡４１６の開度を変更し（ステップＳ９９）、処理をステップＳ９３に戻す。
【００９８】
全入射角の撮像画像データを出力したと判定した場合（ステップＳ９８：ＹＥＳ）、制御部１７は、反射鏡駆動信号を反射鏡駆動部４１６ｂに与えることにより、平面反射鏡４１６を閉じ（ステップＳ１００）、処理を終える。
【００９９】
図１６は、実施の形態４における画像処理装置３側の制御部３１の処理手順を示すフローチャートである。
画像処理装置３の制御部３１は、赤外線撮像装置４０１から出力された光源１４ａ点灯時における全入射角の撮像画像データを取得する（ステップＳ１１１）。次いで、制御部３１は、赤外線撮像装置４０１から出力された光源１４ａ消灯時における全入射角の撮像画像データを取得する（ステップＳ１１２）。
【０１００】
そして、制御部３１は、取得した撮像画像データに基づいて、一の入射角度における光源１４ａ点灯時の撮像画像の階調値と、該一の入射角度における光源１４ａ消灯時の撮像画像の階調値との差分を、画素毎に算出する（ステップＳ１１３）。
【０１０１】
図１７は、赤外線撮像装置４０１から取得した撮像画像、及び差分算出後の撮像画像を示す模式図である。図１７（ａ）は、光源１４ａ消灯時の撮像画像、図１７（ｂ）は、光源１４ａ点灯時の撮像画像、図１７（ｃ）は、光源１４ａ点灯時の撮像画像を構成する各画素夫々の階調値から、光源１４ａ消灯時の撮像画像を構成する各画素夫々の階調値を減算することによって得られた撮像画像である。図１７（ｃ）に示すように、光源１４ａ点灯時の撮像画像の階調値から、光源１４ａ消灯時の撮像画像の階調値を減算することによって、被写体の画像を除去し、遮蔽部材のみの画像を得ることができる。
【０１０２】
ステップＳ１１３の処理を終えた場合、制御部３１は、算出された階調値の差分から撮像画像の所定範囲における光強度分布を検出する（ステップＳ１１４）。所定範囲は、実施の形態１と同様の範囲である。そして、制御部３１は、光強度分布をフーリエ変換することによってＭＴＦ関数を求め、所定周波数におけるレンズのＭＴＦ値を算出する（ステップＳ１１５）。次いで、制御部３１は、閾値を読み出し（ステップＳ１１６）、ステップＳ１１５で算出したＭＴＦ値が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。つまり、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値が正常範囲であるか否かを判定する。
【０１０３】
ＭＴＦ値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１１７：ＹＥＳ）、制御部３１は、赤外線レンズ群１１に異常が有る旨の警告を発し（ステップＳ１１８）、処理を終える。ＭＴＦ値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１１７：ＮＯ）、制御部３１は、全入射角のＭＴＦ値を算出したか否かを判定する（ステップＳ１１９）。算出していないＭＴＦ値があると判定した場合（ステップＳ１１９：ＮＯ）、制御部３１は処理をステップＳ１１３に戻す。全入射角度のＭＴＦ値を算出したと判定した場合（ステップＳ１１９：ＹＥＳ）、制御部３１は、赤外線レンズ群１１に異常が無いとして、処理を終える。
【０１０４】
実施の形態４に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両にあっては、シャッタ４１５が赤外線レンズ群１１間に配されている場合であっても、複数の入射角度に関して、赤外線レンズ群１１のＭＴＦ値を算出し、該ＭＴＦ値を用いて赤外線レンズ群１１の異常の有無を自己診断することができる。
【０１０５】
なお、実施の形態４にあっては、シャッタを閉じた状態で遮蔽部材の像を得ることができない場合を説明したが、実施の形態１のようにシャッタを閉じた状態で赤外線レンズ群の異常の有無を診断することができる障害物検出システムに上述の処理手順を適用しても良い。つまり、実施の形態１ではシャッタを閉じることで外光を遮断し、ＭＴＦ値を算出するように構成してあるが、この場合にも本実施の形態４に示すように階調値の差分を算出するように構成すると良い。上述の処理手順を実施の形態１に適用した場合、赤外線撮像装置１の周囲環境によってシャッタから放射される赤外線量にむらが生ずるようなことがあっても、シャッタから放射される赤外線の影響も除去することができるため、より正確に赤外線レンズ群のＭＴＦ値を算出し、赤外線レンズ群の異常の有無を診断することができる。また、複数方向で撮像した遮蔽部材の撮像画像に基づいて、複数の入射角度におけるＭＴＦ値を算出し、該ＭＴＦ値を用いて赤外線レンズ群の異常の有無を自己診断することができる。
【０１０６】
また、実施の形態４に係る赤外線撮像装置及び障害物検出システムでは、シャッタにて外光を遮断すること無しに遮蔽部材の像を撮像する構成とした。従って、光源を点灯させた場合、撮像素子に集光する光の強度が飽和する場合もある。この場合、光源消灯時及び点灯時の光強度分布の差分を正確に算出することができず、ＭＴＦ値を算出することが困難である。そこで、画像処理装置の制御部は、取得した撮像画像を構成する画素の階調値が最大値に達している場合、差分を算出する前に全体として階調値を下げ、最大値に相当している部分を周辺画素の階調値の変化傾向から補正するように構成すると良い。又は、赤外線撮像装置が撮像素子のゲインを調整し、光強度が飽和して階調値が最大値に達しないように補正可能に構成しても良い。
【０１０７】
実施の形態４に係るレンズ異常自己診断方法、障害物検出システム及び車両の他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係るレンズ異常自己診断方法、赤外線撮像装置１、障害物検出システム及び車両の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１０８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置を示す模式図である。
【図２】平面反射鏡を回動させた場合における光路の変化を示す光路図である。
【図３】赤外線撮像装置を備えた障害物検出システム及び車両の構成を示す模式図である。
【図４】画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】赤外線レンズ群の自己診断に係る赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】赤外線レンズ群の自己診断に係る画像処理装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】制御部の処理内容を概念的に示す説明図である。
【図８】正常な赤外線レンズ群のＭＴＦ曲線及び異常な赤外線レンズ群のＭＴＦ曲線を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態２に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るレンズ異常自己診断システムとしての障害物検出システムを構成する赤外線撮像装置を示す模式図である。
【図１１】実施の形態２における赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る赤外線撮像装置を示す模式図である。
【図１３】実施の形態３における赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る赤外線撮像装置を示す模式図である。
【図１５】実施の形態４における赤外線撮像装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態４における画像処理装置側の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】赤外線撮像装置から取得した撮像画像、及び差分算出後の撮像画像を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２０１，３０１，４０１  赤外線撮像装置
３  画像処理装置（診断装置）
１１  赤外線レンズ群
１３ａ  赤外線撮像素子
１４ａ  光源
１４ｂ  遮蔽部材
１４ｃ  コリメータレンズ
１４ｄ  光源支持体
１５  シャッタ
１６，４１６  平面反射鏡
１６ａ，４１６ａ  回動軸
１７  制御部（入射角度変更手段）
２０  圧電素子（入射角度変更手段）
２１  ステッピングモータ（入射角度変更手段）
２１ｂ  支持体回動軸
３１  制御部（取得手段、算出手段、診断手段、差分算出手段）
３７  記憶部
２１６  反射鏡
Ｌ  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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