(57)【要約】【課題】防眩制御において、入射光が直射光であるか否かを容易かつ正確に判定することができ、運転の安全性を向上させることができる運転支援装置を提供する。【解決手段】運転者の視界の上方から下方へ向けてスライド移動する可動式のサンバイザ１４を設ける。行列配置された複数の受光素子により運転者の視界から入射する光を受光するとともに、直射光の入射により受光素子の列方向に沿ってスミアを発生するＣＣＤ型の固体撮像素子を用いる。固体撮像素子の光学的黒（ＯＢ）領域から出力される撮像信号を列ごとに加算して平均化し、ＯＢ加算平均値を列ごとに算出する。このＯＢ加算平均値を所定の閾値と比較することによってスミアを検出する。検出したスミアの列位置に基づいてサンバイザ１４を移動させる。固体撮像素子は、受光素子の列方向が視界の水平方向に沿うように配置する。【選択図】図６
2009006856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の視界を部分的に遮光または減光することにより眩光を防止する防眩手段と、
行列配置された複数の受光素子により前記視界から入射する光を受光するとともに、直射光の入射により前記受光素子の列方向に沿ってスミアを発生するＣＣＤ型の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される撮像信号に基づき、スミアの発生を検出するスミア検出手段と、
前記スミア検出手段の検出結果に基づき、前記防眩手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする運転支援装置。
【請求項２】
前記ＣＣＤ型固体撮像素子は、フロントウィンドウを介して入射する光を受光するように設置されており、前記防眩手段は、フロントウィンドウの上部から下方向へスライド自在に設けられた遮光板または減光板からなる可動式のサンバイザであることを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
【請求項３】
前記フロントウィンドウは、所定の間隙を空けて配置された外側透明板及び内側透明板からなり、前記サンバイザは、前記間隙にスライド自在に介挿されていることを特徴とする請求項２に記載の運転支援装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子は、前記受光素子の列方向が前記フロントウィンドウの水平方向に沿うように配置されており、前記スミア検出手段は、発生したスミアの列位置を検出し、前記制御手段は、前記スミア検出手段が検出したスミアの列位置に基づいて、前記サンバイザの移動量を調節することを特徴とする請求項２または３に記載の運転支援装置。
【請求項５】
前記サンバイザは、前記フロントウィンドウの水平方向に沿って分割された複数の部材からなるとともに、前記固体撮像素子は、前記受光素子の列方向が前記フロントウィンドウの上下方向に沿うように配置されており、前記制御手段は、前記スミア検出手段が検出したスミアの列位置に基づいて、前記各部材を選択的に駆動することを特徴とする請求項２または３に記載の運転支援装置。
【請求項６】
前記固体撮像素子は、前記受光素子の各列の一部を遮光してなる光学的黒領域を備えており、前記スミア検出手段は、前記固体撮像素子から出力される撮像信号のうち前記光学的黒領域に対応する信号を列ごとに加算して平均化し、所定の閾値と比較することによってスミアの検出を行うことを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の運転支援装置。
【請求項７】
前記光学的黒領域は、前記受光素子の各列の上端部及び下端部にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項６に記載の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の運転者の視界を部分的に遮光または減光することにより眩光を防止する防眩制御を自動的に行い、運転の安全性を向上させる運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の乗り物の運転者は、運転中に太陽からの直射光を視界内に受け、その眩光によって運転に支障をきたすことがある。このような眩光を防止するために、自動車においては、通常、フロントウィンドウの上部にサンバイザが取り付けられている。このサンバイザは、通常、光を遮蔽するための不透明な板部材により形成されており、運転者が手動で上げ下げできるように構成されている。運転者は、眩光を感じたときにはサンバイザを下げるが、これにより視界の一部が遮られてしまうため、走行方向の変化などにより眩光が回避された場合には、直ちにサンバイザを元の位置に戻すことが多い。このように、運転者がサンバイザを頻繁に上げ下げすることは、運転への注意を削ぐ原因となり、運転の安全性上問題である。
【０００３】
そこで、特許文献１では、フロントウィンドウの上部から下方向へスライド自在とされた電動スライド式のサンバイザが提案されている。このサンバイザは、運転者のスイッチ操作に応じて電動モータにより駆動されるため、操作が簡易化される。しかしながら、少なくとも運転者によるスイッチ操作が必要であるため、運転への注意が削がれ、上記の問題の解決には不十分である。
【０００４】
さらに、特許文献２では、受光センサを設け、この受光センサの検出値に応じてサンバイザを移動させることにより、防眩制御を自動化した運転支援装置が提案されている。この運転支援装置により、運転者はサンバイザを移動させるための操作を行う必要がなくなるため、運転に注意を注ぐことができ、安全性が向上する。
【特許文献１】特開平２−２１２２２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４５２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２では、受光センサにより検出する光強度に基づいて防眩制御を行うとされているが、受光センサへの入射光が直射光であるか否かを判別する手法については具体的には示されていない。この判別の精度が低い場合には、運転者が眩光を感じない状況下にてサンバイザを作動させるといった不適切な動作を招くことになり、逆に運転の安全性を阻害してしまうといった問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、防眩制御において、入射光が直射光であるか否かを容易かつ正確に判定することができ、運転の安全性を向上させることができる運転支援装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の運転支援装置は、運転者の視界を部分的に遮光または減光することにより眩光を防止する防眩手段と、行列配置された複数の受光素子により前記視界から入射する光を受光するとともに、直射光の入射により前記受光素子の列方向に沿ってスミアを発生するＣＣＤ型の固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される撮像信号に基づき、スミアの発生を検出するスミア検出手段と、前記スミア検出手段の検出結果に基づき、前記防眩手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記ＣＣＤ型固体撮像素子は、フロントウィンドウを介して入射する光を受光するように設置されており、前記防眩手段は、フロントウィンドウの上部から下方向へスライド自在に設けられた遮光板または減光板からなる可動式のサンバイザであることが好ましい。
【０００９】
また、前記フロントウィンドウは、所定の間隙を空けて配置された外側透明板及び内側透明板からなり、前記サンバイザは、前記間隙にスライド自在に介挿されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記固体撮像素子は、前記受光素子の列方向が前記フロントウィンドウの水平方向に沿うように配置されており、前記スミア検出手段は、発生したスミアの列位置を検出し、前記制御手段は、前記スミア検出手段が検出したスミアの列位置に基づいて、前記サンバイザの移動量を調節することが好ましい。
【００１１】
また、前記サンバイザは、前記フロントウィンドウの水平方向に沿って分割された複数の部材からなるとともに、前記固体撮像素子は、前記受光素子の列方向が前記フロントウィンドウの上下方向に沿うように配置されており、前記制御手段は、前記スミア検出手段が検出したスミアの列位置に基づいて、前記各部材を選択的に駆動することも好ましい。
【００１２】
また、前記固体撮像素子は、前記受光素子の各列の一部を遮光してなる光学的黒領域を備えており、前記スミア検出手段は、前記固体撮像素子から出力される撮像信号のうち前記光学的黒領域に対応する信号を列ごとに加算して平均化し、所定の閾値と比較することによってスミアの検出を行うことが好ましい。
【００１３】
また、前記光学的黒領域は、前記受光素子の各列の上端部及び下端部にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、直射光の入射により前記受光素子の列方向に沿ってスミアを発生するＣＣＤ型の固体撮像素子を用い、固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいてスミアの発生を検出し、この検出結果に基づいて防眩手段を制御するものであるので、防眩制御において、入射光が直射光であるか否かを容易かつ正確に判定することができ、運転の安全性を向上させることができる。
【００１５】
また、上記の固体撮像素子としては、通常のＣＣＤイメージセンサを用いることができるため、本発明は低コストで容易に実現される。また、本発明は、直射光によってのみ生じるスミアを検出するものであるため、入射光が直射光であるか否かを容易かつ正確に判定することができる。
【００１６】
また、本発明は、固体撮像素子に設けた光学的黒領域の撮像信号のみを用いてスミアの検出を行うものであるから、固体撮像素子としては、光学的黒領域外の有効画素領域中にある程度の欠陥を有するものを使用することができる。つまり、デジタルカメラ等の製品には品質上使用することができない低品質のＣＣＤイメージセンサを流用することができ、不良品の破棄を減少させ、総合的なコストダウン及び環境保護が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１において、自動車１０は、ダッシュボード１１上に受光センサ１２が設けられている。受光センサ１２は、光学系の光軸が自動車１０の走行方向（前方）に向くように固定されており、ダッシュボード１１の前方に備え付けられたフロントウィンドウ１３を介して、運転者の視界から入射する光を受光（撮像）する。フロントウィンドウ１３の上部には、下方向へスライド自在の可動式のサンバイザ１４が設けられている。サンバイザ１４は、フロントウィンドウ１３の運転席側から助手席側へわたる一体の部材により構成されている。なお、サンバイザ１４は、特許請求の範囲の防眩手段に相当する。
【００１８】
図２において、フロントウィンドウ１３は、所定の間隙を空けて配置されたガラス製の外側透明板１３ａ及び内側透明板１３ｂによって構成されており、下部がダッシュボード１１の前方に固着され、上部がボディーの天板２０に固着されている。この天板２０は、所定の間隙を空けて配置された、金属製の外側ボディー板２０ａ及び内側ボディー板２０ｂによって構成されている。フロントウィンドウ１３の上部は、外側ボディー板２０ａと内側ボディー板２０ｂとの間に挟み込まれている。
【００１９】
サンバイザ１４は、ポリカーボネート等の硬質で可撓性のあるプラスティック板によって形成されており、フロントウィンドウ１３の外側透明板１３ａと内側透明板１３ｂの間の間隙にスライド自在に介挿されている。このサンバイザ１４は、光を完全に遮る遮光板としても良いが、ある程度の視認性が得られるように、カラーフィルタ（例えば、赤色強調フィルタ）、偏向フィルタ、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ等の減光作用を有する減光板とすることも好ましい。フロントウィンドウ１３の断面形状は、やや湾曲しているため、サンバイザ１４は、スライド移動時には、外側透明板１３ａと内側透明板１３ｂとの間隙内に密着しながら湾曲形状に倣って変形する。
【００２０】
サンバイザ１４は、電動モータ２１によって駆動されることにより、スライド移動を行う。この電動モータ２１は、制御回路２２によって制御される。制御回路２２は、受光センサ１２から直射光の検出信号（後述するスミア検出信号）を受け、電動モータ２１の制御を介してサンバイザ１４を駆動する。なお、サンバイザ１４の収納位置からの移動量Ｓは、後述するスミアの位置情報に基づいて調節される。受光センサ１２、サンバイザ１４、電動モータ２１、及び制御回路２２によって、運転者の視界内へ入射する直射光（眩光）を遮蔽／減光するように防眩制御を行う運転支援装置２３が構成されている。なお、制御回路２２は、特許請求の範囲の制御手段に相当する。
【００２１】
図３において、受光センサ１２は、光学系３０と、固体撮像素子３１と、ＯＢ（光学的黒：Optical Black）データ加算部３２と、ラインメモリ３３と、ＯＢデータ平均算出部３４と、判定部３５とを含んで構成されている。なお、ＯＢデータ加算部３２、ラインメモリ３３、ＯＢデータ平均算出部３４、及び判定部３５は、特許請求の範囲のスミア検出手段に相当する。
【００２２】
光学系３０は、撮影レンズ等により構成されており、運転手の視界に相当する領域から入射する光を固体撮像素子３１の撮像面に結像する。
【００２３】
固体撮像素子３１は、図４に示すように、半導体基板４０上に行方向（Ｘ方向）とこれに直交する列方向（Ｙ方向）に沿って正方格子状に２次元配列された複数の受光素子（光電変換素子）４１と、受光素子４１の各列ごとに設けられ、受光素子４１から信号電荷を読み出し、列方向に転送する複数の列方向ＣＣＤ（電荷結合素子：Charge Coupled Device）４２と、各列方向ＣＣＤ４２から転送されてきた信号電荷を受け取り、行方向に転送する行方向ＣＣＤ４３と、行方向ＣＣＤ４３から転送されてきた信号電荷を電荷量に応じた電圧値に変換し、撮像信号として出力する出力アンプ４４とを備えた、インターライン転送型のＣＣＤ型固体撮像素子として構成されている。なお、この固体撮像素子３１は、受光素子４１の行方向（水平転送方向）がフロントウィンドウ１３の上下方向（略鉛直方向）、受光素子４１の列方向（垂直転送方向）がフロントウィンドウ１３の左右方向（水平方向）に沿うように配置されている。
【００２４】
受光素子４１は、例えば、ｐｎ接合フォトダイオードによって構成されており、入射光の光量に応じた信号電荷を生成して蓄積する。この受光素子４１が配列された領域は、画像を生成するための有効画素領域４５と、スミアを検出するためのＯＢ領域４６とに分けられている。ＯＢ領域４６は、遮光膜によって遮光されており、ＯＢ領域４６内の受光素子４１は、いわゆる黒レベルを検出する。ＯＢ領域４６は、各列の一部に跨るように行方向に延在し、有効画素領域４５の上下（各行の上端部及び下端部）に位置するように配置されている。また、ＯＢ領域４６に含まれる受光素子４１の数は、列方向の上端及び下端から各２行分としている。なお、スミアとは、太陽等からの直射光によって強い光にさらされた有効画素領域４５中の受光素子４１から信号電荷が溢れ出し、電荷転送中の列方向ＣＣＤ４２に混入することにより、列方向に沿って生じる、ＣＣＤ型固体撮像素子に特有の筋状ノイズ（輝線）である。
【００２５】
固体撮像素子３１からは、ＯＢ領域４６の受光素子４１に基づく撮像信号（ＯＢデータと呼ぶ）のみがＯＢデータ加算部３２に入力される。ＯＢデータ加算部３２は、入力された４行分の信号からなるＯＢデータを列単位で加算する。ラインメモリ３３は、ＯＢデータ加算部３２により加算処理が行われた結果生成される各列に対応した１行分の加算データを記憶する。ＯＢデータ平均算出部３４は、ラインメモリ３３に記憶された加算データを、ＯＢデータ加算部３２による加算時の行数（本実施形態では「４」）で割って、ＯＢデータの列単位の平均値（以下、ＯＢ加算平均値と呼ぶ）を算出する。
【００２６】
有効画素領域４５中に上記のスミアが発生すると、スミアが生じた列のＯＢデータが影響を受ける。つまり、図５に示すように、スミアが発生した列から得られたＯＢ加算平均値は、その他の列から得られたＯＢ加算平均値よりも大きくなる。そこで、判定部３５は、ＯＢデータ加算部３２により算出されたＯＢ加算平均値を所定の閾値と比較し、該閾値より値の大きい部分が存在する場合には、その部分の列位置（スミアの列位置）をスミア検出信号として出力する。
【００２７】
次に、以上のように構成された運転支援装置２３の動作を説明する。運転支援装置２３が作動すると、受光センサ１２が駆動され、固体撮像素子３１により撮像動作が行われる。固体撮像素子３１は、自動車１０の前方を所定の周期で繰り返し撮像する。固体撮像素子３１から出力される１フレーム分の撮像信号のうち、ＯＢ領域４６に対応するＯＢデータがＯＢデータ加算部３２に入力される。ＯＢデータ加算部３２、ラインメモリ３３、及びＯＢデータ平均算出部３４により、ＯＢデータを画素の列ごとに加算し平均化したＯＢ加算平均値が算出される。
【００２８】
次いで、判定部３５により、ＯＢ加算平均値が所定の閾値と比較され、スミアの検出判定が行われる。図６に示すように、運転者の視界中に直射光が入射し、固体撮像素子３１により撮像された画像中にスミアが生じた場合には、ＯＢ加算平均値の一部が閾値を上回る。この結果、直射光のＸ方向（視界の上下方向）に関する位置が判定部３５により検出され、スミア検出信号として制御回路２２に入力される。そして、制御回路２２により、サンバイザ１４の駆動制御が行われる。このとき、スミア検出信号に基づき、直射光を遮蔽／減光するようにサンバイザ１４の移動量Ｓが調節される。以上の動作は、固体撮像素子３１により１フレーム分の撮像が行われるたびに実行される。
【００２９】
このような運転支援装置２３を搭載した自動車１０では、防眩制御が自動的に行われるため、運転者は、サンバイザを上げ下げする操作から開放され、運転に集中することができる。この運転支援装置２３に用いる固体撮像素子３１は、通常のＣＣＤイメージセンサであるため、受光センサ１２は、低コストで容易に実現される。また、受光センサ１２は、直射光によってのみ生じるスミアを検出するものであるため、入射光が直射光であるか否かを容易かつ正確に判定することができる。
【００３０】
また、受光センサ１２は、固体撮像素子３１のＯＢデータのみを用いてスミアの検出を行うものであるから、固体撮像素子３１としては、有効画素領域４５中にある程度の欠陥を有するものを使用することができる。つまり、デジタルカメラ等の製品には品質上使用することができない低品質のＣＣＤイメージセンサを流用することで、不良品の破棄を減少させ、総合的なコストダウン及び環境保護が期待できる。
【００３１】
また、受光センサ１２を自動車に搭載される車載カメラ等に組み込み、固体撮像素子３１により撮像される有効画素領域４５の画像を、モニタへの表示用の画像として用いることも可能である。
【００３２】
また、フロントウィンドウ１３は、外側透明板１３ａ及び内側透明板１３ｂによる２重板構造となっているため、強度が増大し安全性が向上するといった効果や、結露が生じにくくなり空調（エアコン）の使用頻度が低下するといった効果も有する。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、図７〜図９を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態ではサンバイザを運転席側から助手席側へ跨るように一体の部材で構成しているが、本実施形態では、サンバイザを複数の部材によって構成し、受光センサの検出結果に応じて各部材を選択的に駆動する点が第１の実施形態とは異なる。なお、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００３４】
図７において、自動車５０は、フロントウィンドウ１３の上部に、３つの部材５１ａ〜５１ｃに分割されたサンバイザ５１を備えており、各部材５１ａ〜５１ｃは、運転席側から助手席側へ向けてフロントウィンドウ１３の水平方向に沿って配設されている。各部材５１ａ〜５１ｃは、図８に示すように、電動モータ５２ａ〜５２ｃにより、フロントウィンドウ１３の上部から下方向へスライド移動するように構成されている。また、各部材５１ａ〜５１ｃは、上記実施形態と同様に、可撓性を有し、かつ遮光性または減光性を有する部材によって形成されている。
【００３５】
受光センサ５３は、固体撮像素子３１の配置方向が異なる以外は、図３に示す第１の実施形態の受光センサ１２と同一の構成である。つまり、受光センサ５３では、固体撮像素子３１は、受光素子４１の行方向（Ｘ方向：水平転送方向）がフロントウィンドウ１３の左右方向（水平方向）、列方向（Ｙ方向：垂直転送方向）がフロントウィンドウ１３の上下方向（略鉛直方向）に沿うように配置されている。したがって、受光センサ５３は、視界の水平方向に関するスミアの位置を検出することができる。制御回路５４は、受光センサ５３からスミア検出信号を受け、スミアの水平方向に関する検出位置に基づき、電動モータ５２ａ〜５２ｃの駆動制御を行う。本実施形態では、受光センサ５３、サンバイザ５１の各部材５１ａ〜５１ｃ、電動モータ５２ａ〜５２ｃ、及び制御回路５４によって、運転支援装置５５が構成されている。
【００３６】
次に、運転支援装置５５の動作を説明する。運転支援装置５５が作動すると、受光センサ５３が駆動され、固体撮像素子３１により撮像動作が行われる。固体撮像素子３１の撮像動作及び、ＯＢデータ加算部３２、ラインメモリ３３、ＯＢデータ平均算出部３４、及び判定部３５による処理動作は、上記実施形態と同一である。図９に示すように、運転者の視界中に直射光が入射し、固体撮像素子３１により撮像された画像中にスミアが生じた場合には、ＯＢ加算平均値の一部が閾値を上回る。本実施形態では、直射光の視界の水平方向に関する位置が判定部３５により検出され、スミア検出信号として制御回路５４に入力される。
【００３７】
そして、制御回路５４により、サンバイザ５１の各部材５１ａ〜５１ｃの駆動制御が行われる。図９の場合、視界の右側領域にスミア（直射光）が検出されているため、制御回路５４は、直射光を遮蔽／減光するように第１の部材５１ａを所定量だけスライド移動させる。以上の動作は、固体撮像素子３１により１フレーム分の撮像が行われるたびに実行される。このように、第２の実施形態では、直射光の水平方向に関する位置を検出し、その検出位置の近傍のみを遮蔽／減光するように防眩制御することができるため、運転者の視界を狭めすぎることなく、安全性が確保される。
【００３８】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、受光素子を正方格子状に配設しているが、これに限定されず、隣接する列同士を１／２ピッチずらすように受光素子を配列させたいわゆるハニカム配列としても良い。特許請求の範囲の“行列配置”には、このハニカム配列も含まれる。
【００３９】
また、上記第１及び第２の実施形態では、防眩手段としてスライド式のサンバイザを例に挙げて説明しているが、これに限定されず、回動式など、他の可動方式のサンバイザや、液晶などを利用した電子式の遮光／減光装置を用いることも可能である。
【００４０】
さらに、上記第１及び第２の実施形態では、自動車に本発明の運転支援装置を適用した例を示しているが、これに限定されず、自動車以外の車両や、列車、船舶、航空機などの防眩を必要とするあらゆる乗り物に本発明の運転支援装置を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる運転支援装置を搭載した自動車の運転席及び助手席部分を示す斜視図である。
【図２】サンバイザの断面構造、及び運転支援装置の構成を示す概略図である。
【図３】受光センサの内部構成を示すブロック図である。
【図４】固体撮像素子の構成を示す模式図である。
【図５】ＯＢ加算平均値の一例を示す図である。
【図６】運転支援装置の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる運転支援装置を搭載した自動車の運転席及び助手席部分を示す斜視図である。
【図８】サンバイザの断面構造、及び運転支援装置の構成を示す概略図である。
【図９】運転支援装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  自動車
１２  受光センサ
１３  フロントウィンドウ
１３ａ  外側透明板
１３ｂ  内側透明板
１４  サンバイザ
２１  電動モータ
２２  制御回路
２３  運転支援装置
３１  固体撮像素子
３２  ＯＢデータ加算部
３３  ラインメモリ
３４  ＯＢデータ平均算出部
３５  判定部
４１  受光素子
４５  有効画素領域
４６  ＯＢ領域
５０  自動車
５１  サンバイザ
５１ａ〜５１ｃ  第１〜第３の部材
５２ａ〜５２ｃ  電動モータ
５３  受光センサ
５４  制御回路
５５  運転支援装置
【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】
2009006856.tif 000008
【図７】
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【図８】
2009006856.tif 000010
【図９】
2009006856.tif 000011