(57)【要約】  本発明は、車両ウィンドウガラス（１）を通して車両周囲を捕捉するカメラ装置に関する。この装置には、画像を記録する画像センサ（４）を備えたカメラ（２）が設けられており、画像センサ（４）のセンサ面（１０）により、車両周囲から発せられた第１の光放射（６）を捕捉することができる。さらに第２の光放射（７）を送出する放射源（３）が設けられている。この場合、送出された第２の光放射（７）の少なくとも一部分が画像センサ（４）のセンサ面（１０）によって捕捉され、このセンサ面（１０）により捕捉された第２の光放射（７）の一部分は、車両ウィンドウガラス（１）のウィンドウガラス状態に依存している。さらにセンサ面（１０）の少なくとも１つの部分領域（８，９）によって、第１の光放射（６）も第２の光放射（７）も共通に捕捉される。
2012514736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ウィンドウガラス（１）を通して車両周囲を捕捉するカメラ装置において、
画像を記録する画像センサ（４）を備えたカメラ（２）が設けられており、
前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）により、車両周囲から発せられた第１の光放射（６）が捕捉され、
第２の光放射（７）を送出する放射源（３）が設けられており、
送出された該第２の光放射（７）の少なくとも一部分が前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）により捕捉され、該センサ面（１０）により捕捉された前記第２の光放射（７）の部分は、前記車両ウィンドウガラス（１）のウィンドウガラス状態に依存し、
前記センサ面（１０）の少なくとも１つの部分領域（８，９）により、前記第１の光放射（６）も前記第２の光放射（７）もいっしょに捕捉されることを特徴とする、
カメラ装置。
【請求項２】
前記センサ面（１０）により捕捉された前記第２の光放射（７）の部分は、液体による前記車両ウィンドウガラス（１）の濡れ、および／または前記車両ウィンドウガラス（１）における擦り傷および／または凹部に依存している、請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記部分領域（８，９）により捕捉された前記第２の光放射（７）を利用してウィンドウガラス状態が判定される、請求項１または２記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記放射源（３）を制御する第１の制御ユニット（１５）と、前記画像センサ（４）を制御する第２の制御ユニット（１６）と、前記画像センサ（４）により記録された画像データを評価する評価ユニット（１７）が設けられている、請求項１から３のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項５】
少なくとも１つの画像記録サイクル（２０；４０，４０′，４０″）において、前記センサ面（１０）の部分領域（８，９）が前記第１の光放射（６）により前記第２の光放射（７）が存在しない状態で露光され、該露光に対し時間的にずらされて、前記センサ面（１０）の少なくとも１つの部分領域（８，９）が前記第１の光放射（６）と前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項１から４のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記画像記録サイクル（２０）において前記センサ面（１０）の第１の部分領域（８）と第２の部分領域（９）が形成されており、該部分領域（８，９）は互いに時間的にずらされて露光され、前記第１の部分領域（８）は前記第２の光放射（７）が存在しない状態で露光され、前記第２の部分領域（９）は前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項５記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記第２の部分領域（９）は前記画像センサ（４）におけるセンサ面（１０）全体の最大で１０％に相応し、有利には最大で５％に相応する、請求項６記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記第２の光放射（７）は少なくとも前記画像センサ（４）による捕捉前に部分的に前記車両ウィンドウガラス（１）の内部を通って案内され、該車両ウィンドウガラス（１）の表面（１２）において少なくとも１回反射される、請求項１から７のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項９】
第１の結合手段（１３）と第２の結合手段（１４）たとえば光学素子が設けられており、前記第２の結合手段（１４）によって、前記第２の光放射（７）のうちウィンドウガラス状態に依存する部分が取り出されて前記カメラ（２）へ入力結合され、前記第１の結合手段（１３）によって、前記放射源（３）から発せられた前記第２の光放射（７）が前記ウィンドウガラス（１）へ入力結合される、請求項１から８のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項１０】
車両周囲を捕捉する方法において、
画像センサ（４）により、車両周囲から発せられる第１の光放射（６）が捕捉され、
放射源（３）により第２の光放射（７）が発せられ、該第２の光放射（７）は車両ウィンドウガラス（１）を通して案内され、
前記画像センサ（４）により、前記第２の光放射（７）のうちウィンドウガラス状態に依存する部分が捕捉され、
前記画像センサ（４）の少なくとも１つの画像記録サイクル（２０）において、前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）における少なくとも１つの部分領域（８，９）が前記第１の光放射（６）と前記第２の光放射（７）により露光され、
該部分領域（８，９）により捕捉された第１および第２の光放射（６，７）を用いてウィンドウガラス状態が求められることを特徴とする、
車両周囲を捕捉する方法。
【請求項１１】
前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）は第１の部分領域（８）と第２の部分領域（９）を有しており、該第１と第２の部分領域（８，９）は互いに時間的にずらされて露光されまたは読み出され、前記第１の部分領域（８）は、前記第２の光放射（７）が存在しない状態で露光され、前記第２の部分領域（９）は、前記第２の光放射（７）と少なくとも部分的に前記第１の光放射（６）とにより露光される、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
１つの画像記録サイクル（２０）中および／または１つの画像記録サイクル（２０）後、前記センサ面（１０）の第１の部分領域（８）および第２の部分領域（９）により捕捉された画像データが読み出され、前記第２の部分領域（９）の画像データがウィンドウガラス状態判定のために評価される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
１つの画像記録サイクル（２０）に続く較正サイクル（２１）において前記第１の部分領域（８）と前記第２の部分領域（９）が前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項１０から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記ウィンドウガラス状態を求めるために、前記第１の部分領域（８）と前記第２の部分領域（９）の画像データが基準値と比較され、該画像データと基準値との比較に基づき、前記第２の部分領域（９）の画像データのためにマスクが作成され、該第２の部分領域（９）の画像データがウィンドウガラス状態を求める前に前記マスクによりマスキングされる、請求項１０から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
後続の別の画像記録サイクル（２０）のために、前記第１の部分領域（８）および／または前記第２の部分領域（９）の位置および／または大きさが変えられる、請求項１０から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
周期的にｎ番目の画像記録サイクル（４０′）ごとに前記第２の光放射（７）が入力結合され、有利にはｎは１０よりも大きく、殊に有利にはｎは３０〜５０の範囲にある、請求項１０から１５のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ウィンドウガラスを通して車両周囲を捕捉するカメラ装置および車両周囲を捕捉する方法に関する。
【０００２】
従来の技術
車両周囲を捕捉するための車両におけるカメラは、たとえばドライバ支援システムにおいて、暗視支援、車線逸脱警告、交通標識識別、照明支援および／またはバック走行補助といった機能のために使用することができる。
【０００３】
さらに、レインセンサシステムのために車両にカメラを組み込むことも知られている。DE 197 49 33 A1には、水滴またはその他の汚れのように車両のフロントガラス上に存在する物体を検出するための方法およびカメラが開示されている。この場合、カメラはウィンドウガラスの後ろに配置されており、ウィンドウガラスの外側に向けて焦点合わせされている。
【０００４】
さらに、車両周囲の記録にも車両ウィンドウガラスのウィンドウガラス状態の捕捉にも適したカメラ装置が知られている。この種のカメラ装置はDE 10 2004 015 040 A1に開示されている。このカメラ装置にはカメラと放射源が含まれている。この場合、カメラは画像を記録するための画像センサを有しており、この画像センサによって、車両周囲から発せられた第１の光放射を捕捉することができ、放射源によって第２の光放射が形成され、画像センサによりこの放射が捕捉される。画像センサにより捕捉される第２の光放射はウィンドウガラスの状態に左右され、たとえば雨滴によるウィンドウガラスの濡れに依存する。このような依存性を作り出すために、放射源から送出される第２の光放射が車両ウィンドウガラスの内側に以下のように入射される。すなわち、車両ウィンドウガラスが濡れていない状態では第２の放射が１回または複数回全反射し、その後、この放射の一部分がカメラに入射するようにされる。車両ウィンドウガラスの表面が濡れることにより全反射が少なくなり、つまり画像センサにより捕捉可能な第２の放射の強度が減少する。車両ウィンドウガラスの濡れ具合を求めるためにこの減少の測定を利用することができる。
【０００５】
DE 10 2004 015 040 A1によれば、画像センサに当射する第２の光放射のビーム束が以下のように成形される。すなわち、画像センサにおけるセンサ面のごく小さな部分領域だけが第２の光放射によって照射されるよう成形される。ウィンドウガラスの状態を判定するために、この部分領域により捕捉された画像データが用いられる。画像センサにおけるセンサ面の残りの領域は車両周囲の記録に用いられる。第２の光放射によって照射可能な画像センサの部分領域は、車両周囲からの第１の光放射が阻止され、この部分領域には当射できないよう、絞りによって覆われる。この種のカメラ装置は、車両周囲を記録するために設けられているセンサ面の部分領域に第２の放射が照射されないよう、第２の光放射を正確に導かなければならない。さらに画像センサにおいて、車両周囲の記録のためにつまり第１の光放射のために利用可能なセンサ面の割合が減少する。しかも絞りはカメラ装置のための付加的な部材である。
【０００６】
発明の開示
本発明によれば、車両周囲を記録するためのカメラ装置および方法において、車両ウィンドウガラスのウィンドウガラス状態も判定することができる。この場合、カメラは画像センサを有しており、この画像センサのセンサ面は、第１の光放射も第２の光放射も捕捉する少なくとも１つの第１の部分領域を有している。
【０００７】
センサ面の第１の部分領域により、車両周囲を第１の光放射による露光によって捕捉することができる。第２の光放射がオーバラップすることにより生じる妨害は、露光を時間的にずらすことによって回避することができる。したがって第２の部分領域を第２の光放射により露光することによって生じる画像データを、ウィンドウガラス状態を求めるために評価することができる。この場合、第２の光放射により露光された第２の部分領域を、少なくとも部分的に第１の光放射によって付加的に露光することができる。第１の部分領域と第２の部分領域の露光を時間的にずらすことによって、たとえば第１の光放射がオーバラップしていてもウィンドウガラス状態を高い信頼性で求めることのできる十分高い強度で、第２の部分領域を照射することができる。
【０００８】
第２の部分領域を第１の光放射から保護し第２の光放射だけを透過させる絞りあるいは同様の手段は、本発明によれば不要である。さらに、第２の光放射が実質的にセンサ面の第２の部分領域だけに当射するよう第２の光放射を案内する必要もない。
【０００９】
センサ面の少なくとも部分領域たとえばセンサ面全体を、第１の光放射を捕捉するためにも第２の光放射を捕捉するためにも利用することができる。すなわちセンサ面を成す個々のセンサを、オーバラップしている第１の光放射と第２の光放射とによって露光することができる。絞りは不要であるし、第２の光放射のビームを正確に案内する必要もないので、カメラ装置の簡単な構造形態を実現することができる。
【００１０】
センサ面を成す複数の別個のユニットによって画像センサを構成することができる。ただし、画像センサを単一の画像センサユニットとするのが有利である。
【００１１】
第２の光放射により第１の部分領域が露光されるのを、露光期間中は放射源を作動停止しておくことによって回避することができるし、あるいはたとえば迂回させたり阻止したりすることによって、第２の光放射が第１の部分領域に当射するのが回避される。
【００１２】
第２の光放射を発生させるための放射源として、有利にはＬＥＤまたはレーザが考慮の対象となる。カメラは有利には遠距離に合わせて調節されている。
【００１３】
したがって本発明によれば、周期的に各画像記録サイクルにおいて、センサ面の少なくとも部分領域が第２の光放射によって露光される。他方、本発明によればこの実施形態に対する代案として、あるいはこの実施形態に加えて、周期的にすなわちｎ番目ごとに画像記録サイクル各々において、センサ面の少なくとも部分領域が第２の光放射によって露光されるように構成することもできる。
【００１４】
このように構成することによって、２つのｎ番目の画像記録サイクルの間は部分領域あるいは画像センサのセンサ面全体を、第２の光放射が存在しない状態で第１の光放射によって露光することができる。それらの画像記録サイクルにおいて捕捉された画像データを、車両周囲の記録に用いることができる。ｎ番目の画像記録サイクルによって、第２の光照射により露光された部分領域（たとえばこれをセンサ面全体としてもよい）の画像データを、ウィンドウガラス状態の判定に用いることができるようになる。このようにして、車両周囲の画像記録に対し第２の光放射の影響が生じるのを回避することができる。
【００１５】
このようにすれば、ｎ番目の画像記録サイクル中、第２の光放射によって露光された部分領域あるいはセンサ面全体を、さらに少なくとも部分的に第１の光放射によって露光することもできる。たとえば第２の光放射の強度を十分なものとすることにより、第２の光放射とオーバラップする放射たとえば第１の放射が、ウィンドウガラス状態の判定に実質的な影響を及ぼす可能性がない。
【００１６】
さらにこの実施形態の場合も、第１の光放射から画像センサの部分領域を保護する絞りは不要であり、さらに第２の光放射のビームを正確に案内する必要もない。殊に、画像センサにおけるセンサ面の部分領域を、車両周囲記録のために第１の光放射を捕捉するためにも利用できるし、ウィンドウガラス状態検出のために第２の光放射を捕捉するためにも利用できる。
【００１７】
本発明によれば、画像センサの１つの画像記録サイクル中、センサ面における第１の部分領域と第２の部分領域を互いに時間的にずらして露光することができる。その際、第１の部分領域は第２の光放射が存在しない状態で第１の光放射によって露光され、第２の部分領域は第１の光放射と第２の光放射によって露光される。その際、これらの部分領域の大きさと長さを画像記録サイクルごとに新たに設定してもよく、たとえばそのつど移動させてもよい。
【００１８】
ウィンドウガラス状態を求めるためのこれら２つの実施形態によれば、車両周囲を検出するために捕捉される第１の光放射に、車両周囲の捕捉に妨害を及ぼす可能性のある第２の光放射がオーバラップしてしまうのが回避される。これによって第２の光放射を、第１の光放射がオーバラップしていてもウィンドウガラス状態を求めることのできるような強度で送出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】車両のウィンドウガラスを本発明によるカメラ装置の１つの実施形態による概略部分とともに示す図
【図２】カメラ装置の第１の断面図
【図３】カメラ装置の第２の断面図
【図４】画像センサの露光開始と露光終了ならびにカメラ装置における放射源の作動および作動停止を時間の経過とともに示す３つのダイアグラム
【図５】画像センサのセンサ面を略示した平面図
【図６】ウィンドウガラス状態を判定するための第１のフロー図
【図７】画像センサの露光ならびにカメラ装置における放射源のオン／オフを時間の経過とともに示す２つのダイアグラム
【図８】ウィンドウガラス状態を判定するための第２のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図中、同じ部材または互いに対応する部材には同じ参照符号または対応する参照符号が付されている。
【００２１】
図１〜図３ならびに図５には、車両周囲の記録と、車両ウィンドウガラス１ここではフロントガラスのウィンドウガラス状態の判定のための、本発明によるカメラ装置の１つの実施形態が示されている。図２には、図１においてカットラインＡ〜Ａ′で示された断面が示されており、図３にはカットラインＢ〜Ｂ′で示された断面が示されている。
【００２２】
カメラ装置はカメラ２と放射源３を有している。カメラ２は画像を記録するための画像センサ４を有しており、この画像センサによって、車両周囲から発せられる第１の光放射６を捕捉することができる。放射源３によって第２の光放射７を発生させることができ、この第２の光放射７の一部分も画像センサ４によって捕捉することができる。その際、画像センサ４によって捕捉された第２の光放射７の一部分はウィンドウ１のウィンドウガラスの状態に依存し、たとえばウィンドウ１が雨滴によって濡れることに左右される。画像センサ４はセンサ面１０を有しており、センサ面１０の少なくとも１つの部分領域によって、第１の光放射６も第２の光放射７もいっしょに捕捉することができる。このカメラ装置は、部分領域またはセンサ面１０全体で捕捉される第２の光放射７を利用することで、ウィンドウ１のウィンドウガラス状態を判定することができるように構成されている。
【００２３】
カメラ２はビデオカメラである。画像センサ４は半導体ベースの画像センサであり、ここではＣＭＯＳ画像センサである。択一的にたとえばＣＣＤ画像センサを利用することもできる。画像センサ４のセンサ面１０は画素ないしはピクセルを成す多数のセンサ１１を有しており、これらのセンサはマトリックス状に行と列で配置されている。放射源３はＬＥＤを有している。この代わりとして、放射源３のためにレーザを用いることができる。ＬＥＤを制御するために放射源３は第１の制御ユニット１５を有している。画像センサ４は制御のために第２の制御ユニット１６を有している。さらにカメラ２はカメラ光学系１９を有しており、これはここではレンズ１９として描かれている。
【００２４】
カメラ２は車両内部空間においてウィンドウガラス１の後方で車両バックミラーの高さに配置されており、この場合、第１の光放射６がウィンドウガラス１を通って入射し画像センサ４に当射可能となるように配置されている。カメラ２の捕捉領域におけるこの入射領域１８は台形である（図１参照）。
【００２５】
画像センサ４によって捕捉される前に、第２の光放射７を部分的にウィンドウガラス１の内部を通して案内させることができる。第１の結合部材１３を介して、放射源３から発せされた第２の放射７が以下のように所定の角度でウィンドウガラス１の内部に入射される。すなわち第２の光放射７が、ウィンドウガラス１のうち外側に位置する表面１２と車両内部空間に向いた表面１２′とにおいて、ウィンドウガラスと空気との境界を移行するときに全反射されるよう入射される。このようにして入射された第２の光放射７は、カメラ２の視円錐を水平方向に通過する。第２の結合部材１４を介して、表面１２，１２′において何度も反射させられた第２の光放射の一部分がウィンドウガラス１から出射され、第２の光放射７が画像センサ４によって捕捉できるようカメラ２に入射される。
【００２６】
第１の結合部材１３と第２の結合部材１４はそれぞれ１つのプリズムによって形成され、これらの結合部材はウィンドウガラス１の内側表面１２′に配置されている。これに対する代案として、この機能のために別の光学部材たとえば回折部材を使用することもできる。第２の光放射７をウィンドウガラス１の内部を通して水平方向に案内することによって、カメラ装置においてそのために必要とされるコンポーネントをたとえばバックミラー後方に配置することができるという利点が得られ、これによってスペースが節約され、この種のカメラ装置が妨害作用をほとんど及ぼされなくなる。
【００２７】
殊に車両ウィンドウガラス１の外側表面１２における変化たとえば表面１２が水滴によって濡れたことによる変化により全反射が減少し、画像センサ４により捕捉される第２の光放射７の部分の強度が減少する。ウィンドウガラス１の表面１２，１２′においてたとえば擦り傷が付いた結果として第２の光放射７が散乱することによっても、画像センサ４のところで第２の光放射７の強度低下が生じ、および／または強度分布の変化が生じる。
【００２８】
さらにカメラ装置７は評価ユニット１７を有している。評価ユニット１７はデータ伝送ラインを介して、放射源３の第１の制御ユニット１５ならびに画像センサ４の第２の制御ユニット１６と接続されている。評価ユニット１７は、画像センサ４により捕捉された画像データを評価する役割を担っており、ここでは車両周囲の記録とウィンドウガラス１のウィンドウガラス状態を判定する役割を担っている。放射源３および画像センサ４との接続によって評価ユニット１７は、適切な時点で放射源３と画像センサ４を制御することができ、あとで詳しく説明するようにＬＥＤを作動したり作動停止したりすることができる。評価ユニット１７をさらに別のコンポーネントと接続することができ、たとえば車両支援システムのコンポーネントと接続することができる。
【００２９】
車両周囲の記録と車両ウィンドウガラス１のウィンドウガラス状態検出のための本発明による第１の方法の１つの実施形態によれば（図４および図５参照）、画像センサ４の１つの画像記録サイクル２０において、画像センサ４のセンサ面１０における第１の部分領域８と第２の部分領域９が時間的に互いにずらされて露光される。この場合、第１の部分領域８は第２の光放射７が存在しない状態で露光され、第２の部分領域９は第２の光放射７によって露光される。第１の部分領域８と第２の部分領域９の露光を時間的にずらすことは、ｘ−ｙ番目の画素の露光が終了したときにｘ番目の画素１１の露光が行われることによって達成される。
【００３０】
この実施例によれば、第１のアドレスポインタが行ごとにセンサ面１０の最初の行からセンサ面１０の最後の行に至るまで、すべてのセンサないしは画素１１をアドレッシングしていく。第１のアドレスポインタが１つの画素に達すると、この画素１１の露光がスタートする。第２のアドレスポインタは、間隔ｙをおいて第１のアドレスポインタの後を追う。センサ１１が第２のアドレスポインタによってアドレッシングされると、先行する第１のアドレスポインタによりもともとスタートしていた露光が中止される。たとえばアドレスポインタがセンサ面１０をアドレッシングする速度と間隔ｙとによって、個々のセンサ１１の露光時間を定めることができる。この方式は「ロールシャッタ Rolling Shutter」方式とも呼ばれる。
【００３１】
図４には３つのダイアグラムが示されている。第１のダイアグラム３０には、センサ面１０の個々の画素１１の露光開始Ｉが時間軸上に示されている。第２のダイアグラム３１には、放射源の状態が時間軸上に示されている。第３のダイアグラム３２には、センサ面１０における個々の画素１１の露光終了Ａが時間軸上で示されている。
【００３２】
ｚ番目の画像を記録するために、１つの画像記録サイクル２０においてセンサ面１０の露光がスタートする。この場合、センサ面１０の露光は、上述のように「ロールシャッタ」方式に従い行われる。個々のセンサ１１の露光をスタートさせる第１のアドレスポインタが、放射源３が作動停止されている状態においてセンサ面１０の９５％有利にはセンサ面１０の９７．５％をアドレッシングしてしまうと、センサ面１０の残りの部分をアドレッシングするために放射源３が作動され、第２の光放射７がセンサ面１０に当射される。第１のアドレスポインタがセンサ面１０全体をアドレッシングすると（これは１つの画像記録サイクル２０の終了を意味する）、放射源３はスイッチオフされる。第２のアドレスポインタは、露光時間２２に対応する間隔をおいて第１のアドレスポインタの後を追う（第３のダイアグラム３２参照）。個々のセンサ１１各々が露光される露光時間２２はここでは、放射源３３が作動される期間と一致している。
【００３３】
ｗ個の画像記録サイクル２０のシーケンスの後（ここではｗ＝２５）、較正サイクル２１が続く。較正サイクル２１が画像記録サイクル２０と異なる点は、センサ面１０全体をアドレッシングするために第１のアドレスポインタが必要とする期間全体にわたり放射源３が作動されていることである。
【００３４】
すべての期間において、車両周囲から発せられる第１の光放射６がセンサ面１０全体に当射される。放射源３が作動されている期間中はこれに加えて第２の光放射７もセンサ面１０に当射される。センサ面１０における個々のセンサ１１の露光を時間的にずらすことによって、センサ面１０全体が第１の光放射６によって露光されるけれども、画像センサ４におけるセンサ面１０全体の最大で１０％有利には最大で５％に対応するセンサ面１０の部分領域９だけは、第２の光放射７によって露光されるようになる。第２の光放射７が存在しない状態で第１の光放射６によって露光されるセンサ面１０の領域によって第１の部分領域８が形成され、第１の光放射と第２の光放射によって露光されるセンサ面１０の他の部分領域によって第２の部分領域９が形成される。
【００３５】
画像記録サイクル２０または較正サイクル２１が終わるたびに、センサ面１０により捕捉された画像データがステップ３３（図６参照）において評価ユニット１７によって読み出される。ウィンドウガラス状態を判定するために、第２の部分領域９の画像データが第２のステップ３４においてマスクによりマスキングされる。マスクの機能は、ウィンドウガラス状態の判定を劣化させる可能性のある妨害個所たとえば擦り傷の影響を抑えることである。特定の画像データを第２の部分領域９から完全にマスキングすること以外に、この種のデータを部分的に抑圧することもできる。第３のステップ３５において、マスキングにより準備処理された画像データが基準値と比較される。たとえば濡れていないウィンドウガラス１の状態を基準値が表すようにすることができる。測定された画像データと基準値との差によって、ウィンドウガラス状態を判定することができる。基準値をまえもって与えられた値とすることもできるし、事前に記録された画像データによって形成されたものとしてもよい。たとえばウィンドウガラス１が雨滴によって濡れているとき、ワイパが通過した直後に画像記録サイクル２０において画像センサ４により記録された画像データによって、基準値を形成することができる。この基準値とワイパ通過直前に記録された画像データとの比較によって、ウィンドウガラス１が雨滴で濡れていると判定することができる。比較的長い期間にわたりこのような基準値の平均値を形成することによって、ウィンドウガラス状態の持続的な変化を求めることができ、そのような持続的な変化はたとえば擦り傷、汚れ、氷あるいは霜などによって引き起こされる可能性がある。そしてこのような基準値によって、上述のように画像データをマスキングするためのマスクのベースを形成することもできる。
【００３６】
やはり第２の部分領域９によって捕捉される第１の光放射がウィンドウガラス状態の評価にあたり大きな影響を及ぼさないよう、十分な強度で光放射が発せられる。
【００３７】
同様に、センサ面１０全体が第２の光放射で露光される較正サイクル２１において得られる画像データによって、ウィンドウガラス状態を求めることができる。
【００３８】
第１の部分領域８および／または第２の部分領域９の長さおよび／または大きさを変えることができる。たとえば、第２の部分領域９をセンサ面１０上で移動させることができる。それに応じて第１の部分領域８も変化する。このような移動は、画像記録サイクル２０ごとにそれぞれ異なる時間的なずれを伴って放射源３を作動させることによって達成することができる。このようにすれば、第２の部分領域９がセンサ面１０の面全体のうち一部分であるにもかかわらず、やはり時間的にずらせば、第２の光放射７を捕捉するためにセンサ面１０全体を利用することができる。１つの画像記録サイクル２０において放射源３が作動されている期間を変えることによって、第２の光放射７により露光されるセンサ面１０の第２の部分領域９の大きさを、画像記録サイクル２０ごとに変えることができる。
【００３９】
本発明による方法の択一的な実施形態によれば、画像記録サイクル２０ごとではなく、ｎ番目の画像記録サイクルごとに周期的に、第２の部分領域９が第２の光放射によって露光される。ここでＮは１０以上であるとよく、３０〜５０の範囲にあるのが殊に有利である。
【００４０】
車両周囲の記録と車両ウィンドウガラス１のウィンドウガラス状態判定のための本発明による第２の方法に関する１つの実施形態によれば（図７および図８参照）、画像センサ４の１つの画像記録サイクルにおいて画像センサのセンサ面１０が露光される。この場合、ｎ番目の画像記録サイクル４０′ごとに周期的に、センサ面１０の少なくとも１つの部分領域ここではセンサ面１０全体が、第２の光放射７により露光される。
【００４１】
図７には、センサ面１０の露光Ｉを時間軸上に描いた第１のダイアグラム４１と、放射源３の状態ｓここでは作動停止と作動を時間軸上に描いた第２のダイアグラム４２が示されている。第１のダイアグラム４１に描かれているように１つの画像サイクルは、センサ面１０全体が露光されると終了する。ｎ番目の画像記録サイクル４０′ごとに（ここではｎ＝４０）、放射源３がセンサ面１０の露光期間全体にわたり作動され、その結果、センサ面１０が第２の光放射によって露光される。その後、ｘ個の別の画像記録サイクル４０″が続く。ここでｘ≧１が適用され、ｘが２〜７の範囲にあると有利であり、これらの画像記録サイクル中、放射源３が作動されたままとなる。ついで放射源３が作動停止され、その後、ｎ−ｘ−１個の画像記録サイクルが続き、これらの画像記録サイクル中、第２の光放射７はセンサ面１０には当射しない。第２の光放射７とともに、車両周囲から発せられる第１の光放射６もセンサ面１０全体に一貫して当射し、これにより画像記録サイクル４０，４０′，４０″の各々において、場合によっては第２の光放射７に加えて第１の光放射６によってもセンサ面１０が露光される。
【００４２】
評価ユニット１７は、画像記録サイクル４０，４０′，４０″においてセンサ面１０により捕捉された画像データを読み出す。センサ面１０が第２の光放射７により露光された期間である画像記録サイクル４０′，４０″の画像データは、ウィンドウガラス１のウィンドウガラス状態の判定に用いられる。第２の光放射７が存在しない状態で露光された画像記録サイクルの画像データによって、妨害となる第２の光放射７の重畳を伴わずに車両周囲が再現される。これらの画像データも評価ユニット１７において引き続き処理することができるし、あるいは車両支援機能という枠において別のコンポーネントへ転送することができる。
【００４３】
ウィンドウガラス状態を判定するために第１のステップ５０において（図８参照）、画像記録サイクル４０′，４０″中に第２の光放射により露光されながら記録されたセンサ面１０の画像データが、評価ユニット１７により読み出される。第２のステップ５１において、画像データがマスクによりマスキングされる。このマスキングの目的は、評価にあたりたとえばウィンドウガラス１における擦り傷、汚れまたはその他の妨害個所によって発生する可能性のあるような不適切な画像データをマスキングすることである。オプションとしてこの種のマスキングを省くこともできる。第３のステップ５２において、放射源３が作動され続けられる期間であるｎ番目の画像記録サイクル４０′とｘ個の後続の画像記録サイクル４０″の画像データから、平均値が形成される。このように平均値を形成する目的は殊に、ノイズの抑圧である。
【００４４】
第４のステップ５３において、このようにしてマスキングされ平均化された画像データが基準値と比較される。基準値との偏差によってウィンドウガラス状態の変化が伝えられる。基準値を事前に定められた値によって形成することもできるし、あるいは事前に画像センサ４により記録された画像データによって形成することもできる。たとえばウィンドウガラス１が雨滴によって濡れているとき、ワイパが通過した直後に画像記録サイクル４０′，４０″において画像センサ４により記録された画像データによって、基準値を形成することができる。この基準値とワイパ通過直前に記録された画像データとの比較によって、ウィンドウガラス１が雨滴で濡れていると判定することができる。比較的長い期間にわたりこのような基準値の平均値を形成することによって、ウィンドウガラス状態の持続的な変化を求めることができ、そのような持続的な変化はたとえば擦り傷、汚れ、氷あるいは霜などによって引き起こされる可能性がある。そしてこのような基準値によって、上述のように画像データをマスキングするためのマスクのベースを形成することもできる。
【００４５】
画像記録サイクル４０′，４０″中に得られた画像データは、第２の光放射による露光のほか第１の光放射６による露光も再現している。ウィンドウガラス状態を判定するために第１の光放射６を抑圧する目的で、第２の光放射７の強度が適切な大きさで調整される。車両周囲を捕捉するためにこのことは問題にはならない。なぜならば車両周囲の捕捉は画像記録サイクル４０において行われるからであり、この画像記録サイクル中、放射源３は作動されておらず、つまり画像センサ４は第２の光放射７によっては露光されない。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月25日(2011.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ウィンドウガラス（１）を通して車両周囲を捕捉するカメラ装置において、
画像を記録する画像センサ（４）を備えたカメラ（２）が設けられており、
前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）により、車両周囲から発せられた第１の光放射（６）が捕捉され、
第２の光放射（７）を送出する放射源（３）が設けられており、
送出された該第２の光放射（７）の少なくとも一部分が前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）により捕捉され、該センサ面（１０）により捕捉された前記第２の光放射（７）の部分は、前記車両ウィンドウガラス（１）のウィンドウガラス状態に依存し、
前記センサ面（１０）の少なくとも１つの部分領域（８，９）により、前記第１の光放射（６）も前記第２の光放射（７）もいっしょに捕捉されることを特徴とする、
カメラ装置。
【請求項２】
少なくとも１つの画像記録サイクル（２０；４０，４０′，４０″）において、前記センサ面（１０）の部分領域（８，９）が前記第１の光放射（６）により前記第２の光放射（７）が存在しない状態で露光され、該露光に対し時間的にずらされて、前記センサ面（１０）の少なくとも１つの部分領域（８，９）が前記第１の光放射（６）と前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記画像記録サイクル（２０）において前記センサ面（１０）の第１の部分領域（８）と第２の部分領域（９）が形成されており、該部分領域（８，９）は互いに時間的にずらされて露光され、前記第１の部分領域（８）は前記第２の光放射（７）が存在しない状態で露光され、前記第２の部分領域（９）は前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項２記載のカメラ装置。
【請求項４】
１つの画像記録サイクル（２０）中および／または１つの画像記録サイクル（２０）後、前記センサ面（１０）の第１の部分領域（８）および第２の部分領域（９）により捕捉された画像データが読み出され、前記第２の部分領域（９）の画像データがウィンドウガラス状態判定のために評価される、請求項１から３のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項５】
１つの画像記録サイクル（２０）に時間的に続く較正サイクル（２１）において前記第１の部分領域（８）と前記第２の部分領域（９）が前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項１から４のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記第２の光放射（７）は少なくとも前記画像センサ（４）による捕捉前に部分的に前記車両ウィンドウガラス（１）の内部を通って案内され、該車両ウィンドウガラス（１）の表面（１２）において少なくとも１回反射される、請求項１から５のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項７】
ウィンドウガラスの内側に、第１の光学素子（１３）と第２の光学素子（１４）が設けられており、前記第１の光学素子（１３）によって、前記放射源（３）から発せられた前記第２の光放射（７）が前記ウィンドウガラス（１）内へ導かれ、前記第２の光学素子（１４）によって、ウィンドウガラス内の第２の光放射（７）が、ウィンドウガラスから取り出され、かつカメラ（２）の画像センサ（４）へ導かれる、請求項６記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記第２の部分領域（９）は前記画像センサ（４）におけるセンサ面（１０）全体の最大で１０％に相応する、請求項３記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記センサ面（１０）により捕捉された前記第２の光放射（７）の部分は、液体による前記車両ウィンドウガラス（１）の濡れ、および／または前記車両ウィンドウガラス（１）における擦り傷および／または凹部に依存している、請求項８記載のカメラ装置。
【請求項１０】
前記放射源（３）を制御する第１の制御ユニット（１５）と、前記画像センサ（４）を制御する第２の制御ユニット（１６）と、前記画像センサ（４）により記録された画像データを評価する評価ユニット（１７）が設けられている、請求項１から９のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項１１】
車両周囲を捕捉する方法において、
画像センサ（４）により、車両周囲から発せられる第１の光放射（６）が捕捉され、
放射源（３）により第２の光放射（７）が発せられ、該第２の光放射（７）は車両ウィンドウガラス（１）を通して案内され、
前記画像センサ（４）により、前記第２の光放射（７）のうちウィンドウガラス状態に依存する部分が捕捉され、
前記画像センサ（４）の少なくとも１つの画像記録サイクル（２０）において、前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）における少なくとも１つの部分領域（８，９）が前記第１の光放射（６）と前記第２の光放射（７）により露光され、
該部分領域（８，９）により捕捉された第１および第２の光放射（６，７）を用いてウィンドウガラス状態が求められることを特徴とする、
車両周囲を捕捉する方法。
【請求項１２】
前記画像センサ（４）のセンサ面（１０）は第１の部分領域（８）と第２の部分領域（９）を有しており、該第１と第２の部分領域（８，９）は互いに時間的にずらされて露光されまたは読み出され、前記第１の部分領域（８）は、前記第２の光放射（７）が存在しない状態で露光され、前記第２の部分領域（９）は、前記第２の光放射（７）と少なくとも部分的に前記第１の光放射（６）とにより露光される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
１つの画像記録サイクル（２０）中および／または１つの画像記録サイクル（２０）後、前記センサ面（１０）の第１の部分領域（８）および第２の部分領域（９）により捕捉された画像データが読み出され、前記第２の部分領域（９）の画像データがウィンドウガラス状態判定のために評価される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
１つの画像記録サイクル（２０）に時間的に続く較正サイクル（２１）において前記第１の部分領域（８）と前記第２の部分領域（９）が前記第２の光放射（７）によって露光される、請求項１１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記ウィンドウガラス状態を求めるために、前記第１の部分領域（８）と前記第２の部分領域（９）の画像データが基準値と比較され、該画像データと基準値との比較に基づき、前記第２の部分領域（９）の画像データのためにマスクが作成され、該第２の部分領域（９）の画像データがウィンドウガラス状態を求める前に前記マスクによりマスキングされる、請求項１１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
後続の別の画像記録サイクル（２０）のために、前記第１の部分領域（８）および／または前記第２の部分領域（９）の位置および／または大きさが変えられる、請求項１１から１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
周期的にｎ番目の画像記録サイクル（４０′）毎に、１〜ｎ番目の画像データの平均値を求める、ただしｎ≧２である、請求項１１から１６のいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
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