JPH11310096A - 車両用撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイパーの作動中であっても、ワイパーの動
作と特別な同期を取ることもなく、画像処理が可能な画
像データを周期的なタイミングでしかもカメラ１台で取
得することが可能な撮像装置を提供すること。 【解決手段】車両室内に設置されたＣＣＤカメラで車両
前方の環境をウインドシールド越しに撮像する。このと
き、ワイパーが作動され、ワイパーの像がＣＣＤカメラ
に写るようになっても、ＣＣＤカメラの露光時間を長く
設定することにより、ワイパーの像を透過して車両前方
の環境が見えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両室内から車両
の外部環境を撮像する車両用撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用撮像装置として、例えば、
特開平５−２９４１９３号公報の装置がある。この装置
によれば、車両の一部に設けた物体検知手段により、車
両のウィンドシールドを介して前方車両の物体情報を検
知する際、車両のウィンドシールドの表面をクリーニン
グするワイパーの駆動状態を検知するワイパー駆動検知
手段からの信号に基づいて、物体検知手段の動作を制御
している。

【０００３】また、特開平８−７２６４１号公報の装置
によれば、車両の前方を撮像する撮像手段と、この撮像
手段の駆動を制御して当該撮像手段が出力する画像信号
をデータ処理する画像処理手段とを備えている。さらに
画像処理手段がワイパーモータからの自動停止信号を受
信する自動停止信号受信部と、自動停止信号を受信した
ときからの経過時間を計測する経過時間計測部と、ワイ
パーモータが駆動しているワイパーの動作に応じた時間
内であるときには画像信号の取込を禁止する撮像制御部
を備えることで、ワイパーの影響を除去している。

【０００４】また、特開平９−２８６２７９号公報の装
置によれば、撮像装置はウィンドシールドのワイパーに
払拭される領域を介して車外を撮影するように装着され
ており、ワイパーが作動しているときにはワイパーによ
る払拭直後に撮影された映像を優先的に利用するように
している。

【０００５】また、特開平７−８１４５８号公報の装置
によれば、雨天時等においてワイパーを作動する際、タ
イミング制御部は、ワイパーコントローラからワイパー
の作動モード信号及びワイパーが所定の開始位置に停止
していることを表す停止信号を入力すると、カメラ及び
画像処理部に画像取込指令信号を出力するとともに、こ
れよりワイパーの各動作モードに固有の遅延時間だけ経
過した後に、ワイパーコントローラにワイパ一の起動指
令信号を出力する。その結果ワイパーはカメラの撮像中
にその視界を横切ることなく動作するというものであ
る。

【０００６】また、特開平７−２８０５６１号公報の装
置によれば、車室内に設置され、ウインドシールドを通
して異なる２つの視点より外部の画像を取り込み、立体
視によって車外の物体の距離算出を行う車両用距離測定
装置に、同時に取り込んだ各２つの画像について輝度値
の総和である総和輝度を求める総和形成手段と、２つの
総和輝度の差である総和輝度差を求める差形成手段とが
設けられる。総和輝度差を入力する比較手段は総和輝度
差と２つの画像間に明るさの相違があることを示す基準
値とを比較し明るさの相違の有無を判断する。明るさの
相違ありとの判断毎に、ゲート手段は距離算出の処理を
停止するために、２つの画像の出力を無効とすること
で、ワイパーの影響を除去している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の車両用撮像装置にあっては、以下のような問題
点があった。すなわち、特開平５−２９４１９３号公報
や、特開平８−７２６４１号公報、特開平９−２８６２
７９号公報の装置では、撮像部からの画像が周期的に画
像処理部に送られなくなるために、画像処理結果の時間
微分を情報として用いる場合に、精度が低下することに
なる。また、特開平７−８１４５８号公報の装置では、
撮像部とワイパーが払拭する部分との位置関係が異なる
と制御タイミングも異なるので、車種の異なる複数の車
両に適用する場合、車種ごとに制御タイミングの調整を
行う必要がある。また、特開平７−２８０５６１号公報
の装置では、２つ以上の複数の撮像部を用いているの
で、１つの撮像部しか持たないシステムには適用できな
い。

【０００８】本発明の目的は、ワイパーの作動中であっ
ても、ワイパーの動作と特別な同期を取ることもなく、
画像処理が可能な画像データを周期的なタイミングでし
かもカメラ１台で取得することが可能な撮像装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】実施の形態を示す図１お
よび図３を使用して、括弧内にその対応する要素の符号
をつけて本発明を以下に説明する。上記目的を達成する
ために、請求項１の車両用撮像装置は、車両室内よりウ
インドウガラス（１１０）を通して車両外部の環境を撮
像する撮像部（１０１）と、ウインドウガラス（１１
０）に設けられ作動中に撮像部（１０１）の視野（１１
１）を横切るワイパー（１０７）の作動状態を検知する
ワイパー作動状態検知部（１０３）と、ワイパー作動状
態検知部（１０３）が該ワイパー（１０７）が作動中で
あることを検知しているとき、該ワイパー（１０７）の
像が撮像部（１０１）に撮像される場合に、該ワイパー
（１０７）の像を透過して車両外部の環境が撮像できる
ようになる程度に撮像部（１０１）の露光時間を設定す
る撮像制御部（１０３、１０５）とを備えるようにした
ものである。請求項２の発明は、請求項１記載の車両用
撮像装置において、ワイパー作動状態検知部（１０３）
をさらに該ワイパー（１０７）の作動速度を検知するよ
うにし、撮像制御部（１０３、１０５）を、ワイパー作
動状態検知部（１０３）により検知された該ワイパー
（１０７）の作動速度に対応して露光時間を設定するよ
うにしたものである。請求項３の発明は、請求項１また
は２記載の車両用撮像装置において、撮像制御部（１０
３、１０４、１０５、１０６）を、露光時間とともに、
絞りと利得のうち少なくとも一つの値を調整して撮像部
（１０１）により撮像する画像を適正な明度に設定する
ようにしたものである。

【００１０】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、分かりやすく説明するため実施の形態の図と対応
づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定される
ものではない。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、次のような効果を奏する。請求項１の発明に
よれば、ワイパーが作動中であることを検知していると
き、ワイパーの像が撮像部に撮像される場合に、ワイパ
ーの像を透過して車両外部の環境が撮像できる程度にな
るように露光時間を設定しているので、ワイパーの動作
と特別な同期を取ることもなく、簡単な構成で、画像処
理が可能な画像データを周期的なタイミングで取得する
ことが可能である。また、このような構成にしているの
で、車種が異なっても同じ撮像装置を使用することがで
きる。さらに、カメラも１台で済む。請求項２の発明に
よれば、ワイパーの作動速度に対応して、ワイパーの像
を透過して車両外部の環境が撮像できる露光時間を設定
しているので、請求項１と同様な効果を得るとともに、
不必要に露光時間を長くすることもなくより精度の高い
画像データを取得することが可能である。請求項３の発
明によれば、露光時間を長く設定するとともに、絞りと
利得のうち少なくとも一つを調整して明度を適正なもの
にしているので、請求項１の効果を得ながら適正な明度
の画像データを取得することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】−第１の実施形態− 図１は、本発明の撮像装置の第１の実施の形態の構成図
である。車両前方の走行風景を撮影（撮像）するＣＣＤ
カメラ１０１と、ＣＣＤカメラ１０１からの画像を処理
する画像処理装置１０２と、画像処理装置１０２の処理
結果に基づいてＣＣＤカメラ１０１の絞り、露光時間、
利得を制御する信号を算出するカメラコントローラ１０
３と、ＣＣＤカメラ１０１の絞りを制御する絞り制御部
１０４と、ＣＣＤカメラ１０１の露光時間を制御する露
光時間制御部１０５と、ＣＣＤカメラ１０１の利得を制
御する利得制御部１０６と、ＣＣＤカメラ１０１の視野
内のウィンドシールドに付着する雨滴等を払拭するため
のワイパー１０７と、ワイパー１０７を作動させるワイ
パーモータ１０８と、車両のドライバーがワイパー１０
７の動作を制御するためのワイパースイッチ１０９とに
より構成される。カメラコントローラ１０３は、マイク
ロプロセッサおよび周辺回路より構成される。

【００１３】次に、動作を説明する。図２は、カメラコ
ントローラ１０３における処理の流れを示すフローチャ
ートである。ステップＳ２０１において、ドライバーの
操作もしくは車両のイグニッションキーのＯＮによりシ
ステムが作動を開始する。ステップＳ２０２では、ワイ
パースイッチ１０９の出力よりワイパー１０７が作動中
であるかどうかを判断する。カメラコントローラ１０３
では、マイクロプロセッサのＩ／Ｏポートの一部をワイ
パースイッチ１０９の状態が検出できる検知部として割
り当てている。ワイパー１０７が作動中でないと判断さ
れた場合は、ステップＳ２０３に進み、画像処理装置１
０２の処理結果より画面の明度が最適になるように、Ｃ
ＣＤカメラ１０１の絞り・露光時間・利得を制御（設
定）する。その後ステップＳ２０２に戻り処理を繰り返
す。

【００１４】ステップＳ２０２においてワイパー１０７
が作動中であると判断された場合は、ステップＳ２０４
に進む。ステップＳ２０４では、画像処理装置１０２の
処理結果より、画面の明度が最適になり且つ露光時間が
所定の時間以上になるようなＣＣＤカメラ１０１の絞り
・露光時間・利得のそれぞれの値を演算する。ステップ
Ｓ２０５では、演算された値が適正な値かどうかを判断
する。適正な値と判断された場合には、ステップＳ２０
６に進み、演算された絞り・露光時間・利得の値を設定
すべく、絞り制御部１０４と、露光時間制御部１０５
と、利得制御部１０６を制御する。ステップＳ２０５
で、適正な値でないと判断された場合には、ステップＳ
２０７に進み警告を発し、次にステップＳ２０６に進
み、とりあえずＣＣＤカメラ１０１の絞り・露光時間・
利得を演算された値に制御（設定）する。ステップＳ２
０６の処理の後、ステップＳ２０２に戻り処理を繰り返
す。

【００１５】ステップＳ２０５における適正な値でない
場合とは、画面の明度を最適にするために、絞りを最大
に絞り込み、利得を最小にしても露光時間を所定の時間
以上に設定すると露光オーバーになってしまうような場
合や、絞りを開放にし、利得を最大にしても、他の画像
の像ぶれをも生じる程に露光時間を長くしなければ画面
の明度が最適にならないような場合を言う。このような
状態では、画像処理が可能な適正な画像データを得るこ
とができないので、ステップＳ２０７でドライバーにそ
の旨の警告を発する。ここでの警告は、不図示の警告ブ
ザーを鳴らすか、音声によりその警告内容を通知する
か、表示装置がある場合にはその旨の内容を表示するか
等をする。

【００１６】図３は、本実施の形態におけるＣＣＤカメ
ラ１０１とウインドシールド１１０のワイパー１０７の
位置関係を説明する図である。この図は車両側方からＣ
ＣＤカメラ１０１とウインドシールド１１０を見た図で
ある。図３では、ＣＣＤカメラ１０１はウィンドシール
ド１１０との距離が比較的近くなるような位置に設置さ
れている。図４は、ワイパー１０７が作動していないと
きに前方道路を撮像した場合の画像である。この状態で
ワイパー１０７を作動させると、もし上述の露光時間を
所定の時間以上に長くする処理を行わない場合は、図５
に示すように、視野１１１で撮像される画面内にワイパ
ー１０７が映り込んでしまった画像になる。この画像で
は、前方道路の風景がワイパー１０７により一部遮断さ
れ、画面全体の適正な画像データが得られず画像処理が
できない状態になっている。また、ＣＣＤカメラ１０１
とワイパー１０７とは比較的近い位置関係にあるので、
ワイパー１０７はＣＣＤカメラ１０１の画像の広い範囲
にわたって写り込み、画像処理ができない範囲が広範囲
にわたっている。

【００１７】図６は、図２の処理において適正な所定時
間以上の露光時間が設定された場合に前方道路を撮像し
た画像である。ワイパー１０７は、図３に示すように、
走行風景よりもＣＣＤカメラ１０１のかなり近くを払拭
しているため、図６に示すようにワイパ−の像は画面全
体に広がり、走行風景はワイパーの像を透過して撮像さ
れるようになる。すなわち、画面は全体に少し暗くなる
が、ワイパー１０７で画像が遮断されることはなく、画
像処理が可能となる画像データを取得することができ
る。

【００１８】なお、ステップＳ２０４の所定の露光時間
については、ワイパー１０７が視野１１１に写り込んだ
ときに、ワイパ−１０７の像が画面全体に広がり、走行
風景がワイパー１０７の像を透過して撮像され、かつ撮
像された画像の画像処理が可能な状態になるような適正
な値を、実験やシミュレーション等により決定する。例
えば、ワイパー１０７が低速モードでの作動において、
ワイパー１０７が視野１１１（すなわち図４の画面）に
写り込み始めたときから視野１１１から外れ始めるとき
までの時間としたり、あるい写り込み始めたときから完
全に視野１１１から外れたときまでの時間としたりする
ことなどが考えられる。

【００１９】以上により、ワイパー１０７とＣＣＤカメ
ラ１０１との間で特別な同期をとることなく、ワイパー
の像が撮像画面に映り込んでも画像処理に大きな影響を
与えない構成とすることができる。すなわち、ワイパー
の作動中であっても、ワイパーの動作と特別な同期を取
ることもなく、画像処理が可能な画像データを周期的な
タイミングで取得することが可能となる。しかも、撮像
装置は１台のカメラで容易に構成することができる。

【００２０】−異なる車種に取り付けた場合− 車両用撮像装置を異なる車種に取り付ける場合、特に、
ＣＣＤカメラとウィンドシールドとの位置関係は車両の
造形で決まることが多い。図７は、上述した撮像装置
を、ＣＣＤカメラとウインドシールドの位置関係が図３
とは異なる状態で取り付けた場合を説明する図である。
図３では、ＣＣＤカメラ１０１はウィンドシールド１１
０との距離が比較的近くなるような位置に設置されてい
た。しかし、図７では、ＣＣＤカメラ３０１とウィンド
シールド３０２の位置関係が図３より遠くなる関係で設
置されている。このような状態で、ワイパー１０７を作
動させると、上述と同様に、露光時間を所定の時間以上
に長くする処理を行わない場合は、図８に示すように、
視野１１１で撮像される画面内にワイパー１０７が映り
込んでしまった画像になる。この画像では、ワイパー１
０７により一部遮断される幅は、図５に比べて狭くはな
っているが、同様に画面の一部の情報が欠けているため
に、画面全体の画像処理ができない状態になっている。

【００２１】図９は、図２の処理において適正な所定時
間以上の露光時間が設定された場合に前方道路を撮像し
た画像である。ワイパー１０７は、図３に比べてＣＣＤ
カメラ３０１より少し離れたところで作動しているため
に、図９に示すようにワイパ−の像は画面の一部３０４
に広がり、走行風景はその一部３０４のワイパーの像を
透過して撮像されるようになる。すなわち、図６では、
ワイパー１０７の像は画面全体に広がり、画面全体が少
し暗くなっていたが、図９では、ワイパー１０７の像は
画面の一部３０４に広がり、その一部３０４のみが少し
暗くなっている。しかし、少し暗くなっている一部３０
４においても、前方道路の風景は透過して撮像されてい
るため、画像処理が可能なデータを取得することができ
る。

【００２２】このように、車種によりＣＣＤカメラとウ
インドシールドとの位置関係が異なるようになっても、
同一の設定条件の撮像装置を搭載して、前述した効果と
同様な効果を得ることが可能となる。

【００２３】なお、ステップＳ２０４の所定の露光時間
については、車種によってＣＣＤカメラとウインドシー
ルドとの位置関係が異なることを考慮して決定する。そ
の際、上述のように、ある車種ではワイパー１０７の像
が画面全体に広がるようにし、ある車種ではワイパー１
０７の像が画面の一部に広がるような条件の値に設定し
てもよいし、すべての車種においてワイパー１０７の像
が画面全体に広がるような設定条件にしてもよい。すな
わち、ワイパー１０７の像の透過程度と、他の画像の像
ぶれの許容度等を実験等により把握し、すべての車種に
対応できる最も適正な露光時間を設定すればよい。

【００２４】−第２の実施の形態− 通常、ワイパーの動作速度は、低速あるいは間欠モード
における場合と、高速モードにおける場合とで異なる。
ワイパーの動作速度が異なると、ＣＣＤカメラにおいて
同じ露光時間を設定しても、ワイパーの像の広がり程
度、すなわち透過程度は異なってくる。本実施の形態で
は、この作動しているワイパーの速度を考慮して、それ
ぞれにおいて適正な露光時間を設定しようとするもので
ある。

【００２５】第２の実施の形態の撮像装置の構成は、第
１の実施の形態の図１と共通するのでその説明を省略
し、処理を示すフローチャートのみ以下に説明する。

【００２６】図１０は、第２の実施の形態の撮像装置に
おける処理の流れを示すフローチャートである。ステッ
プＳ４０１において、ドライバーの操作もしくは車両の
イグニッションキーのＯＮによりシステムが作動を開始
する。ステップＳ４０２およびＳ４０３は第１の実施の
形態のステップＳ２０２、Ｓ２０３と共通する。ステッ
プＳ４０２では、ワイパースイッチ１０９の出力よりワ
イパー１０７が作動中であるかどうかを判断する。ワイ
パー１０７が作動中でないと判断された場合は、ステッ
プＳ４０３に進み、画像処理装置１０２の処理結果より
画面の明度が最適になるように、ＣＣＤカメラ１０１の
絞り・露光時間・利得を制御する。その後ステップＳ４
０２に戻り処理を繰り返す。

【００２７】ステップＳ４０２においてワイパー１０７
が作動中であると判断された場合は、ステップＳ４０４
に進み、ワイパースイッチ１０９の出力よりワイパー作
動モードを判断する。ステップＳ４０４で、ワイパー作
動モードが低速あるいは間欠作動モードであると判断さ
れるとステップＳ４０５に進み、画像処理装置１０２の
処理結果より画面の明度が最適になり、且つ露光時間が
所定時間Ｔ１以上に長くなるようＣＣＤカメラ１０１の
絞り・露光時間・利得を制御する。その後、ステップＳ
４０２に戻り処理を繰り返す。Ｓ４０４において、ワイ
パー１０７が高速モードで動作していると判断された場
合は、ステップＳ４０６において、画像処理装置１０２
の処理結果より画面の明度が最適になり、且つ露光時間
が所定時間Ｔ２以上に長く、さらにワイパーの像の影が
間欠・低速モードで作動しているときの映像と等しくな
るようにＣＣＤカメラの絞り・露光時間・利得を制御す
る。その後、ステップＳ４０２に戻り処理を繰り返す。
所定時間Ｔ２は所定時間Ｔ１より短かい時間でよい。

【００２８】第２の実施の形態で、ワイパー１０７の作
動モードにより処理を変更するようにしているのは、ワ
イパー１０７が高速で作動している場合に、ワイパー１
０７が低速で動作している場合と同じ様な透過度のワイ
パー１０７の像を得るには、露光時間が短くてもよいか
らである。すなわち、露光時間を長くすると、画像処理
の対象となる像も像ぶれ等の可能性が生じて画像データ
の精度が低下するため、露光時間をそれほど長くする必
要がない場合は極力長くしないで信頼性のある画像デー
タを得るためである。

【００２９】最適な所定の露光時間については、第１の
実施の形態と同様に、実験等により最適な値を設定す
る。このようにして、第１の実施の形態と同様な効果を
得ることができるとともに、より精度の高い画像データ
を得ることができる。なお、第２の実施の形態では、絞
り・露光時間・利得が適正な値を得ることができない場
合の警告処理をしていないが、第１の実施の形態と同様
な警告処理をするようにしてもよい。

【００３０】なお、上記のそれぞれの実施の形態ではウ
インドシールド（フロントガラス）を通して外部を撮像
する例で説明をしたが、この内容に限定する必要はな
い。例えば、リアウインドウを通して外部を撮像する場
合に、リアウインドウに設けられたワイパーとの関係に
おいても本発明は適用できる。すなわち、本発明は、車
内に設けられたカメラにより車両のウインドウを通して
外部を撮像する場合に、そのウインドウにワイパーが備
えられている場合の全てに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の第１の実施の形態の構成図
である。

【図２】第１の実施の形態の撮像装置における処理の流
れを示すフローチャートである。

【図３】ＣＣＤカメラとウインドシールドの位置関係を
説明する図である。

【図４】ワイパーが作動していないときに前方道路を撮
像した場合の画像の図である。

【図５】図３の関係において、画面内にワイパーが映り
込んでしまった場合の画像の図である。

【図６】図３の関係において、ステップＳ２０４の処理
を行った場合の前方道路を撮像した画像の図である。

【図７】ＣＣＤカメラとウインドシールドの他の位置関
係を説明する図である。

【図８】図７の関係において、画面内にワイパーが映り
込んでしまった場合の画像の図である。

【図９】図７の関係において、ステップＳ２０４の処理
を行った場合の前方道路を撮像した画像の図である。

【図１０】第２の実施の形態の撮像装置における処理の
流れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０１、３０１ ＣＣＤカメラ １０２ 画像処理装置 １０３ カメラコントローラ １０４ 絞り制御部 １０５ 露光時間制御部 １０６ 利得制御部 １０７ ワイパー １０８ ワイパーモータ １０９ ワイパースイッチ １１０、３０２ ウインドシールド １１１、３０３ 視野

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ６０Ｒ 1/00 Ｂ６０Ｒ 1/00 Ａ Ｂ６０Ｓ 1/08 Ｂ６０Ｓ 1/08 Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両室内よりウインドウガラスを通して車
   両外部の環境を撮像する撮像部と、 前記ウインドウガラスに設けられ作動中に前記撮像部の
   視野を横切るワイパーの作動状態を検知するワイパー作
   動状態検知部と、 前記ワイパー作動状態検知部が該ワイパーが作動中であ
   ることを検知しているとき、該ワイパーの像が前記撮像
   部に撮像される場合に、該ワイパーの像を透過して前記
   車両外部の環境が撮像できるようになる程度に前記撮像
   部の露光時間を設定する撮像制御部とを備えることを特
   徴とする車両用撮像装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両用撮像装置において、 前記ワイパー作動状態検知部は、さらに該ワイパーの作
   動速度を検知し、 前記撮像制御部は、前記ワイパー作動状態検知部により
   検知された該ワイパーの作動速度に対応して、前記露光
   時間を設定することを特徴とする車両用撮像装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の車両用撮像装置に
   おいて、 前記撮像制御部は、前記露光時間とともに、絞りと利得
   のうち少なくとも一つの値を調整して前記撮像部により
   撮像する画像を適正な明度に設定することを特徴とする
   車両用撮像装置。