JP4490716B2 - 車載カメラ用補助照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載カメラ用補助照明装置、特に、車載の撮像手段による映像取込に必要な撮像照度を補う補助照明器と、撮像手段により取込まれた映像を処理する画像処理手段とを備える車載カメラ用補助照明装置に関する。

車両の自動制御やドライバの運転支援等を行う装置には、例えば、車両後方に設置された車載用カメラからの映像に基いて道路上のレーンマークを認識し、レーン維持走行を支援するレーンキープアシスト装置や、駐車後退時に後方映像をドライバに提供する装置、サイドモニタカメラ等の車載用カメラを使って側方の障害物を認識する装置等がある。これらの装置の車載用カメラには、ＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）等が利用されている。
例えば、これらの装置のうち、レーンキープアシスト装置では、より鮮明な画像を得るために、夜間等、車載用カメラが映像を撮影するのに必要な撮像照度が得られないとき、テールランプ等の直接視界確保用夜間照明により路面を照明してレーンマークを認識していた。
そして、近年においては、直接視界確保用夜間照明だけでは撮像照度が不足する夜間等に、車両後方を照明するための補助照明器を追加した車両走行状態検出装置が利用されることがある（例えば、特許文献１参照）。この補助照明器においては、近年、省エネルギのために、ＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されている。

特開平１０−０６７２５２号公報

しかしながら、特許文献１の装置で用いられるようなＬＥＤは、通電により発熱する。このため、長時間発光させると発熱量が多くなり、蓄熱による不具合を生じ易くなるという問題があった。特に、特許文献１の装置では、ＬＥＤを常時発光させる構成であり、ＬＥＤの発光時間が長時間であることから、蓄熱によりＬＥＤが故障する確率が増大する。更に、ＬＥＤを常時発光させる構成であることから、消費電力も大きくなる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像手段の発熱を低減して信頼性を向上させると共に、消費電力を低減可能な車載カメラ用補助照明装置を提供する点にある。

〔特徴構成１〕
この目的を達成するための本発明に係る車載の撮像手段による映像取込に必要な撮像照度を補う補助照明器と、前記撮像手段により取込まれた映像を処理する画像処理手段とを備える車載カメラ用補助照明装置の第一特徴構成は、前記撮像手段が、インターレース走査により奇数フィールドと偶数フィールドとの２フィールドを１フレームとする映像の蓄積を行い、蓄積した映像のうち奇数フィールドと偶数フィールドとのうちの１フィールドを有効映像として前記画像処理手段に転送し、前記撮像手段による前記有効映像の取込みのタイミングに基いて、前記補助照明器を断続的に発光させる発光制御手段を備え、この発光制御手段は、前記撮像手段による前記有効映像の取込終了から次の前記有効映像の取込開始までの期間内に前記補助照明器の発光停止状態を設けている点にある。
例えば、ドライバの運転支援を行うレーンキープアシスト装置等では、撮像手段から出力される映像信号を車載のＥＣＵ（ Electronic Control Unit）等の画像処理手段で画像処理して用いる。一般に、ＥＣＵ等の画像処理にかかる時間は撮像手段の映像取込みにかかる時間に比べて長いため、画像処理手段で用いる映像の取込みは間欠的になる。従って、画像処理手段で用いる映像の取込みが行われていないときには、補助照明器の発光を停止させてもよい。
そこで、本構成では、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像手段がインターレース走査により蓄積した偶数フィールドと奇数フィールドとのうちの１フィールドを有効映像として画像処理手段に転送する。発光制御手段は、撮像手段による映像取込みのタイミングに基いて補助照明器を断続的に発光させ、この発光制御手段は、撮像手段による有効映像の取込終了から次の有効映像の取込開始までの期間内に補助照明器の発光停止状態を設けていることとした。
本特徴構成によれば、常時発光させる場合に比べ、補助照明器の発熱を抑えることができ、発熱による故障確率を低下させて装置の耐久性を向上させることができる。さらに、常時発光させる場合に比べて、消費電力を低減させることができる。特に、画像処理手段で画像処理に用いる有効映像の取込みが行われていない期間に発光停止状態を設けるので、有効映像を良好に取込みながら、補助照明器の発熱を押え、消費電力を低減させることができる。

〔特徴構成２〕
この目的を達成するための本発明に係る道路上のレーンマークを撮影する走査型の撮像手段と、前記撮像手段による映像取込に必要な撮像照度を補う補助照明器と、前記撮像手段により取込まれた映像を処理し、レーンマークを認識する画像処理手段と、前記画像処理手段によって認識したレーンマークに沿って車両を走行させる走行制御手段とを備える車載カメラ用補助照明装置の第二特徴構成は、前記撮像手段が、インターレース走査により奇数フィールドと偶数フィールドとの２フィールドを１フレームとする映像の蓄積を行い、蓄積した映像のうち奇数フィールドと偶数フィールドとのうちの１フィールドを有効映像として前記画像処理手段に転送し、前記撮像手段の同期信号に基いて、前記補助照明器を断続的に発光させる発光制御手段を備え、この発光制御手段は、前記撮像手段による前記有効映像の取込終了から次の前記有効映像の取込開始までの期間内に前記補助照明器の発光停止状態を設けている点にある。
本特徴構成によれば、レーンキープアシスト装置等の走行制御手段を備える車両において、撮像手段がインターレース走査により蓄積した奇数フィールドと偶数フィールドとのうちの１フィールドを有効映像として前記画像処理手段に転送し、撮像手段が映像を取込む際の映像の走査位置及びタイミングを決める同期信号に基いて補助照明器を断続的に発光させ、この発光制御手段は、撮像手段による有効映像の取込終了から次の有効映像の取込開始までの期間内に補助照明器の発光停止状態を設けている。この結果、走行制御手段を備える車両において、映像の撮影を良好に維持しながら、補助照明器の発熱を抑えることができ、発熱による故障確率を低下させて装置の耐久性を向上させることができる。さらに、常時発光させる場合に比べて、消費電力を低減させることができる。特に、画像処理手段で画像処理に用いる有効映像の取込みが行われていない期間に発光停止状態を設けるので、有効映像を良好に取込みながら、補助照明器の発熱を押え、消費電力を低減させることができる。

〔特徴構成３〕
同第三特徴構成は、前記補助照明器が、ＬＥＤである点にある。
本特徴構成によれば、既設の車載照明とは別にＬＥＤを設置するので、例えば、直接視界確保用夜間照明では撮像照度が確保できない場合等に、撮像照度を良好に補うことができる。

〔特徴構成４〕
同第四特徴構成は、前記補助照明器が、可視光以外の光を照射する点にある。
即ち、本特徴構成の如く、補助照明器として、人の視覚に影響を与えない紫外光や赤外光等を照射する照明器を用いる構成にすれば、例えば、保安基準上、人の視覚に影響を与える可視光が利用できない場合であっても撮像照度を良好に補うことができる。

〔特徴構成５〕
同第五特徴構成は、前記撮像手段による映像の取込開始と前記補助照明器の発光とを同期させると共に、前記撮像手段による映像の取込終了と前記補助照明器の発光停止とを同期させる点にある。
即ち、本特徴構成によれば、映像取込開始と補助照明器の発光とを同期させるので、映像取込み時に補助照明器を確実に発光させることができ、撮像照度を確実に補って、良好な映像を取込むことができる。更に、映像取込終了と補助照明器の発光停止とを同期させるので、映像の取込終了後、補助照明器の発光が不要となった時に補助照明器を確実に発
光停止させることができる。この結果、補助照明器の発光停止期間を確実に確保することができ、より効果的に補助照明器の発熱を押え、消費電力を低減させることができる。

〔特徴構成６〕
同第六特徴構成は、前記補助照明器が、既設の車載照明である点にある。
本特徴構成によれば、既設の車載照明を用いるので、例えば、設置スペース等、車両の構造等から専用の補助照明器を設置することが困難な場合であっても、撮像手段による映像の蓄積に必要な撮像照度を補うことができる。そして、例えば、テールランプ等の場合には、瞬間的或は間欠的に電流を増加して輝度を増加させることで、映像の蓄積に必要な撮像照度を補うことができる。従って、本特徴構成は、良好な映像を蓄積しながら、既設の車載照明を利用してコスト削減を図ることができる。

〔特徴構成７〕
同第七特徴構成は、前記撮像手段による映像の取込開始から取込終了までの映像取込期間内に、前記映像取込期間よりも短い所定時間、前記補助照明器を発光させる点にある。
ここで、前記所定時間は、既設の車載照明を用いる場合には、保安基準等から、車両外部の人の視覚に影響が及ばない時間を設定する。また、ＣＣＤには、映像を蓄積する際、撮像照度を充分に確保すれば補助照明器の発光時間を短縮可能なものもある。
従って、本特徴構成の如く構成することにより、補助照明器の発光時間を短縮して、映像の取込みを良好に維持しながら、消費電力の低減及びコストの低減を図ることができる。

以下、本発明に係る車載カメラ用補助照明装置（以下、適宜「本発明装置」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。

先ず、本発明に係る車載カメラ用補助照明装置の第一実施形態について説明する。図１は、本発明に係る車載カメラ用補助照明装置を適用した車両の図であり、車両１０には、車両１０が走行レーン内を走行するように路面走行状態に応じて運転支援を行うレーンキープアシスト装置が設置されている。本発明装置は、このレーンキープアシスト装置に対して適用されている。

車両１０は、レーンキープアシスト装置として、撮像手段としてのＣＣＤ１、補助照明器としてのＬＥＤ２、画像処理手段及び発光制御手段の一例としての画像処理コントローラ３、走行制御手段の一例としてのステアリング制御コントローラ４、及び、画像処理コントローラ３からのデータに基いて運転支援を行うナビゲーションシステム８を備えている。

ＣＣＤ１は、車両１０の後部のナンバープレートの上方中央部に設置されており、前進時に車両１０の後方の路面（レーンマーク）を撮影し、後退時には車両１０の後方に存在する障害物を撮影する。

ＣＣＤ１は、映像を取込む際の走査位置及びタイミングを決める垂直同期信号に同期して映像の蓄積を行い、その後、蓄積した映像を画像処理コントローラ３に転送する。尚、ここでの同期は、同時或は一定の時間差で行われることを示している。本実施形態では、映像の蓄積開始は、垂直同期信号の立ち上がりをトリガとして行われる。また、本実施形態では、ＣＣＤ１が、インターレース走査型の撮像素子を用いて構成されており、垂直同期信号の１パルス間に１フィールド分の映像の蓄積を行う。そして、１フレーム毎に映像を処理するために、奇数フィールド及び偶数フィールドの２フィールドを１単位として蓄積する。

そして、ＣＣＤ１に蓄積された映像信号の内、後述する画像処理コントローラ３で画像処理に用いる有効映像が、所定の映像転送周期毎に画像処理コントローラ３に転送される。本実施形態では、ＣＣＤ１の映像転送周期は、画像処理コントローラ３のＣＰＵ１３が１フレーム分、２フィールドの映像信号を処理するのにかかる時間、即ち、認識処理演算周期と同じに設定されている。

尚、本実施形態では１フレーム毎に映像を処理するが、奇数フィールド及び偶数フィールドを蓄積する際の時間のずれにより画像のぶれが発生するため、画像処理には１フィールド分の映像だけを用いる場合もある。この様な場合には、奇数フィールドまたは偶数フィールドの１フィールドのみを後述する画像処理コントローラ３に転送するように構成するのも好ましい実施態様である。

ＬＥＤ２は、車両１０の後部、両サイドに２つ設置されており、後述する画像処理コントローラ３のＣＰＵ１３からの発光信号に基いて発光する。尚、本実施形態のＬＥＤ２は、保安基準上、可視光は利用できないため、赤外光を利用する近赤外ＬＥＤを用いている。

画像処理コントローラ３は、図２に示すように、コンパレータ１１、Ａ／Ｄコンバータ１２、ＣＰＵ１３及び増幅器１４を備えて構成されている。そして、画像処理コントローラ３は、ＣＣＤ１から転送される映像信号を処理する画像処理手段として機能すると共に、ＣＣＤ１の映像取込みに基づいて、ＬＥＤ２を断続的に発光させる発光制御手段として機能する。ここで、コンパレータ１１は、垂直同期信号が他の映像信号よりレベルが低いことを利用して、ＣＣＤ１の映像信号より垂直同期信号を取出すのに用いられる。Ａ／Ｄコンバータ１２は、ＣＣＤ１の映像信号をデジタル信号に変換する。増幅器１４は、ＬＥＤ２に対するＣＰＵ１３からの発光信号を増幅する。

画像処理コントローラ３は、車両１０に搭載の直接視界確保用夜間照明ではＣＣＤ１による映像の蓄積に必要な撮像照度が不足する場合に、ＣＣＤ１の垂直同期信号に基づいて、ＬＥＤ２を発光させる。ここで、本実施形態では、ＣＣＤ１による映像転送周期は、画像処理コントローラ３の認識処理演算周期と同じに設定されているが、認識処理演算周期はＣＣＤ１が１フレーム分の映像を蓄積するのにかかる時間に比べて長い。このため、ＣＣＤ１に蓄積される映像の内、一部の有効映像のみを画像処理することとなる。映像処理に用いない映像の蓄積時間は撮像照度を確保する必要が無いことから、ＣＣＤ１による有効映像の蓄積終了から次の有効映像の蓄積開始までの間に発光停止状態を設けてＬＥＤ２を発光停止させる。

ＣＰＵ１３は、コンパレータ１１から垂直同期信号を取込むと共に、Ａ／Ｄコンバータ１２を介してＣＣＤ１から転送される映像信号を取込み、認識処理演算周期から蓄積時間を推定し映像転送周期及び認識処理演算周期を算出する。本実施形態では、画像処理コントローラ３による映像処理は、１フレーム（２フィールド）毎に行われるので、図３に示すように、映像信号の転送終了後、ここでは２フィールド目の映像信号の転送終了後、次の映像転送終了時までが、画像処理コントローラ３による認識処理演算周期となる。

続いて、ＣＰＵ１３は、垂直同期信号及び蓄積時間に基いてＬＥＤ２の発光信号を生成し、増幅器１４を介してＬＥＤ２に対して出力する。ここでのＬＥＤ２は、発光信号がＨのときは発光し、発光信号がＬのときは発光停止するように構成されている。図３は、垂直同期信号、蓄積時間、転送時間、認識処理演算周期、及び、ＬＥＤ２の発光信号のタイミングチャートを示している。発光信号１は、ＣＣＤ１による有効映像の蓄積開始とＬＥＤ２の発光とを同期させるため、垂直同期信号の立ち上がりに基いてＨに設定される。そして、ＣＣＤ１による有効映像の蓄積終了後、垂直同期信号の立ち上がりに基いてＬに設定される。ＣＣＤ１の有効映像の蓄積が垂直同期信号と同期しているので、垂直同期信号と発光信号１とを同期させることで、ＣＣＤ１による有効映像の蓄積とＬＥＤ２の発光タイミングとを同期させることができる。また、ＣＣＤ１による有効映像の蓄積が行われていないときは、発光停止状態にする。よって、ＬＥＤ２の発光停止期間を確保して、ＬＥＤ２の発熱を抑え、発熱による故障確率を低下させて装置の耐久性を向上させることができる。さらに、ＬＥＤ２を常時発光させる場合に比べて、消費電力を低減させることができる。

更に、画像処理コントローラ３は、ナビゲーションシステム８、警報手段７及び操作スイッチ６等を備えている。車両１０の前進時には、ＣＣＤ１からの映像信号を解析してレーン認識を行うと共に、車両１０の走行状態を取得する。ステアリング制御コントローラ４は、画像処理コントローラ３からのデータに基いてステアリングアクチュエータ５を制御する。詳細には、車両１０がレーン中央を走行するようにステアリングアクチュエータ５を制御する。車両１０とレーンマークとの距離が一定量以上短くなったと判定されたときには、ドライバに周知させるべく、警報手段７を動作させる。警報を行うか否かの設定や警報タイミングの調整等は、操作スイッチ６により行われる。また、車両１０の後退時には、ドライバに対し車両１０後部の映像を提供すべく、ＣＣＤ１から取得した映像をナビゲーションシステム８に提供する。

尚、本実施形態では、撮像手段としてＣＣＤ１を用いたが、ＣＭＯＳセンサや他の撮像手段を用いるのも好ましい実施態様である。

次に、本発明に係る車載カメラ用補助照明装置の第二実施形態について説明する。上記第一実施形態では、ＣＣＤ１による映像の蓄積開始から蓄積終了までの映像取込期間の間、ＬＥＤ２を発光させたが、本実施形態では、ＣＣＤ１による映像取込期間よりも短い所定時間、補助照明器を発光させる。補助照明器としては、専用の補助照明器、若しくは、既設の車載照明を利用する。

図３の発光信号２は、本実施形態において生成される発光信号の例を示している。本実施形態のＣＣＤ１は、偶数フィールド及び奇数フィールドの蓄積を垂直同期信号の２パルスで行うように構成されており、有効映像の偶数フィールドの蓄積は、有効映像の奇数フィールドの蓄積に対し、垂直同期信号の１パルス分後にずらして行われるように構成されている。このため、有効映像の奇数フィールド及び偶数フィールドの蓄積時間が重なる期間内に、前記所定時間、補助照明器を発光させる。これによって、奇数フィールド及び偶数フィールドの夫々について補助照明器を発光させる場合に比べ、奇数フィールド及び偶数フィールドの両方の撮像照度を効率的に確保することができる。前記所定時間は、補助照明器として専用のＬＥＤ２を設ける場合には、例えば、充分に良好な映像を蓄積できる時間を設定する。

図３の発光信号３は、本実施形態において、既設の車載照明を利用する場合における発光信号の変形例を示している。この変形例では、既設の車載照明が既に点灯している場合に、前記映像取込期間の前記所定時間、点灯電流を増加させてその光量を上げ、ＣＣＤ１による映像の蓄積に必要な撮像照度を確保する。詳細には、前記映像取込期間の前記所定時間以外では、前記車載照明を車載照明本来の機能を満たす照明レベルで点灯する。そして、発光信号２と同様に、有効映像の奇数フィールド及び偶数フィールドの蓄積時間の期間内に、垂直同期信号に基いて、所定時間、車載照明の点灯電流を増加させて光量を瞬間的に上げる。これによって、既設の車載照明の点灯時もこの車載照明を利用することができ、ＣＣＤ１による映像の蓄積に必要な撮像照度を確保することができる。
尚、前記所定時間は、既設の車載照明を利用する場合には、保安基準等から、車両外部の人の視覚に影響が及ばない時間を設定する。既設の車載照明としては、ブレーキランプ、テールランプ、ストップランプ若しくは後退ランプ等が利用できる。

また、本実施形態では、撮像手段、ここではＣＣＤ１が、電子シャッター機能を利用できる構成のときは、電子シャッターのタイミングと補助照明器の発光タイミングとを合わせる。

尚、上記第一実施形態及び第二実施形態では、補助照明器の発光は、常に垂直同期信号の立ち上がりに同期して行ったが、一度垂直同期信号と同期させた後、一定回数の補助照明器の発光については予め定められたタイミングで行うのも望ましい実施態様である。この一定回数は、映像信号の出力頻度、ＣＰＵ１３の処理能力等に応じて、映像蓄積・補助照明器の発光タイミングがずれない回数を設定する。

また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、本発明装置を車両１０後方にＣＣＤ１を設けたレーンキープアシスト装置に適用したが、サイドモニタカメラを用いた障害検知システム等、補助照明器を用いる他のシステムに適用するのも好ましい実施態様である。更に、上述した実施例では、垂直同期信号の立ち上がりをトリガとしているが、立下りに基いて制御するようにしてもよい。
更に、上記第一実施形態及び第二実施形態では、画像処理手段及び発光制御手段を画像処理コントローラ３に設けたが、画像処理手段及び発光制御手段を夫々独立して設けるのも好ましい実施態様である。

本発明に係る車載カメラ用補助照明装置を搭載した車両の構成図 画像処理コントローラの構成図 補助照明器の発光タイミングを示すタイミングチャート

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ ＬＥＤ
３ 画像処理コントローラ
４ ステアリング制御コントローラ
５ ステアリングアクチュエータ
６ 操作スイッチ
７ 警報手段
８ ナビゲーションシステム
１０ 車両
１１ コンパレータ
１２ Ａ／Ｄコンバータ
１３ ＣＰＵ
１４ 増幅器

Claims (7)

1. 車載の撮像手段による映像取込に必要な撮像照度を補う補助照明器と、前記撮像手段により取込まれた映像を処理する画像処理手段とを備える車載カメラ用補助照明装置であって、
   前記撮像手段が、インターレース走査により奇数フィールドと偶数フィールドとの２フィールドを１フレームとする映像の蓄積を行い、蓄積した映像のうち奇数フィールドと偶数フィールドとのうちの１フィールドを有効映像として前記画像処理手段に転送し、
   前記撮像手段による前記有効映像の取込みのタイミングに基いて、前記補助照明器を断続的に発光させる発光制御手段を備え、この発光制御手段は、前記撮像手段による前記有効映像の取込終了から次の前記有効映像の取込開始までの期間内に前記補助照明器の発光停止状態を設けている車載カメラ用補助照明装置。
2. 道路上のレーンマークを撮影する走査型の撮像手段と、前記撮像手段による映像取込に必要な撮像照度を補う補助照明器と、前記撮像手段により取込まれた映像を処理し、レーンマークを認識する画像処理手段と、前記画像処理手段によって認識したレーンマークに沿って車両を走行させる走行制御手段とを備える車載カメラ用補助照明装置であって、
   前記撮像手段が、インターレース走査により奇数フィールドと偶数フィールドとの２フィールドを１フレームとする映像の蓄積を行い、蓄積した映像のうち奇数フィールドと偶数フィールドとのうちの１フィールドを有効映像として前記画像処理手段に転送し、
   前記撮像手段の同期信号に基いて、前記補助照明器を断続的に発光させる発光制御手段を備え、この発光制御手段は、前記撮像手段による前記有効映像の取込終了から次の前記有効映像の取込開始までの期間内に前記補助照明器の発光停止状態を設けている車載カメラ用補助照明装置。
3. 前記補助照明器が、ＬＥＤである請求項１又は２に記載の車載カメラ用補助照明装置。
4. 前記補助照明器が、可視光以外の光を照射する請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載カメラ用補助照明装置。
5. 前記撮像手段による映像の取込開始と前記補助照明器の発光とを同期させると共に、前記撮像手段による映像の取込終了と前記補助照明器の発光停止とを同期させる請求項１乃至４の何れか一項に記載の車載カメラ用補助照明装置。
6. 前記補助照明器が、既設の車載照明である請求項１又は２に記載の車載カメラ用補助照明装置。
7. 前記撮像手段による映像の取込開始から取込終了までの映像取込期間内に、前記映像取込期間よりも短い所定時間、前記補助照明器を発光させる請求項１乃至６の何れか一項に記載の車載カメラ用補助照明装置。

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