車載カメラ用フィルタ切換装置
【課題】新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うことができる車載カメラ用フィルタ切換装置を提供する。
【解決手段】ＡＧＣ回路（オートゲイン調整部）１２により求められた増幅度が所定値以上である場合には、車両周辺が低照度であるとして撮像素子１とレンズ２との間から赤外線カットフィルタＡを退避させ、増幅度が所定値未満である場合には、車両周辺が高照度であるとして撮像素子１とレンズ２との間に赤外線カットフィルタＡを配置させることにより、車載カメラとの組合せで用いられる既存のＡＧＣ回路１２が求める増幅度を用いて車両周辺が低照度であるか高照度であるかを判断し、この判断に基づいて赤外線カットフィルタＡの切換えを行い、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく赤外線カットフィルタＡの切換えを自動で行うものである。
【解決手段】ＡＧＣ回路（オートゲイン調整部）１２により求められた増幅度が所定値以上である場合には、車両周辺が低照度であるとして撮像素子１とレンズ２との間から赤外線カットフィルタＡを退避させ、増幅度が所定値未満である場合には、車両周辺が高照度であるとして撮像素子１とレンズ２との間に赤外線カットフィルタＡを配置させることにより、車載カメラとの組合せで用いられる既存のＡＧＣ回路１２が求める増幅度を用いて車両周辺が低照度であるか高照度であるかを判断し、この判断に基づいて赤外線カットフィルタＡの切換えを行い、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく赤外線カットフィルタＡの切換えを自動で行うものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載カメラ用フィルタ切換装置に関し、詳細には、赤外線フィルタを使用する車載カメラ用フィルタ切換装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、鮮明な画像を得ることを目的として、ビデオカメラに赤外線カットフィルタを設けたものが知られている。このような技術によれば、昼間など十分な光量が得られる場合には撮像素子とレンズとの間に赤外線カットフィルタを配置して色再現性を確保し、一方、夜間時など十分な光量が得られない場合には撮像素子とレンズとの間から赤外線カットフィルタを退避させて撮像感度を上げることができる。
【０００３】
そして、このような赤外線カットフィルタの出し入れの切換え操作は、周囲の光量等、環境の変化に応じて、使用者が手動で操作つまみを動かすことで行う（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１に提案されている技術を車載カメラにそのまま適用すると、運転者が赤外線カットフィルタの切換え操作を行う必要があり、運転操作の妨げとなる虞がある。
【０００６】
このため、車載カメラにおける赤外線カットフィルタの切換えは自動に行われることが望ましい。そこで、車両周辺の環境の変化を検出するセンサを用いることで自動的に赤外線カットフィルタを切換えるように構成することも可能であるが、この場合には新たにセンサ等の構成を追加することが必要となり、部品点数の増加やコストの上昇という問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うことができる車載カメラ用フィルタ切換装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置は、オートゲイン調整部により求められた増幅度が所定値以上である場合には、車両周辺が低照度であるとして撮像素子とレンズとの間から赤外線カットフィルタを退避させ、増幅度が所定値未満である場合には、車両周辺が高照度であるとして撮像素子とレンズとの間に赤外線カットフィルタを配置させることにより、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置は、撮像素子と、前記撮像素子に像を結像させるレンズと、１又は２以上のフィルタを同一平面上に設けた支持板と、前記支持板に設けられた前記フィルタのうち１つを選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置させるように前記支持板を駆動させる駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う駆動制御回路と、前記撮像素子からの出力信号の変換を行う信号変換部と、前記信号変換部に設けられ、前記信号変換部に入力された信号のゲインの調整を行うオートゲイン調整部と、を有し、前記フィルタのうち１つは赤外線カットフィルタであり、前記駆動制御回路は、前記オートゲイン調整部により求められた増幅度が所定値以上である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記赤外線カットフィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記増幅度が所定値未満である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記赤外線カットフィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、車載カメラとの組合せで用いられる既存のオートゲイン調整部が求める増幅度を用いて車両周辺が低照度であるか高照度であるかを判断し、この判断に基づいて赤外線カットフィルタの切換えを行うため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく赤外線カットフィルタの切換えを自動で行うことができる。
【００１１】
また、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記撮像素子の露光時間が適正となるように前記撮像素子の電子シャッタ機能を制御するタイミングジェネレータを備え、前記フィルタのうち１つは減光フィルタであり、前記駆動制御回路は、前記電子シャッタ機能のシャッタスピードが所定値より速い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記減光フィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記シャッタスピードが前記所定値より遅い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記減光フィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行う構成とすることが好ましい。
【００１２】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、車両周辺の照度が特に高い場合には、減光フィルタが撮像素子とレンズとの間に配置されて光量が減衰されるため、スミア現象やブルーミングを防ぐことができ、一方、車両周辺がスミア現象やブルーミングが生じる虞がない程度の照度時には、減光フィルタが撮像素子とレンズとの間から退避されて、撮像素子に到達する光量が減衰されないため、撮像感度を上げることができる。
【００１３】
さらに、照度が特に高い状況であるか否かの判断は、シャッタスピードに基づいて行うため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく減光フィルタの切換えを自動で行うことができる。
【００１４】
そして、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記支持板は円板状に形成され、前記フィルタは前記支持板の中心と同心の円周上に配列され、前記支持板の中心に設けられた中心軸は前記レンズの光軸から偏位した箇所に配置され、前記支持板が前記中心軸を中心として回転することにより、前記フィルタのうち１つが選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置される構成とすることが好ましい。
【００１５】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、支持板を回転させることでフィルタの切換えを行うため、複数のフィルタを設けている場合であってもスムーズに切換えることができる。
【００１６】
また、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記駆動部はウォームギアであり、前記ウォームギアと噛み合うウォームホイールが前記支持板の外周に形成されている構成とすることが好ましい。
【００１７】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、ウォームギアとウォームホイールとが噛み合うことで支持板の回転が制御されているため、車両の振動等により支持板が不用意に回転することを防ぐことができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記支持板は、前記フィルタが設けられた同一円周上に前記フィルタの屈折率と略同一の屈折率を有するように処理された屈折率補正部を有し、前記駆動制御回路は、１又は２以上の前記フィルタのいずれもが前記レンズの光軸上から外れる場合、前記屈折率補正部が前記レンズの光軸上に位置するように前記駆動部の駆動制御を行なう構成とすることが好ましい。
【００１９】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、１又は２以上のフィルタのいずれもが光軸上から外れている場合であっても、屈折率補正部により、フィルタが光軸上に配置されている場合と略同一の屈折率が得られるため、フィルタが光軸上に配置されているか否かによって屈折率が異なることを防止することができる。
【００２０】
そして、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記フィルタは、前記支持板上に蒸着を施すことにより形成されている構成とすることが好ましい。
【００２１】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、支持板上に直接、多層の膜を重ね合わせてフィルタを設けるため、フィルタの特性を確保し、かつ、厚みを薄くすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施例の車載カメラ用フィルタ切換装置１００の構成を示すブロック構成図である。
【図２】車載カメラ用フィルタ切換装置１００の機構を示す断面図である。
【図３】図２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図４】支持板３と開口部Ｄとの位置関係を示す分解図である。
【図５】赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢ、および屈折率補正部Ｃの光の透過特性を示したグラフである。
【図６】フィルタ切換処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】図６のステップＳ３の夜間制御の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図６のステップＳ４の昼間制御の流れを説明するフローチャートである。
【図９】実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００のフィルタ切換作用を示すフローチャートである。
【図１０】駆動部としてモータを用いた変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０の支持板３と開口部Ｄとの位置関係を示す分解図である。
【図１２】支持板３に赤外線カットフィルタＡおよび屈折率補正部Ｃのみを設けた変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】
以下、図１〜図５に基づいて本発明の最良の実施形態としての実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００について説明する。
［全体の構成］
図１は実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００の構成を示すブロック構成図である。
【００２５】
車載カメラ用フィルタ切換装置１００は、図１に示すように、撮像素子１と、撮像素子１に像を結像させるレンズ２と、撮像素子１とレンズ２との間に設けられた支持板３と、支持板３を駆動させる駆動部４と、駆動部４の駆動制御を行う駆動制御回路５と、撮像素子１からの出力信号の変換を行う信号変換部６と、信号変換部６からの画像データを所要の処理を施して出力する信号処理部７と、日の出時刻および日の入時刻が入力されており、さらに現在の時刻を得るタイマ８と、信号処理部７からの画像データをディスプレイ等の画面に表示するモニタ９と、撮像素子１の露光時間が適正となるように撮像素子１の電子シャッタ機能を制御するタイミングジェネレータ（ＴＧ）１０と、を備えている。
【００２６】
また、信号変換部６は、ＣＤＳ回路１１と、ＡＧＣ回路（オートゲイン調整部）１２と、Ａ／Ｄ変換回路１３と、を有しており、ＣＤＳ回路１１は信号変換部６に入力された出力信号に基づきサンプリング処理を行い、ＡＧＣ回路１２はそのサンプリング処理された信号のオートゲイン調整を行い、Ａ／Ｄ変換回路１３はその信号を画像データに変換する。
［レンズ、支持板、撮像素子および駆動部の機構］
図２は車載カメラ用フィルタ切換装置１００の機構を示す断面図であり、図３は図２のＥ−Ｅ線断面図であり、図４は支持板３と開口部Ｄとの位置関係を示す分解図であり、図５は赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ）Ａ、減光フィルタ（ＮＤＦ）Ｂおよび屈折率補正部Ｃの光の透過特性を示したグラフである。
【００２７】
撮像素子１は、図２に示すように、基板２０に接着して固定され、この撮像素子１を覆うようにフランジ１４が設けられている。
【００２８】
レンズ２は、図２に示すように、レンズ鏡筒１５の内部に具備され、レンズ鏡筒１５に設けられたネジ部１５ａとフランジ１４に設けられたネジ部１４ａとが螺合することにより、レンズ２およびレンズ鏡筒１５がフランジ１４に固定される。
【００２９】
支持板３は、図３に示すように、円板状に形成されており、その外周にはウォームホイール１６が形成されている。フランジ１４の内部には図２に示すように、駆動部４としてのウォームギア（以下、「ウォームギア４」とする）が設けられており、このウォームギア４とウォームホイール１６とが噛み合うように、かつ、支持板３が中心軸Ｏを中心として回転可能に配置されている。
【００３０】
そして、支持板３には、図３および図４（ａ）に示すように、同一半径を有する円形の赤外線カットフィルタＡと、減光フィルタＢと、屈折率補正部Ｃと、が同一平面上に設けられている。また、これら赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃは、円形状である支持板３の中心軸Ｏと同心の円周上に配列されている。
【００３１】
さらに、フランジ１４の内部には、図２に示すように、レンズ２からの光を撮像素子１に到達させるための円形の開口部Ｄが設けられており、支持板３に設けられた赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃのうち１つが選択的に撮像素子１とレンズ２との間に配置された場合に、この選択された１つが開口部Ｄに重なるように形成されている。
【００３２】
赤外線カットフィルタＡは、図５に示すように、赤外線領域（約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍ）の光の透過を遮る特性を有しており、減光フィルタＢは、光量を減衰させる特性を有している。これらの赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢは、透明な樹脂材料で形成された支持板３上に蒸着を施すことにより形成されている。
【００３３】
また、屈折率補正部Ｃは、支持板３を形成する樹脂材料の一部に、例えば、厚みを調整する等の処理を行い、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢの屈折率と略同一の屈折率を有するように形成されている。そして、この屈折率補正部Ｃは、図５に示すように、広い波長領域の光を高い透過率で透過させる。
【００３４】
次に、車載カメラ用フィルタ切換装置１００によるフィルタ切換作用を説明する。
【００３５】
図６は、フィルタ切換処理の流れを説明するフローチャートであり、図７は、図６のステップＳ３の夜間制御の流れを説明するフローチャートであり、図８は、図６のステップＳ４の昼間制御の流れを説明するフローチャートである。
［フィルタ切換処理の流れ］
車載カメラ用フィルタ切換装置１００が起動されると、図６に示すように、タイマ８から現在時刻、日の出時刻および日の入時刻が駆動制御回路５に入力される（ステップＳ１）。
【００３６】
そして、駆動制御回路５は、入力された日の出時刻および日の入時刻を基準として、１日２４時間を夜の時間帯と昼の時間帯とに分け、入力された現在時刻に基づいて、現在が夜の時間帯であるか否かの判断を行う（ステップＳ２）。
【００３７】
現在が夜の時間帯であると判断された場合には夜間制御に移行し（ステップＳ３）、一方、現在が夜の時間帯ではない（昼の時間帯である）と判断された場合には昼間制御に移行する（ステップＳ４）。
［夜間制御］
夜間制御に移行すると、図７に示すように、初期設定が行われ、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されるように、ウォームギア４が支持板３を駆動させる（ステップＳ５）。
【００３８】
その後、駆動制御回路５がＡＧＣ回路１２が求めた増幅度（ＡＧＣゲイン）を取得し（ステップＳ６）、この増幅度が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。この所定値とは、赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行うための閾値として予め設定されている。
【００３９】
増幅度が所定値未満である場合には高照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ６、Ｓ７を繰り返す。
【００４０】
一方、増幅度が所定値以上である場合には低照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるために駆動部４が支持板３を駆動させ、屈折率補正部Ｃが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ８）。
【００４１】
そして、ウォームギア４の回転数等に基づき、赤外線カットフィルタＡが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ９）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ８、Ｓ９を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ１０）。
【００４２】
さらに、ステップＳ６と同様に、駆動制御回路５がＡＧＣ回路１２が求めた増幅度を取得し（ステップＳ１１）、この増幅度が所定値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００４３】
増幅度が所定値以上のままである場合には、屈折率補正部Ｃが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返す。
【００４４】
一方、増幅度が所定値未満となった場合には高照度時になったものと判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されるようにウォームギア４が支持板３の駆動の制御を行う（ステップＳ１３）。
【００４５】
また、ステップＳ９と同様に、ウォームギア４の回転数等に基づいて、赤外線カットフィルタＡが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ１４）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ１３、Ｓ１４を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されると駆動部４の駆動が停止される（ステップＳ１５）。
［昼間制御］
昼間制御に移行すると、図８に示すように、初期設定が行われ、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ１６）。
【００４６】
その後、駆動制御回路５がタイミングジェネレータ１０により制御された撮像素子１の露光時間（シャッタスピード）を取得し（ステップＳ１７）、このシャッタスピードが所定値より速いか否かを判断する（ステップＳ１８）。この所定値とは、赤外線カットフィルタＡと減光フィルタＢとの切換えを行うための閾値として予め設定されている。
【００４７】
シャッタスピードが所定値より遅い場合には、赤外線カットフィルタＡにより対応可能であり、スミア現象やブルーミングが生じる虞が少ない程度の照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ１７、Ｓ１８を繰り返す。
【００４８】
一方、シャッタスピードが所定値より速い場合には、スミア現象やブルーミングが生じる虞がある程、照度が特に高い状況であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるために駆動部４が支持板３の駆動を行い、光量を減衰させるための減光フィルタＢが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ１９）。
【００４９】
そして、ウォームギア４の回転数等に基づいて、減光フィルタＢが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ２０）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ２０、Ｓ２１を繰り返し、減光フィルタＢが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ２１）。
【００５０】
さらに、ステップＳ１７と同様に、駆動制御回路５がシャッタスピードを取得し（ステップＳ２２）、このシャッタスピードが所定値より遅いか否かを判断する（ステップＳ２３）。
【００５１】
シャッタスピードが所定値より遅い状態のままである場合には、減光フィルタＢが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ２２、Ｓ２３を繰り返す。
【００５２】
一方、シャッタスピードが所定値より速くなった場合には、減光フィルタＢから赤外線カットフィルタＡに切換えられる（ステップＳ２４）。
【００５３】
また、ウォームギア４の回転数等に基づいて、赤外線カットフィルタＡが所定の位置となっているか否かの判断が行われ（ステップＳ２５）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ２４、Ｓ２５を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されると駆動部４の駆動が停止される（ステップＳ２６）。
【００５４】
このように、夜間ではＡＧＣ回路１２が求めた増幅度の値に基づいて赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行い、昼間ではタイミングジェネレータ１０により制御された撮像素子１の露光時間（シャッタスピード）に基づいて赤外線カットフィルタＡと減光フィルタＢとの切換えを行う。
【００５５】
次に、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００による効果を説明する。
【００５６】
このように構成された実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、車載カメラとの組合せで用いられる既存のＡＧＣ回路１２により求められた増幅度が所定値以上である場合には、撮像素子１とレンズ２との間から赤外線カットフィルタＡが退避され、増幅度が所定値未満である場合には、撮像素子１とレンズ２との間に赤外線カットフィルタＡが配置されるため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく赤外線カットフィルタＡの切換えを自動で行うことができる。
【００５７】
また、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、電子シャッタ機能のシャッタスピードが所定値よりも速い場合には、撮像素子１とレンズ２との間に減光フィルタＢが配置され、シャッタスピードが所定値より遅い場合には、撮像素子１とレンズ２との間から減光フィルタＢが退避されるため、特に照度が高い場合であっても減光フィルタＢにより光量が減衰されるためスミア現象やブルーミングを防ぐことができ、一方、スミア現象やブルーミングが生じる虞がない程度の照度時には減光フィルタＢが退避されることにより、撮像素子１に到達する光量が減衰されないため、撮像感度を上げることができる。
【００５８】
さらに、照度が特に高い状況であるか否かの判断は、シャッタスピードに基づいて行うため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく減光フィルタＢの切換えを自動で行うことができる。
【００５９】
そして、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、支持板３は円板状に形成され、赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃは支持板３の中心と同心の円周上に配列され、レンズ２の光軸から偏位した箇所に配置された中心軸Ｏを中心として支持板３が回転することにより、フィルタのうち１つが選択的に撮像素子１とレンズ２との間に配置されるため、複数のフィルタを設けている場合であってもスムーズに切換えることができる。
【００６０】
また、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、ウォームギア４と噛み合うウォームホイール１６が支持板３の外周に形成されているため、ウォームギア４とウォームホイール１６とが噛み合い、車両の振動等により支持板３が不用意に回転することを防ぐことができる。
【００６１】
さらに、このように構成された実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、支持板３は、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢが設けられた同一円周上に赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢの屈折率と略同一の屈折率を有するように処理された屈折率補正部Ｃを有し、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢのいずれもがレンズ２の光軸上から外れる場合、屈折率補正部Ｃがレンズ２の光軸上に位置するため、赤外線カットフィルタＡや減光フィルタＢが光軸上の配置されているか否かによって屈折率が異なることを防止することができる。
【００６２】
そして、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢは、透明な樹脂材料で形成された支持板３上に蒸着を施すことにより形成されているため、フィルタの特性を確保し、かつ、厚みを薄くすることができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、本発明の最良の実施形態としての実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００について説明する。
【００６４】
実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００の構成は、図１〜図５に示す実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００の構成と同様であるため、説明を省略し、各構成の符号は実施例１と同じ符号を用いて説明する。
【００６５】
実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００は、現在時刻に拘わらずフィルタ切換作用を行うものである。
【００６６】
図９は、実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００のフィルタ切換作用を示すフローチャートであり、この図９に基づいて実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００のフィルタ切換作用を説明する。
［フィルタ切換処理の流れ］
車載カメラ用フィルタ切換装置２００が起動されると、図９に示すように、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されるように、ウォームギア４が支持板３を駆動する初期設定が行われる（ステップＳ２７）。
【００６７】
その後、駆動制御回路５が、ＡＧＣ回路１２が求めた増幅度（ＡＧＣゲイン）およびタイミングジェネレータ１０により制御された撮像素子１の露光時間（シャッタスピード）を取得する（ステップＳ２８、Ｓ２９）。
【００６８】
さらに、駆動制御回路５は、取得した増幅度が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。増幅度が所定値未満である場合には高照度時であると判断し、ステップＳ３４に移行する。
【００６９】
一方、増幅度が所定値以上である場合には低照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるためにウォームギア４が支持板３の駆動を行い、屈折率補正部Ｃが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ３１）。
【００７０】
ウォームギア４の回転数等に基づいて、赤外線カットフィルタＡが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ３２）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ３１、Ｓ３２を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ３３）。
【００７１】
また、ステップＳ３４に移行した場合には、駆動制御回路５が、取得したシャッタスピードが所定値より速いか否かを判断する（ステップＳ３４）。
【００７２】
シャッタスピードが所定値よりも遅い場合には、赤外線カットフィルタＡにより対応可能な程度の照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ２８から再び処理を繰り返す。
【００７３】
一方、シャッタスピードが所定値よりも速い場合には、スミア現象やブルーミングが生じる虞がある程、照度が特に高い状況であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるためにウォームギア４が支持板３の駆動を行い、減光フィルタＢが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ３５）。
【００７４】
ウォームギア４の回転数等に基づいて、減光フィルタＢが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ３６）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ３５、Ｓ３６を繰り返し、減光フィルタＢが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ３７）。
【００７５】
なお、昼間制御において赤外線カットフィルタＡと減光フィルタＢとの切換えを行うための閾値であるシャッタスピードの所定値は、夜間制御において赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行うための閾値である増幅度の所定値と比較し、照度が高い方に設定されている。
【００７６】
すなわち、照度が特に高い場合には減光フィルタＢが、スミア現象等が生じる虞は少ない程度の高照度時には赤外線カットフィルタＡが、低照度時には屈折率補正部Ｃが、それぞれ選択的に撮像素子１とレンズ２との間に配置される。
【００７７】
次に、実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置２００による効果を説明する。
【００７８】
このように構成された実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置２００によれば、実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００による効果に加えて、現在時刻に拘わらずフィルタ切換作用を行うため、日の出時刻および日の入時刻が入力されているタイマ８を備えていない場合であっても照度に適したフィルタの切換えを行うことができる。
【００７９】
なお、実施例１および実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００、２００によれば、駆動部４としてウォームギアが用いられ、支持板３の外周にウォームホイール１６が形成されている場合について説明したが、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置はこのような形態に限定されるものではなく、例えば、図１０および図１１に示すように、駆動部４としてモータを用いることも可能である。
【００８０】
このような構成によれば、支持板３の外周にウォームホイール１６を形成することを必要としないため、製造コストを低減させることができる。
【００８１】
また、実施例１および実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００、２００によれば、支持板３に赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃが設けられている場合について説明したが、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置はこのような形態に限定されるものではなく、例えば、減光フィルタＢを備えず、赤外線カットフィルタＡおよび屈折率補正部Ｃのみを設ける構成とすることも可能である。
【００８２】
このような構成によれば、赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えのみを行うため、図１２に示すように、支持板３を扇形に形成し、支持板３の外周の一部に設けられたストッパ係合部１７とストッパ１８とが係合する位置まで、中心軸Ｏを中心として支持板３を回転させることにより、赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行うことができる。
【００８３】
このため、赤外線カットフィルタＡが所定位置に配置されているか否かの判断を行うことを必要とせずに、簡単な構成で赤外線カットフィルタＡの切換えを行うことができる。
【００８４】
以上、本発明の車載カメラ用フィルタ切換装置を実施例１および実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００８５】
１ 撮像素子
２ レンズ
３ 支持板
４ 駆動部（ウォームギア）
５ 駆動制御回路
６ 信号変換部
７ 信号処理部
８ タイマ
９ モニタ
１０ タイミングジェネレータ
１１ ＣＤＳ回路
１２ ＡＧＣ回路
１３ Ａ／Ｄ変換回路
１００ 車載カメラ用フィルタ切換装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載カメラ用フィルタ切換装置に関し、詳細には、赤外線フィルタを使用する車載カメラ用フィルタ切換装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、鮮明な画像を得ることを目的として、ビデオカメラに赤外線カットフィルタを設けたものが知られている。このような技術によれば、昼間など十分な光量が得られる場合には撮像素子とレンズとの間に赤外線カットフィルタを配置して色再現性を確保し、一方、夜間時など十分な光量が得られない場合には撮像素子とレンズとの間から赤外線カットフィルタを退避させて撮像感度を上げることができる。
【０００３】
そして、このような赤外線カットフィルタの出し入れの切換え操作は、周囲の光量等、環境の変化に応じて、使用者が手動で操作つまみを動かすことで行う（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１に提案されている技術を車載カメラにそのまま適用すると、運転者が赤外線カットフィルタの切換え操作を行う必要があり、運転操作の妨げとなる虞がある。
【０００６】
このため、車載カメラにおける赤外線カットフィルタの切換えは自動に行われることが望ましい。そこで、車両周辺の環境の変化を検出するセンサを用いることで自動的に赤外線カットフィルタを切換えるように構成することも可能であるが、この場合には新たにセンサ等の構成を追加することが必要となり、部品点数の増加やコストの上昇という問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うことができる車載カメラ用フィルタ切換装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置は、オートゲイン調整部により求められた増幅度が所定値以上である場合には、車両周辺が低照度であるとして撮像素子とレンズとの間から赤外線カットフィルタを退避させ、増幅度が所定値未満である場合には、車両周辺が高照度であるとして撮像素子とレンズとの間に赤外線カットフィルタを配置させることにより、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置は、撮像素子と、前記撮像素子に像を結像させるレンズと、１又は２以上のフィルタを同一平面上に設けた支持板と、前記支持板に設けられた前記フィルタのうち１つを選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置させるように前記支持板を駆動させる駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う駆動制御回路と、前記撮像素子からの出力信号の変換を行う信号変換部と、前記信号変換部に設けられ、前記信号変換部に入力された信号のゲインの調整を行うオートゲイン調整部と、を有し、前記フィルタのうち１つは赤外線カットフィルタであり、前記駆動制御回路は、前記オートゲイン調整部により求められた増幅度が所定値以上である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記赤外線カットフィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記増幅度が所定値未満である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記赤外線カットフィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、車載カメラとの組合せで用いられる既存のオートゲイン調整部が求める増幅度を用いて車両周辺が低照度であるか高照度であるかを判断し、この判断に基づいて赤外線カットフィルタの切換えを行うため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく赤外線カットフィルタの切換えを自動で行うことができる。
【００１１】
また、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記撮像素子の露光時間が適正となるように前記撮像素子の電子シャッタ機能を制御するタイミングジェネレータを備え、前記フィルタのうち１つは減光フィルタであり、前記駆動制御回路は、前記電子シャッタ機能のシャッタスピードが所定値より速い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記減光フィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記シャッタスピードが前記所定値より遅い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記減光フィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行う構成とすることが好ましい。
【００１２】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、車両周辺の照度が特に高い場合には、減光フィルタが撮像素子とレンズとの間に配置されて光量が減衰されるため、スミア現象やブルーミングを防ぐことができ、一方、車両周辺がスミア現象やブルーミングが生じる虞がない程度の照度時には、減光フィルタが撮像素子とレンズとの間から退避されて、撮像素子に到達する光量が減衰されないため、撮像感度を上げることができる。
【００１３】
さらに、照度が特に高い状況であるか否かの判断は、シャッタスピードに基づいて行うため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく減光フィルタの切換えを自動で行うことができる。
【００１４】
そして、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記支持板は円板状に形成され、前記フィルタは前記支持板の中心と同心の円周上に配列され、前記支持板の中心に設けられた中心軸は前記レンズの光軸から偏位した箇所に配置され、前記支持板が前記中心軸を中心として回転することにより、前記フィルタのうち１つが選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置される構成とすることが好ましい。
【００１５】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、支持板を回転させることでフィルタの切換えを行うため、複数のフィルタを設けている場合であってもスムーズに切換えることができる。
【００１６】
また、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記駆動部はウォームギアであり、前記ウォームギアと噛み合うウォームホイールが前記支持板の外周に形成されている構成とすることが好ましい。
【００１７】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、ウォームギアとウォームホイールとが噛み合うことで支持板の回転が制御されているため、車両の振動等により支持板が不用意に回転することを防ぐことができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記支持板は、前記フィルタが設けられた同一円周上に前記フィルタの屈折率と略同一の屈折率を有するように処理された屈折率補正部を有し、前記駆動制御回路は、１又は２以上の前記フィルタのいずれもが前記レンズの光軸上から外れる場合、前記屈折率補正部が前記レンズの光軸上に位置するように前記駆動部の駆動制御を行なう構成とすることが好ましい。
【００１９】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、１又は２以上のフィルタのいずれもが光軸上から外れている場合であっても、屈折率補正部により、フィルタが光軸上に配置されている場合と略同一の屈折率が得られるため、フィルタが光軸上に配置されているか否かによって屈折率が異なることを防止することができる。
【００２０】
そして、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置においては、前記フィルタは、前記支持板上に蒸着を施すことにより形成されている構成とすることが好ましい。
【００２１】
このように構成された本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、支持板上に直接、多層の膜を重ね合わせてフィルタを設けるため、フィルタの特性を確保し、かつ、厚みを薄くすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置によれば、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることを必要とせずに、自動的に赤外線カットフィルタの切換えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施例の車載カメラ用フィルタ切換装置１００の構成を示すブロック構成図である。
【図２】車載カメラ用フィルタ切換装置１００の機構を示す断面図である。
【図３】図２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図４】支持板３と開口部Ｄとの位置関係を示す分解図である。
【図５】赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢ、および屈折率補正部Ｃの光の透過特性を示したグラフである。
【図６】フィルタ切換処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】図６のステップＳ３の夜間制御の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図６のステップＳ４の昼間制御の流れを説明するフローチャートである。
【図９】実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００のフィルタ切換作用を示すフローチャートである。
【図１０】駆動部としてモータを用いた変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０の支持板３と開口部Ｄとの位置関係を示す分解図である。
【図１２】支持板３に赤外線カットフィルタＡおよび屈折率補正部Ｃのみを設けた変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】
以下、図１〜図５に基づいて本発明の最良の実施形態としての実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００について説明する。
［全体の構成］
図１は実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００の構成を示すブロック構成図である。
【００２５】
車載カメラ用フィルタ切換装置１００は、図１に示すように、撮像素子１と、撮像素子１に像を結像させるレンズ２と、撮像素子１とレンズ２との間に設けられた支持板３と、支持板３を駆動させる駆動部４と、駆動部４の駆動制御を行う駆動制御回路５と、撮像素子１からの出力信号の変換を行う信号変換部６と、信号変換部６からの画像データを所要の処理を施して出力する信号処理部７と、日の出時刻および日の入時刻が入力されており、さらに現在の時刻を得るタイマ８と、信号処理部７からの画像データをディスプレイ等の画面に表示するモニタ９と、撮像素子１の露光時間が適正となるように撮像素子１の電子シャッタ機能を制御するタイミングジェネレータ（ＴＧ）１０と、を備えている。
【００２６】
また、信号変換部６は、ＣＤＳ回路１１と、ＡＧＣ回路（オートゲイン調整部）１２と、Ａ／Ｄ変換回路１３と、を有しており、ＣＤＳ回路１１は信号変換部６に入力された出力信号に基づきサンプリング処理を行い、ＡＧＣ回路１２はそのサンプリング処理された信号のオートゲイン調整を行い、Ａ／Ｄ変換回路１３はその信号を画像データに変換する。
［レンズ、支持板、撮像素子および駆動部の機構］
図２は車載カメラ用フィルタ切換装置１００の機構を示す断面図であり、図３は図２のＥ−Ｅ線断面図であり、図４は支持板３と開口部Ｄとの位置関係を示す分解図であり、図５は赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ）Ａ、減光フィルタ（ＮＤＦ）Ｂおよび屈折率補正部Ｃの光の透過特性を示したグラフである。
【００２７】
撮像素子１は、図２に示すように、基板２０に接着して固定され、この撮像素子１を覆うようにフランジ１４が設けられている。
【００２８】
レンズ２は、図２に示すように、レンズ鏡筒１５の内部に具備され、レンズ鏡筒１５に設けられたネジ部１５ａとフランジ１４に設けられたネジ部１４ａとが螺合することにより、レンズ２およびレンズ鏡筒１５がフランジ１４に固定される。
【００２９】
支持板３は、図３に示すように、円板状に形成されており、その外周にはウォームホイール１６が形成されている。フランジ１４の内部には図２に示すように、駆動部４としてのウォームギア（以下、「ウォームギア４」とする）が設けられており、このウォームギア４とウォームホイール１６とが噛み合うように、かつ、支持板３が中心軸Ｏを中心として回転可能に配置されている。
【００３０】
そして、支持板３には、図３および図４（ａ）に示すように、同一半径を有する円形の赤外線カットフィルタＡと、減光フィルタＢと、屈折率補正部Ｃと、が同一平面上に設けられている。また、これら赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃは、円形状である支持板３の中心軸Ｏと同心の円周上に配列されている。
【００３１】
さらに、フランジ１４の内部には、図２に示すように、レンズ２からの光を撮像素子１に到達させるための円形の開口部Ｄが設けられており、支持板３に設けられた赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃのうち１つが選択的に撮像素子１とレンズ２との間に配置された場合に、この選択された１つが開口部Ｄに重なるように形成されている。
【００３２】
赤外線カットフィルタＡは、図５に示すように、赤外線領域（約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍ）の光の透過を遮る特性を有しており、減光フィルタＢは、光量を減衰させる特性を有している。これらの赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢは、透明な樹脂材料で形成された支持板３上に蒸着を施すことにより形成されている。
【００３３】
また、屈折率補正部Ｃは、支持板３を形成する樹脂材料の一部に、例えば、厚みを調整する等の処理を行い、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢの屈折率と略同一の屈折率を有するように形成されている。そして、この屈折率補正部Ｃは、図５に示すように、広い波長領域の光を高い透過率で透過させる。
【００３４】
次に、車載カメラ用フィルタ切換装置１００によるフィルタ切換作用を説明する。
【００３５】
図６は、フィルタ切換処理の流れを説明するフローチャートであり、図７は、図６のステップＳ３の夜間制御の流れを説明するフローチャートであり、図８は、図６のステップＳ４の昼間制御の流れを説明するフローチャートである。
［フィルタ切換処理の流れ］
車載カメラ用フィルタ切換装置１００が起動されると、図６に示すように、タイマ８から現在時刻、日の出時刻および日の入時刻が駆動制御回路５に入力される（ステップＳ１）。
【００３６】
そして、駆動制御回路５は、入力された日の出時刻および日の入時刻を基準として、１日２４時間を夜の時間帯と昼の時間帯とに分け、入力された現在時刻に基づいて、現在が夜の時間帯であるか否かの判断を行う（ステップＳ２）。
【００３７】
現在が夜の時間帯であると判断された場合には夜間制御に移行し（ステップＳ３）、一方、現在が夜の時間帯ではない（昼の時間帯である）と判断された場合には昼間制御に移行する（ステップＳ４）。
［夜間制御］
夜間制御に移行すると、図７に示すように、初期設定が行われ、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されるように、ウォームギア４が支持板３を駆動させる（ステップＳ５）。
【００３８】
その後、駆動制御回路５がＡＧＣ回路１２が求めた増幅度（ＡＧＣゲイン）を取得し（ステップＳ６）、この増幅度が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。この所定値とは、赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行うための閾値として予め設定されている。
【００３９】
増幅度が所定値未満である場合には高照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ６、Ｓ７を繰り返す。
【００４０】
一方、増幅度が所定値以上である場合には低照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるために駆動部４が支持板３を駆動させ、屈折率補正部Ｃが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ８）。
【００４１】
そして、ウォームギア４の回転数等に基づき、赤外線カットフィルタＡが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ９）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ８、Ｓ９を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ１０）。
【００４２】
さらに、ステップＳ６と同様に、駆動制御回路５がＡＧＣ回路１２が求めた増幅度を取得し（ステップＳ１１）、この増幅度が所定値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００４３】
増幅度が所定値以上のままである場合には、屈折率補正部Ｃが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返す。
【００４４】
一方、増幅度が所定値未満となった場合には高照度時になったものと判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されるようにウォームギア４が支持板３の駆動の制御を行う（ステップＳ１３）。
【００４５】
また、ステップＳ９と同様に、ウォームギア４の回転数等に基づいて、赤外線カットフィルタＡが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ１４）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ１３、Ｓ１４を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されると駆動部４の駆動が停止される（ステップＳ１５）。
［昼間制御］
昼間制御に移行すると、図８に示すように、初期設定が行われ、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ１６）。
【００４６】
その後、駆動制御回路５がタイミングジェネレータ１０により制御された撮像素子１の露光時間（シャッタスピード）を取得し（ステップＳ１７）、このシャッタスピードが所定値より速いか否かを判断する（ステップＳ１８）。この所定値とは、赤外線カットフィルタＡと減光フィルタＢとの切換えを行うための閾値として予め設定されている。
【００４７】
シャッタスピードが所定値より遅い場合には、赤外線カットフィルタＡにより対応可能であり、スミア現象やブルーミングが生じる虞が少ない程度の照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ１７、Ｓ１８を繰り返す。
【００４８】
一方、シャッタスピードが所定値より速い場合には、スミア現象やブルーミングが生じる虞がある程、照度が特に高い状況であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるために駆動部４が支持板３の駆動を行い、光量を減衰させるための減光フィルタＢが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ１９）。
【００４９】
そして、ウォームギア４の回転数等に基づいて、減光フィルタＢが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ２０）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ２０、Ｓ２１を繰り返し、減光フィルタＢが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ２１）。
【００５０】
さらに、ステップＳ１７と同様に、駆動制御回路５がシャッタスピードを取得し（ステップＳ２２）、このシャッタスピードが所定値より遅いか否かを判断する（ステップＳ２３）。
【００５１】
シャッタスピードが所定値より遅い状態のままである場合には、減光フィルタＢが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ２２、Ｓ２３を繰り返す。
【００５２】
一方、シャッタスピードが所定値より速くなった場合には、減光フィルタＢから赤外線カットフィルタＡに切換えられる（ステップＳ２４）。
【００５３】
また、ウォームギア４の回転数等に基づいて、赤外線カットフィルタＡが所定の位置となっているか否かの判断が行われ（ステップＳ２５）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ２４、Ｓ２５を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されると駆動部４の駆動が停止される（ステップＳ２６）。
【００５４】
このように、夜間ではＡＧＣ回路１２が求めた増幅度の値に基づいて赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行い、昼間ではタイミングジェネレータ１０により制御された撮像素子１の露光時間（シャッタスピード）に基づいて赤外線カットフィルタＡと減光フィルタＢとの切換えを行う。
【００５５】
次に、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００による効果を説明する。
【００５６】
このように構成された実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、車載カメラとの組合せで用いられる既存のＡＧＣ回路１２により求められた増幅度が所定値以上である場合には、撮像素子１とレンズ２との間から赤外線カットフィルタＡが退避され、増幅度が所定値未満である場合には、撮像素子１とレンズ２との間に赤外線カットフィルタＡが配置されるため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく赤外線カットフィルタＡの切換えを自動で行うことができる。
【００５７】
また、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、電子シャッタ機能のシャッタスピードが所定値よりも速い場合には、撮像素子１とレンズ２との間に減光フィルタＢが配置され、シャッタスピードが所定値より遅い場合には、撮像素子１とレンズ２との間から減光フィルタＢが退避されるため、特に照度が高い場合であっても減光フィルタＢにより光量が減衰されるためスミア現象やブルーミングを防ぐことができ、一方、スミア現象やブルーミングが生じる虞がない程度の照度時には減光フィルタＢが退避されることにより、撮像素子１に到達する光量が減衰されないため、撮像感度を上げることができる。
【００５８】
さらに、照度が特に高い状況であるか否かの判断は、シャッタスピードに基づいて行うため、新たなセンサ等の追加的な構成を設けることなく減光フィルタＢの切換えを自動で行うことができる。
【００５９】
そして、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、支持板３は円板状に形成され、赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃは支持板３の中心と同心の円周上に配列され、レンズ２の光軸から偏位した箇所に配置された中心軸Ｏを中心として支持板３が回転することにより、フィルタのうち１つが選択的に撮像素子１とレンズ２との間に配置されるため、複数のフィルタを設けている場合であってもスムーズに切換えることができる。
【００６０】
また、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、ウォームギア４と噛み合うウォームホイール１６が支持板３の外周に形成されているため、ウォームギア４とウォームホイール１６とが噛み合い、車両の振動等により支持板３が不用意に回転することを防ぐことができる。
【００６１】
さらに、このように構成された実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、支持板３は、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢが設けられた同一円周上に赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢの屈折率と略同一の屈折率を有するように処理された屈折率補正部Ｃを有し、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢのいずれもがレンズ２の光軸上から外れる場合、屈折率補正部Ｃがレンズ２の光軸上に位置するため、赤外線カットフィルタＡや減光フィルタＢが光軸上の配置されているか否かによって屈折率が異なることを防止することができる。
【００６２】
そして、実施例１に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００によれば、赤外線カットフィルタＡおよび減光フィルタＢは、透明な樹脂材料で形成された支持板３上に蒸着を施すことにより形成されているため、フィルタの特性を確保し、かつ、厚みを薄くすることができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、本発明の最良の実施形態としての実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００について説明する。
【００６４】
実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００の構成は、図１〜図５に示す実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００の構成と同様であるため、説明を省略し、各構成の符号は実施例１と同じ符号を用いて説明する。
【００６５】
実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００は、現在時刻に拘わらずフィルタ切換作用を行うものである。
【００６６】
図９は、実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００のフィルタ切換作用を示すフローチャートであり、この図９に基づいて実施例２の車載カメラ用フィルタ切換装置２００のフィルタ切換作用を説明する。
［フィルタ切換処理の流れ］
車載カメラ用フィルタ切換装置２００が起動されると、図９に示すように、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されるように、ウォームギア４が支持板３を駆動する初期設定が行われる（ステップＳ２７）。
【００６７】
その後、駆動制御回路５が、ＡＧＣ回路１２が求めた増幅度（ＡＧＣゲイン）およびタイミングジェネレータ１０により制御された撮像素子１の露光時間（シャッタスピード）を取得する（ステップＳ２８、Ｓ２９）。
【００６８】
さらに、駆動制御回路５は、取得した増幅度が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。増幅度が所定値未満である場合には高照度時であると判断し、ステップＳ３４に移行する。
【００６９】
一方、増幅度が所定値以上である場合には低照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるためにウォームギア４が支持板３の駆動を行い、屈折率補正部Ｃが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ３１）。
【００７０】
ウォームギア４の回転数等に基づいて、赤外線カットフィルタＡが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ３２）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ３１、Ｓ３２を繰り返し、赤外線カットフィルタＡが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ３３）。
【００７１】
また、ステップＳ３４に移行した場合には、駆動制御回路５が、取得したシャッタスピードが所定値より速いか否かを判断する（ステップＳ３４）。
【００７２】
シャッタスピードが所定値よりも遅い場合には、赤外線カットフィルタＡにより対応可能な程度の照度時であると判断し、赤外線カットフィルタＡが撮像素子１とレンズ２との間に配置されたままの状態でステップＳ２８から再び処理を繰り返す。
【００７３】
一方、シャッタスピードが所定値よりも速い場合には、スミア現象やブルーミングが生じる虞がある程、照度が特に高い状況であると判断し、赤外線カットフィルタＡを撮像素子１とレンズ２との間から退避させるためにウォームギア４が支持板３の駆動を行い、減光フィルタＢが撮像素子１とレンズ２との間に配置される（ステップＳ３５）。
【００７４】
ウォームギア４の回転数等に基づいて、減光フィルタＢが所定の位置であるか否かの判断が行われ（ステップＳ３６）、所定の位置に配置されていない場合にはステップＳ３５、Ｓ３６を繰り返し、減光フィルタＢが所定の位置に配置されるとウォームギア４の駆動が停止される（ステップＳ３７）。
【００７５】
なお、昼間制御において赤外線カットフィルタＡと減光フィルタＢとの切換えを行うための閾値であるシャッタスピードの所定値は、夜間制御において赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行うための閾値である増幅度の所定値と比較し、照度が高い方に設定されている。
【００７６】
すなわち、照度が特に高い場合には減光フィルタＢが、スミア現象等が生じる虞は少ない程度の高照度時には赤外線カットフィルタＡが、低照度時には屈折率補正部Ｃが、それぞれ選択的に撮像素子１とレンズ２との間に配置される。
【００７７】
次に、実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置２００による効果を説明する。
【００７８】
このように構成された実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置２００によれば、実施例１の車載カメラ用フィルタ切換装置１００による効果に加えて、現在時刻に拘わらずフィルタ切換作用を行うため、日の出時刻および日の入時刻が入力されているタイマ８を備えていない場合であっても照度に適したフィルタの切換えを行うことができる。
【００７９】
なお、実施例１および実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００、２００によれば、駆動部４としてウォームギアが用いられ、支持板３の外周にウォームホイール１６が形成されている場合について説明したが、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置はこのような形態に限定されるものではなく、例えば、図１０および図１１に示すように、駆動部４としてモータを用いることも可能である。
【００８０】
このような構成によれば、支持板３の外周にウォームホイール１６を形成することを必要としないため、製造コストを低減させることができる。
【００８１】
また、実施例１および実施例２に係る車載カメラ用フィルタ切換装置１００、２００によれば、支持板３に赤外線カットフィルタＡ、減光フィルタＢおよび屈折率補正部Ｃが設けられている場合について説明したが、本発明に係る車載カメラ用フィルタ切換装置はこのような形態に限定されるものではなく、例えば、減光フィルタＢを備えず、赤外線カットフィルタＡおよび屈折率補正部Ｃのみを設ける構成とすることも可能である。
【００８２】
このような構成によれば、赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えのみを行うため、図１２に示すように、支持板３を扇形に形成し、支持板３の外周の一部に設けられたストッパ係合部１７とストッパ１８とが係合する位置まで、中心軸Ｏを中心として支持板３を回転させることにより、赤外線カットフィルタＡと屈折率補正部Ｃとの切換えを行うことができる。
【００８３】
このため、赤外線カットフィルタＡが所定位置に配置されているか否かの判断を行うことを必要とせずに、簡単な構成で赤外線カットフィルタＡの切換えを行うことができる。
【００８４】
以上、本発明の車載カメラ用フィルタ切換装置を実施例１および実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００８５】
１ 撮像素子
２ レンズ
３ 支持板
４ 駆動部（ウォームギア）
５ 駆動制御回路
６ 信号変換部
７ 信号処理部
８ タイマ
９ モニタ
１０ タイミングジェネレータ
１１ ＣＤＳ回路
１２ ＡＧＣ回路
１３ Ａ／Ｄ変換回路
１００ 車載カメラ用フィルタ切換装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、前記撮像素子に像を結像させるレンズと、１又は２以上のフィルタを同一平面上に設けた支持板と、前記支持板に設けられた前記フィルタのうち１つを選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置させるように前記支持板を駆動させる駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う駆動制御回路と、前記撮像素子からの出力信号の変換を行う信号変換部と、前記信号変換部に設けられ、前記信号変換部に入力された信号のゲインの調整を行うオートゲイン調整部と、を有し、
前記フィルタのうち１つは赤外線カットフィルタであり、
前記駆動制御回路は、前記オートゲイン調整部により求められた増幅度が所定値以上である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記赤外線カットフィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記増幅度が所定値未満である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記赤外線カットフィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とする車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項２】
前記撮像素子の露光時間が適正となるように前記撮像素子の電子シャッタ機能を制御するタイミングジェネレータを備え、
前記フィルタのうち１つは減光フィルタであり、
前記駆動制御回路は、前記電子シャッタ機能のシャッタスピードが所定値より速い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記減光フィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記シャッタスピードが前記所定値より遅い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記減光フィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項３】
前記支持板は円板状に形成され、前記フィルタは前記支持板の中心と同心の円周上に配列され、前記支持板の中心に設けられた中心軸は前記レンズの光軸から偏位した箇所に配置され、前記支持板が前記中心軸を中心として回転することにより、前記フィルタのうち１つが選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項４】
前記駆動部はウォームギアであり、
前記ウォームギアと噛み合うウォームホイールが前記支持板の外周に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項５】
前記支持板は、前記フィルタが設けられた同一円周上に前記フィルタの屈折率と略同一の屈折率を有するように処理された屈折率補正部を有し、
前記駆動制御回路は、１又は２以上の前記フィルタのいずれもが前記レンズの光軸上から外れる場合、前記屈折率補正部が前記レンズの光軸上に位置するように前記駆動部の駆動制御を行なうことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項６】
前記フィルタは、前記支持板上に蒸着を施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項１】
撮像素子と、前記撮像素子に像を結像させるレンズと、１又は２以上のフィルタを同一平面上に設けた支持板と、前記支持板に設けられた前記フィルタのうち１つを選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置させるように前記支持板を駆動させる駆動部と、前記駆動部の駆動制御を行う駆動制御回路と、前記撮像素子からの出力信号の変換を行う信号変換部と、前記信号変換部に設けられ、前記信号変換部に入力された信号のゲインの調整を行うオートゲイン調整部と、を有し、
前記フィルタのうち１つは赤外線カットフィルタであり、
前記駆動制御回路は、前記オートゲイン調整部により求められた増幅度が所定値以上である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記赤外線カットフィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記増幅度が所定値未満である場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記赤外線カットフィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とする車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項２】
前記撮像素子の露光時間が適正となるように前記撮像素子の電子シャッタ機能を制御するタイミングジェネレータを備え、
前記フィルタのうち１つは減光フィルタであり、
前記駆動制御回路は、前記電子シャッタ機能のシャッタスピードが所定値より速い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間に前記減光フィルタを配置させるように前記駆動部の駆動制御を行い、前記シャッタスピードが前記所定値より遅い場合には、前記撮像素子と前記レンズとの間から前記減光フィルタを退避させるように前記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項３】
前記支持板は円板状に形成され、前記フィルタは前記支持板の中心と同心の円周上に配列され、前記支持板の中心に設けられた中心軸は前記レンズの光軸から偏位した箇所に配置され、前記支持板が前記中心軸を中心として回転することにより、前記フィルタのうち１つが選択的に前記撮像素子と前記レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項４】
前記駆動部はウォームギアであり、
前記ウォームギアと噛み合うウォームホイールが前記支持板の外周に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項５】
前記支持板は、前記フィルタが設けられた同一円周上に前記フィルタの屈折率と略同一の屈折率を有するように処理された屈折率補正部を有し、
前記駆動制御回路は、１又は２以上の前記フィルタのいずれもが前記レンズの光軸上から外れる場合、前記屈折率補正部が前記レンズの光軸上に位置するように前記駆動部の駆動制御を行なうことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【請求項６】
前記フィルタは、前記支持板上に蒸着を施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車載カメラ用フィルタ切換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−４１２１６（Ｐ２０１１−４１２１６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９４５０（Ｐ２００９−１８９４５０）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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