[发明专利]成像单元及其安装方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2012年2月13日提交的日本专利申请NO.2012-28917以及2012年12月19日提交的NO.2012-276442的优先权，其全部内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明涉及一种经由透明的板状部件捕获预定成像区域的图像的成像单元以及用于安装该成像单元的方法。

背景技术

日本专利No.4326999公开了一种作为附着物检测器以检测车辆、船舶以及飞机的玻璃表面上或者是建筑物的各种窗户玻璃上的如雨滴的液滴以及如霜或灰尘的异物的图像处理系统。这种系统将来自安装在车厢中的光源的光投射到风挡(windshield)上，并且利用图像传感器接收由风挡反射的光以捕获并分析图像，从而判定是否有如雨滴的异物附着在风挡上。具体地说，当光源打开时，使用拉普拉斯(Laplasian)滤光片以生成突出雨滴图像区域和非雨滴图像区域之间的边界的边缘图像，它对捕获的图像的图像信号执行边缘检测。然后，它对边缘图像执行广义霍夫变换(generalized Hough transform)，检测圆形图像区域，计算这些区域的数量，并且将数量转换成降雨量。

申请人在日本专利申请No.2011—240848中提出了一种成像单元，该成像单元经由风挡捕获车辆的向前区域的图像以及风挡的外表面上的雨滴的图像。在下文中参考附图来描述这个成像单元。

图41A显示了当风挡是倾斜20度时的来自光源的由风挡上的雨滴Rd反射并进入成像元件1200的光路，同时图41B显示了捕获的图像数据的实例。

成像单元包括成像元件1200以及光源1202，并且被安装在靠近车辆的风挡1105的内表面。成像元件1200被固定在车辆的车厢的天花板上，举例来说，以合适的角度以便成像元件1200的成像透镜的光轴相对于水平方向对准某一方向。因此，如图41B中所示，车辆向前区域被适当的显示在用于车辆检测的图像区域1213。

在图41A中，光源1202被固定在风挡1105的内表面上，举例来说，以合适的角度以便来自光源的光被其外表面上的雨滴(具体地说，雨滴Rd和空气之间的接触面)反射并且显示在用于雨滴检测的图像区域1214中。因此，如图41B中所示，风挡1105的外表面上的雨滴Rd的图像被适当地显示在图像区域1214上。

在这个成像单元中，光源1202相对于成像元件1200的位置以及光源1202的发光方向是不变的。因此，如果风挡的倾斜角度θg被预先设定，通过放置它，成像单元能够被很容易地安装，以便成像元件1200捕获某一方向P上的图像。但是，因为倾斜角度θg取决于车辆类型而不同，成像元件1200和光源1202的单元仅能够被用于限定类型的车辆。

图42显示了当对于以20度倾斜的风挡被优化的成像单元被对于以20度倾斜的1105安装时，被风挡1105的外表面反射的来自光源的光路。图43显示了当同样的成像单元对于以35度倾斜的1105被安装的相同情形。从光源1202投射的一部分光被风挡1105的内表面或外表面反射。由外表面反射的具有高强度的镜面光在图像区域1214上作为环境光被显示，利用精确度的劣化，雨滴Rd被检测。因此，光源1202的角度需要被调整为在图像区域1214上显示由雨滴Rd反射的光，而不是显示由风挡1105的外表面反射的镜面光。

图42中的成像单元能够通过放置它而简单地被相对于以20度倾斜的风挡安装，以便成像元件1200在某一方向上捕获图像，从而防止由外表面反射的镜面光进入成像元件1200。因此，它能够捕获成像元件1200的图像区域1213中的车辆前方的图像以及图像区域1214中的雨滴图像而没有镜面光引起的噪声。然而，利用安装在以超过20度倾斜的车辆风挡上的成像单元，来自光源1202的光在风挡1105的内表面上的入射角大于当风挡1105的倾斜角度是20度时的入射角。因此，被风挡1105的外表面反射的镜面光比图42中的更向上地行进，并且进入成像元件1200。

接下来，有另一种类型的成像单元，其中成像元件1200的某一方向P可以利用固定在风挡1105的内表面上的光源1202来调整。成像单元的安装通过调整成像元件1200的角度以及将光源1202固定在内表面上来简单地完成，以便防止经过外表面的镜面光进入成像元件1200。利用这个安装在以超过20度倾斜的车辆风挡上的成像单元，来自光源1202的光在风挡1105的内表面上的入射角θ与当风挡1105的倾斜角是20度时是一样的。