拍摄装置的制作方法

本发明涉及能够拍摄车辆前方的图像的拍摄装置的技术领域。

背景技术：

在这种拍摄装置中，因为拍摄方向固定，所以在车辆因信号停止的情况下，有时从车辆观察位于高的位置的信号灯偏出拍摄范围。作为避免这样的状况的对策，公开了例如在车辆因信号停止的情况下，使车辆停止在能够通过拍摄装置识别信号灯的识别极限距离这一技术(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2013－177098号公报

然而，上述的专利文献1所记载的识别极限距离有可能被设定在比停止线大幅靠近前的地方(例如，前几米)。该情况下，车辆停止在本来不应该停止的位置，从遵守交通规则的观点来看，这也是不希望的。

另一方面，也考虑有在车辆停止时改变拍摄装置的朝向(例如，将拍摄装置朝向上方以便能看见上方的信号灯)这一对策方法，但改变朝向时的冲击大，装置的耐久性也变差。另外，存在装置的驱动所需要的电力大这一技术问题点。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其课题在于，提供即使在车辆的停止时也能够拍摄信号灯的拍摄装置。

本发明的一个方式所涉及的拍摄装置是拍摄车辆的前方图像的拍摄装置，具备：促动器，能够通过使拍摄传感器沿上下方向移动而调整相对于镜头的相对高度，来使拍摄范围沿上下方向移动；计算单元，计算基准角度，该基准角度是从上述拍摄传感器沿着上述车辆的行进方向延伸的线与从上述拍摄传感器朝向在上述车辆的前方存在的信号灯延伸的线所成的角度；以及控制单元，基于上述基准角度控制上述促动器以使上述信号灯收纳在拍摄范围内。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的拍摄装置的构成的框图。

图2(a)和图2(b)是表示拍摄传感器的移动前以及移动后的状态的立体图。

图3(a)和图3(b)是表示在信号停止时产生的信号灯的视场角不足的一个例子的概念图。

图4是表示本实施方式所涉及的拍摄装置中的拍摄传感器控制动作流程的流程图。

图5是表示在拍摄范围内设定的判定区域的一个例子的平面图。

图6是表示基准角度的一个例子的概念图。

图7是表示基于基准角度的拍摄传感器的控制的概念图。

图8(a)至图8(e)是表示本实施方式以及比较例所涉及的接近信号灯时的拍摄范围的变化的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对拍摄装置的实施方式进行说明。

＜装置构成＞

首先，参照图1以及图2对第一实施方式所涉及的拍摄装置的构成进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的拍摄装置的构成的框图。图2是表示拍摄传感器的移动前以及移动后的状态的立体图。

如图1所示，第一实施方式所涉及的拍摄装置100构成为具备镜头110、拍摄传感器120、促动器130、以及控制部140。

拍摄装置100例如设置于车辆的前窗周边，拍摄车辆的前方图像。在拍摄时，通过从拍摄传感器120输出与从镜头110入射的光对应的信号，且该信号在图像处理部410中被处理，从而生成拍摄图像。这样生成的拍摄图像被利用于例如信号灯的灯色识别、障碍物的检测等。

另外，拍摄装置100通过促动器130使拍摄传感器120相对于镜头110的相对位置可变。促动器130通过后述的附记中的“控制单元”的一个具体例子亦即传感器控制部440来控制其动作。此外，传感器控制部440基于在后述的附记中的“计算单元”的一个具体例子亦即角度计算部430中计算出的基准角度来控制促动器130。角度计算部430根据条件判定部420的判定结果计算基准角度。条件判定部420基于从图像处理部410输出的拍摄图像来判定是否满足计算基准角度时的条件。以后将对这些一系列的动作详细地进行说明。

如图2所示，拍摄传感器120构成为能够垂直地沿上下方向移动。由此，拍摄传感器120能够使相对于镜头110的相对高度变化。此外，在拍摄传感器120设置有框状的限位(stopper)机构125，拍摄传感器120在被限位机构125规定的可动区域内移动。限位机构125用于抑制拍摄传感器120的过度移动。

在车辆通常行驶的情况下，拍摄传感器120被控制为处于图2(a)所示的通常位置。通常位置是可实现适合车辆10行驶时的拍摄范围那样的配置，例如是垂直地入射到镜头110的光(即，与镜头110的光轴平行的光)中的、通过了镜头110的中心的光入射到拍摄传感器120的中心那样的配置。另一方面，在车辆因信号停止的情况下，如图2(b)所示，拍摄传感器120被控制为向通常位置靠下侧移动。若使拍摄传感器120从通常位置向下方移动，则从镜头110看到的拍摄传感器120的相对高度变低。该情况下，从镜头110的更上侧射出的光入射到拍摄传感器120(参照图中的虚线箭头)。更具体而言，即使是以比较浅的角度(换句话说，以相对于镜头110的面接近平行的角度)入射到镜头110的光且其成像位置在拍摄传感器120处于通常位置的情况下偏离拍摄传感器120这样的光，也会通过将拍摄传感器120向下侧移动而入射到拍摄传感器120。结果，拍摄装置100的拍摄范围向上侧移动。这样，本实施方式所涉及的拍摄装置100构成为能够通过使拍摄传感器120沿上下方向移动来使拍摄范围变化。

＜因信号停止时的视场角不足＞

接下来，参照图3具体地对在车辆因信号停止时产生的信号灯的视场角不足进行说明。图3是表示在因信号停止时产生的信号灯的视场角不足的一个例子的概念图。

如图3(a)所示，在车辆10与信号灯50之间的距离比较远的情况下，拍摄装置100的拍摄范围中包含信号灯50。另一方面，在车辆10与信号灯50之间的距离比较近的情况下，信号灯50偏出拍摄装置100的拍摄范围(即，产生视场角不足)。若产生信号灯50的视场角不足，则导致不能利用例如拍摄图像来识别信号灯50的灯色。

其中，在信号灯50是绿灯信号且车辆10通过信号灯50的情况下，即使车辆10接近信号灯而暂时不能识别信号灯50的灯色也不会产生问题。然而，在信号灯50是红灯信号且车辆10在信号灯50的附近停止的情况下，由于不能识别之后的信号灯50的灯色而产生不良情况。例如，在不能识别信号灯50的灯色的状态下无法执行识别出信号灯50的灯色而执行的自动起步控制(具体而言，信号从红灯切换到绿灯时自动地使车辆10起步的控制)。

本实施方式涉及的拍摄装置100为了避免上述那样的车辆10停止时可能产生的不良情况，执行以下说明的拍摄传感器控制动作。

(3)拍摄传感器控制动作

参照图4，具体地对由本实施方式涉及的拍摄装置100执行的拍摄传感器控制动作进行说明。图4是表示本实施方式涉及的拍摄装置中的拍摄传感器控制动作流程的流程图。

如图4所示，在本实施方式所涉及的拍摄装置100的动作时，首先执行车辆前方的拍摄(步骤s11)。具体而言，由图像处理部410生成与从拍摄传感器120输出的信号对应的拍摄图像。拍摄图像被输出到条件判定部420。

条件判定部420对拍摄图像进行图像解析，判定在拍摄范围内是否存在红灯信号(步骤s12)。此外，由于判定拍摄图像中的红灯信号的存在的具体方法能够适当地应用现有技术，所以省略此处的详细说明。

当在拍摄范围中不存在红灯信号的情况下(步骤s12：否)，省略以后的处理，结束一系列的处理。即，在拍摄范围中不存在信号灯50的情况、在拍摄范围存在的信号灯50是绿灯信号的情况下，不执行拍摄传感器120的控制。此外，也可以在一系列的处理结束之后，在规定期间后从步骤s11重新开始处理。

在拍摄范围存在红灯信号的情况下(步骤s12：是)，条件判定部420进而判定信号灯50是否在判定区域内(步骤s13)。这里，参照图5对判定区域具体地进行说明。图5是表示在拍摄范围内设定的判定区域的一个例子的平面图。

如图5所示，判定区域是后述的附记中的“规定区域”的一个具体例子，是用于判定发生信号灯的视场角不足(参照图3(b))的可能性是否高的区域。判定区域被设定为拍摄范围的上端的区域(由图中的虚线包围的区域)。在信号灯50成为拍摄范围的上端周边的判定区域内的情况下，若车辆进一步接近信号灯50，则拍摄图像中的信号灯50的位置进一步向上侧移动，结果发生信号灯50的视场角不足的可能性高。这样，若使用判定区域，则能够容易地判定信号灯50是否要产生视场角不足。

能够使用例如照相机拍摄周期f、照相机像素数p、照相机视角a、照相机轴角度d、车辆时速v、信号灯安装高度hs、车辆高度(照相机安装高度)hv如以下那样计算判定区域的大小。首先，使用下述公式(1)计算产生信号灯50的视场角不足的车辆10与信号灯50的距离a。

a＝(hs－hv)/tan(a/2+d)···(1)

接下来，使用下述公式(2)计算产生视场角不足的1帧前的拍摄图像被拍摄的时刻下的车辆10与信号灯50的距离b。

b＝a+(v/3.6)×1/f···(2)

接下来，使用下述公式(3)计算产生视场角不足的信号灯50的1帧前的像素位置c。

c＝p/a×(a/2－arctan((hs－hv)/b))···(3)

若将上述c乘以富余系数α(进一步考虑车辆变化、环境变化量的系数)而得到的值设定为判定区域的高度幅度，则能够考虑在1帧后产生视场角不足的可能性来设定适当的判定区域。此外，判定区域既可以是具有预先设定的高度幅度的被固定的区域，也可以是例如高度幅度实时地变动的可变区域。

返回到图4，在信号灯50不在判定区域内的情况下(步骤s13：否)，省略以后的处理，结束一系列的处理。即，即使是在拍摄范围内存在红灯信号的情况，在该红灯信号是判定区域外的情况下，也不执行拍摄传感器120的控制。此外，也可以在一系列的处理结束之后，在规定期间后从步骤s11重新开始处理。

在信号灯50在判定区域内的情况下(步骤s13：是)，条件判定部420将满足计算基准角度θ的规定的条件(即，信号灯50是红灯信号并且信号灯50在判定区域内)这一判定结果输出到角度计算部430。若角度计算部430接受到满足规定的条件这一判定结果，则计算基准角度θ。如图6所示，基准角度θ是从拍摄装置100沿水平方向延伸的线(或者，沿着车辆1正在行驶的路面(换句话说，平行地)延伸的线)与从拍摄装置100朝向信号灯50延伸的线所成的角度。

角度计算部430若接受到来自条件判定部420的判定结果，则首先计算表示与当前的信号灯50的位置关系的各参数(步骤s14)。具体而言，角度计算部430分别计算从当前的拍摄装置100到信号灯50的距离l0、信号灯安装高度hs、当前的基准角度θ0。

接着，角度计算部430除了上述的到信号灯50的距离l0、信号灯安装高度hs、当前的基准角度θ0以外，还使用照相机拍摄周期f以及车辆时速v，计算1帧后的基准角度θ1(换言之，下次拍摄时刻下的基准角度θ)(步骤s15)。在计算1帧后的基准角度θ1时，首先使用下述公式(4)来计算1帧后的到信号灯50的距离l1。

l1＝l0－v/3.6/f···(4)

接着，使用下述公式(5)计算1帧后的基准角度θ1。

θ1＝arctan(hs/l1)···(5)

由角度计算部430计算出的基准角度θ(具体而言，是1帧后的基准角度θ1)被输出到传感器控制部440。传感器控制部440基于基准角度θ来控制促动器130(步骤s16)。此外，促动器130在1帧后的拍摄时刻到来之前，使拍摄传感器120的移动完成。即，在与信号灯50的位置关系成为与计算出的1帧后的基准角度θ1对应的状态之前，使拍摄传感器120的移动完成。

这里，参照图7对基于基准角度θ的拍摄传感器120的控制具体地进行说明。图7是表示基于基准角度的拍摄传感器的控制的概念图。

如图7所示，拍摄传感器120的位置(换言之，移动量)基于基准角度θ决定。具体而言，基准角度θ的值越大，则拍摄传感器120越向下侧移动。结果，基准角度θ的值越大，则拍摄装置100的拍摄范围越向上侧移动。此外，图中的基准角度θ与拍摄传感器120的关系只不过是一个例子，可考虑拍摄传感器120的安装位置、视场角等，设定为信号灯50可靠地收纳在拍摄范围。

再次返回到图4，在拍摄传感器120移动后，判定是否车辆10停止或者拍摄传感器120的位置达到下限(步骤s17)。在判定为车辆10停止的情况下(步骤s17：是)，因为从拍摄装置100看到的信号灯50的位置没有变化，所以判断为不需要以后的拍摄传感器120的位置控制，结束一系列的处理。同样，在拍摄传感器120的位置达到下限的情况下(步骤s17：是)，因为不能使拍摄传感器120向下侧移动，所以也结束一系列的处理。

另一方面，在判定为车辆10未停止并且拍摄传感器120的位置未达到下限的情况下(步骤s17：否)，处理从步骤s11重新开始。若这样反复执行处理，则可根据拍摄周期反复计算出基准角度θ，执行与计算出的基准角度θ对应的拍摄传感器120的位置控制。因此，能够根据实际的车辆10与信号灯50的位置关系实现恰当的拍摄范围。

此外，在上述的一系列处理的中途红灯信号切换到绿灯信号而车辆10不需要因信号停止的情况、或者在一系列的处理结束之后红灯信号切换到绿灯信号而判定为车辆10开始行驶的情况下，传感器控制部440控制促动器130的动作，将拍摄传感器120的位置返回到通常位置(参照图2(a))。这样一来，能够防止尽管车辆10开始了通常行驶但还保持拍摄范围向上侧移动的情况。

＜技术效果＞

接下来，参照图8对通过上述的拍摄传感器控制动作而得到的技术效果具体地进行说明。图8是表示本实施方式以及比较例所涉及的接近信号灯时的拍摄范围的变化的概念图。

如图8所示，在比较例所涉及的拍摄装置中，拍摄传感器120不基于基准角度θ而移动。因此，即使在车辆10因信号停止这样的情况(具体而言，车辆接近信号灯50并且最终停止的情况)下，拍摄范围也不移动。其结果，观察图8(a)、图8(b)、图8(c)可知，由于车辆10接近信号灯50而产生信号灯50的视场角不足。

另一方面，在本实施方式所涉及的拍摄装置100中，拍摄传感器120基于基准角度θ而移动。因此，在车辆10信号停止这样的情况下，拍摄范围逐渐地向上侧移动。其结果，观察图8(a)、图8(d)、图8(e)可知，即使车辆10接近信号灯50，也不产生信号灯50的视场角不足。

如以上说明那样，根据本实施方式所涉及的拍摄装置100，通过使拍摄传感器120的位置基于基准角度θ变化，能够防止信号灯50的视场角不足的产生。具体而言，即便是车辆10在信号灯50的附近停止，从车辆来看信号灯50位于接近正上方的位置那样的情况，也能够可靠地使信号灯50收纳在拍摄范围。另外，因为按每个拍摄时刻反复计算基准角度θ，所以根据此时的与信号灯50的位置关系可实现恰当的拍摄范围。具体而言，在车辆10一边减速一边接近信号灯50这样的情况下，拍摄范围逐渐地向上侧移动，能够使信号灯50总收纳在拍摄范围内。

在本实施方式中，还根据比较轻的拍摄传感器120的移动变更拍摄范围。因此，与例如使镜头110或拍摄装置100本身移动的情况相比，能够抑制移动时的冲击、移动所需要的消耗电流，并且适当地变更拍摄范围。

＜附记＞

以下，对从以上说明的实施方式导出的发明的各种方式进行说明。

(附记1)

附记1所记载的拍摄装置是拍摄车辆的前方图像的拍摄装置，具备：促动器，能够通过使拍摄传感器沿上下方向移动而调整相对于镜头的相对高度，来使拍摄范围沿上下方向移动；计算单元，计算基准角度，该基准角度是从上述拍摄传感器沿着上述车辆的行进方向延伸的线与从上述拍摄传感器朝向存在于上述车辆的前方的信号灯延伸的线所成的角度；以及控制单元，基于上述基准角度控制上述促动器以使上述信号灯收纳在拍摄范围内。

根据附记1所记载的拍摄装置，在其动作时首先计算出从拍摄传感器看到的信号灯的角度亦即基准角度。基准角度是高度方向的角度，更具体而言，是从拍摄传感器向车辆的行进方向(换言之，沿着车辆行驶的路面)延伸的线与从拍摄传感器朝向信号灯延伸的线所成的角度。此外，在车辆行驶的路面沿着水平面的情况下，基准角度为从拍摄传感器沿水平方向延伸的线与从拍摄传感器朝向信号灯延伸的线所成的角度(即，仰角)。

若计算出基准角度，则拍摄传感器的位置基于基准角度沿上下方向移动，调整拍摄传感器相对于镜头的相对高度。由此，拍摄装置的拍摄范围沿上下方向移动。

若车辆接近信号灯，则从拍摄装置看到的信号灯的位置向上侧移动。因此，若假设拍摄装置的拍摄范围被固定，则例如在车辆因信号停止的情况下等，有可能信号灯偏出拍摄装置的拍摄范围。但是，在附记1所记载的拍摄装置中，通过控制车辆的拍摄传感器的位置，使得拍摄范围沿上下方向移动。因此，即便是因为车辆接近信号灯而信号灯要偏出拍摄范围那样的情况，也能够使拍摄范围向上方向移动而使信号灯收纳在拍摄范围内。另外，拍摄范围基于上述的基准角度(即，从拍摄传感器看到的信号灯的角度)移动。因此，拍摄范围根据与信号灯的位置关系适当地移动，例如在车辆为了因信号停止而减速的情况(即，逐渐接近信号灯的状况)等中，也能够使信号灯继续收纳在拍摄范围内。

此外，在使拍摄范围移动时被控制(换言之，被驱动)的仅是比较轻的拍摄传感器。因此，与例如驱动镜头、装置主体的情况相比较，能够容易并且适当地控制拍摄范围。

(附记2)

在附记2所记载的拍摄装置中，上述计算单元在上述信号灯的灯色是红色并且上述信号灯存在于拍摄范围内的规定区域的情况下，计算上述基准角度。

根据附记2所记载的拍摄装置，在信号灯的灯色是红色并且信号灯存在于拍摄范围内的规定区域的情况下，执行基于基准角度的拍摄传感器的控制(即，拍摄范围的控制)。其中，这里的“规定区域”是用于判定信号灯是否是要偏出拍摄装置的拍摄范围那样的位置的区域，具体而言，被设定为拍摄范围中的上端侧的区域。

在信号灯是绿灯信号且车辆通过信号灯的情况下，即使信号灯暂时偏出拍摄范围产生问题的可能性也低。另一方面，在信号灯是红灯信号且车辆在信号灯的附近停止的情况下，由于不能识别之后的信号灯的灯色而产生不良情况。例如，不能执行识别出信号灯的灯色而执行的自动起步控制。因此，若在信号灯的灯色是红色的情况下控制拍摄范围，则能够在适当的时刻使拍摄范围移动。另外，通过在信号灯存在于拍摄范围内的规定区域的情况下控制拍摄范围，能够抑制不必要的拍摄范围的控制。

(附记3)

在附记3所记载的拍摄装置中，上述计算单元以上述信号灯的灯色是红色为条件反复计算上述基准角度，直至上述车辆在上述信号灯的周边停止或者上述拍摄传感器相对于镜头的相对高度成为下限值为止，每当计算出上述基准角度时，上述控制单元都基于上述基准角度控制上述促动器。

根据附记3所记载的拍摄装置，直到车辆在信号灯的周边停止或者拍摄传感器相对于镜头的相对高度成为下限值为止，阶段性地控制拍摄范围的位置。因此，根据车辆与信号灯的位置关系，拍摄范围移动到适当的位置。

(附记4)

在附记4所记载的拍摄装置中，上述计算单元计算下次的拍摄时刻的上述车辆的位置处的上述基准角度，上述控制单元在上述下次的拍摄时刻到来之前基于上述下次的拍摄时刻的上述基准角度控制上述促动器。

根据附记4所记载的拍摄装置，通过预先计算下次的拍摄时刻的基准角度，能够使实际的拍摄时刻的拍摄范围移动到更适当的位置(即，和与信号灯的位置关系对应的位置)。

(附记5)

附记5所记载的拍摄装置还具备限制上述拍摄传感器的可动区域的限位机构。

根据附记5所记载的拍摄装置，能够防止拍摄传感器的位置过大地变化而导致拍摄范围不适当。

本发明并不局限于上述的实施方式，能够在不违反从技术方案以及说明书整体读取出的发明要旨或者思想的范围内适当地变更，具有这样的变更的拍摄装置也包含于本发明的技术范围。

附图标记说明

10...车辆；50...信号灯；100...拍摄装置；110...镜头；120...拍摄传感器；125...限位机构；130...促动器；140...控制部；410...图像处理部；420...条件判定部；430...角度计算部；440...传感器控制部。