专利名称：车载摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安,汽车上的用于监控车辆周围环境图像的车载摄ft^置。背景駄通常，为了提高汽车驾驶的安全性，已经提出了多种将摄像机難^^s安驗 中，以 控 周围的图像，并且提取并i顿该图像中含有的各种信息的设备 的提案。其中包括由光学相^I^I^^取得的图像信号中检测出周围汽车的运动并且根 据其距离和速度警告驾驶员的系统、搜寻对于im只别的图像的"it^各区域"的规定位 置的识别标志系统；用位于 中驾驶员座位附近的图像显^ 显示后视镜或车侧反射镜中内嵌的摄像机的输出，使得會辦容易地确i力付向车潮状态及相邻行车道状态 的系统；以及旨嫩同时摄像并显示右侧和左侧方向死角的图像和ffl下方图像的车载 摄像机等。要救样的车:载摄像机不受气象割牛的影响。例如，在专利文献1中公开了一种为了获得不受气象割牛左右的樹t^置，是以车辆后视镜的镜片部分为半反镜，在内部设置带有光纤的视^l竟和CCD ，《t^置，并将由设置在 内部的摄像机信号处理顿各处理的图像信号输出到图像显^a的^a。另外，在戶/^专利文献l中，记载了可以解决涉及摄像机安對體的问题(1)将摄像机设置在 内部时，会导致^Hi:、 fM^的恶化，荆吏驾驶员的禾鹏变窄;(2)如果在发动机舱内周围环境非常恶劣，会成为故障的原因；(3)如果设置在车 辆外部，例如车门侧面和发动机舱上时，存在着安全^Jl、设计上、空气阻力这样的 性會让等的坏影响。专利文件l:特开平5-294183号公报(图l)。 发明内容虽然在这样的现有技术中掛共了不会使糊性育战化的摄像机的安^a，但是出现了车载摄傲几的性能受到限制这样的新的问题。就是说，(1)由于iffil半反镜获取外界的图像，所以灵i^t斷氐；(2)由于摄像机的安對立置在后视镜内部，所以即 使适当调,像机的取向或者丰鹏角，兽,像的丰鹏也是受限的；(3)由于从设计 上的观点出发，还在考虑将来去除后视镜，J^现有技术不能与此相对应等。而且，虽然可以说后视镜内部与车辆外部或者发动机舱内部相比是具有良好的使 用环境，但是A^万周知，盛夏热天停放的ffi内的气温会变得非常高，包括车朝内部 或者后视镜内部。另外，存在着在驾驶时，发动t鹏内与,内部相比将变得极热， 安驗辅外部的摄像机将直接暴露于阳光直晒这样的^柳环境上的问题。另外，现有的固織f魏置内的彩色滤镜由有机材料形成的颜料制成，当长时间 处于高温状态或长时间暴露于强光直射下时，颜料中会发生化学变化，从而导致波长 选^t封拨生变化。因此，在f柳了颜料滤镜的现有固織^^置中，具有由高温或 者强照射弓胞的褪色(彩色分离特性的對七)这样的问题。如上戶腐，该问m于车 载摄^^S成为^M著的问题。另外，虽然作为车载樹 8存在没有彩色滤镜的单色车载樹 2，但是显然 在上悉的识别标志的系统和观察图像显^置的系统中，需要彩色摄^^置。本发明是鉴于这些问题点而誠的，其目的在于在糊外部、车朝内、发动丰鹏 内等无论哪个地方安装了摄像机的情形下，會嫩确保高精度的彩色再现以及色信号的s/n，都不会因周围皿或者;llt曰光的影响而劣化。解决问题的方法即，本发明是一种具有多个设置在芯片上的单位像素的车载樹t^S，包括用于为每个戶，单位像素对入射 行光电转换的光电转换元件；^a^E0M光电转换元件的上方、用于选择性地仅使一部分波长的M^A射iW 过以使fe^成份分离的多层膨虑光器；用于对通过所述多层膜滤光器后进行了光电转换的色信号进行图像处理的图像 处理部；其特征在于戶脱图像处理部构成为，对在分割成了与戶诚色信号相对应的多个区 域的彩色矩阵上的色信号进行校正，所述的校正是针对旨区域分别进行的。 发明效果发明效果如上戶皿，由于根据本发明的车载摄ft^置，因为对于通过多层膜滤光器的入射舰行光电转换后的色信号的R (红)、G (绿)、B (蓝)成分，在分割为多个区域的彩色矩阵JW于每个区iiia行校正，所以在确保高精度的彩色再测灶取得了有利的效果。另外，在戶脱多层膨虑光器的调制衝氏，由于色信号的校正而产生千扰的情形下，因为进行了降低干扰，所以在确保色信号的S/N上取得了有禾啲效果。
图1皿示根据本发明实施方式的车载樹t^置的像素部分的剖面图。图2 ^M示将根据本实施方式的车载摄像^S安M汽^i上的状态的图。图3 (a)是示出现有的多层fl穀虑光器的层结构的图。 图3 (b)是示出现有的多层S穀虑光器的穿透率特性的图。 图4 (a)是示出本 方式的多层膜滤光器的层结构的图。 图4 (b)是示出本实施方式的多层膜滤光器的穿透率特性的图。 图5是示出根据本^M方式的车载摄ft^置的全部结构的图。 图6是示出电介质多层 1光器的理想的^^#性的图。图7是示出根据本 方式的车载樹 2中的电介质多层M^I光器的分光特性 的图。图8是示出现有的彩色矩阵上校正前的坐标的模式图。图9是示出现有的彩色矩阵上校正后的坐标的模式图。图10是示出现有的彩色矩阵上最终的校正后的坐标的模式图。图11是示出现有的彩色矩阵上校正前的坐标的其创莫式图。图12是示出现有的彩色矩阵上最终的校正后的坐标的其^ai式图。图13是示出本实施方式的由R—G轴和B—G轴构成的彩色矩阵上的4个区域 的模式图。图14是示出本实施方式的由R—Y轴和B—Y轴构成的彩色矩阵上的4个区域 的模式图。图15是示出本实施方式的彩色矩阵上校正后的坐标的模式图。图16是示出根据本^M方式的车载摄ft^a的像素部的模式图。图17是示出本实施方式的降低干扰时的M阈值和校正函数值的模式图。图18是示出本实施方式的降低干扰时的校正值的模式图。 图19是示出本 方式的降低干扰时色信号(R—Y)'的每一电平的校正阈值的 设定的，莫式图。图20是示出本实施方式的降低干扰时色信号(R—Y)'的每一电平的校正函数值 的设定的模式图。 fei己说明 101图像传感器 105光电二极管 画入射光 109多层麟光器 201汽车 402图像处理LSI 顿色信号处理部 405多轴，MDC部 杨斷氐干扰部下面参照附图详细说明本发明的实施方式。下面的 的实施方式的说明本质上 只是示例，决不表示限制其翻物或者其用途。图i是示出根据本发明的车载樹魏置中的3 w象素部分的剖面图。如图i戶际，车载樹t^S中的图像传離101包括在N型层102上层叠了 P觀103的硅半导 体繊，进而在硅半导体^h形鹏、司绝缘膜104。在戶腿P醒103中舰N型杂质的离子^A形成多个光电二极管(光电转换 元件)105，对入射光106进行光电转换。而且，各光电二极管105之间由元件分离 区域107分离。而且，在戶腿元件分离区域107的上方形成抑制光的入射的遮光膜108。然后， 在该遮光膜108上形成由电介质组成的、实现波絲择功能的多层S離光器109。然 后，在该多层S離光器109的上方形成用来高效率i舰入射光106进，豫光的集 镜IIO。图2是示出将根据本实施方式的车载摄ft^a安驗汽^ffi外侧的状态的图。6如图2所示，从设计上的观点出发，在汽车102中不安装防护镜或者后视镜，作为替代品在ffl两侧上设置侧面摄像机202。来自于H刻则面摄像机202的图像信号被输入 至敝置在控制台内的图像控制體203中，来自于图像控制装置203的输出信号l腿 示在设置于车辆内的驾驶员座位附近的图像显示装置204中。另外，来自于设置在辅前部的前部摄像机205、设置在 后部的后部摄像机 206、车辆内摄像机207和发动机舱内摄像才几208的输出信号还输入到所述图像控制 装置203中，对于戶舰图像显示装置204，會g够切换来自于侧面摄像机202、前部摄 像机205和后部摄像机206的图像信号，或者倉詢多同时显示。而且，通过处理图像信 号育辦进行TO糊、后面辆或者邻接糊的糊间距离测定、障碍物的检测等， 从而给驾驶员警告。另外， 内摄像机207的图像信号用来分析驾驶员的操作以检测打盹、酔酉驾 驶，还可用来在停车时运行对盗车贝微出警报或魏行图像记录。另外，发动机舱内摄像机208用来监视发动机、魏器、悬架、轮胎等。 此外，由于ffi内及发动机舱内具有比- 外部在相撞等事故时容易{斜户摄像机 这样的特征，所以也可以采用 内摄像机207或者发动机舱内的摄像机208用于车 辆外监视。这尤其作为在相撞前后记录 事故时的图像的车载黑盒 使用时有效 果。另外，图2中没有示出，在侧面摄像机202、前部摄像机205、后部摄像机206、 ,内摄像机207和发动机舱内摄像机208中组装入图1中示出的车载摄《t^S。下面，与5见有的多层^t光器的穿透率特性相比棘说明根据本实施方式的多层 月I^虑光器的穿透率牛争性。图3 (a)是示出作为在现有的高反射镜中采用的多层膜反射镜的多层膨虑光器的 层结构的图，图3 (b)是示出现有的多层3 光器的穿透率特性的图。如图3 (a)所示，多层)!Bi光器的层结构具有简单地层叠折射率不同的材料氮 化硅301 (SiN)、氧化硅302、 303 (Si02)的结构。另外，在图3 (b)中，纵轴^iffil多层膜后的光相对于入射的穿透率、横轴表 示入射到多层膜中的光的波长。此外，在计算中^MOT菲涅耳系数的矩阵法，对的 数量是IO，设定中心波长是550nm，仅计算垂17^寸光。其中，构成多层膜的各电介质的光学膜厚nd(n:材料的折射率，d:材料的膜厚) 将设定中心波长人设定为4分之1波长(X/4)，结果是显示以设定中心波长为中心的反射频辦争性。另外，反射频带宽度由采用的材料的折射率差来决定，折射率差越大 频带宽越大。但是，可以说在这样的层结构中，虽然可以得到宽广的aih鄉频带，但 过 R、 G、 B的彩色分离性戯隹以选择性土 3±波长。图4 (a)是示出使用本实施方式的高反射镜中采用的彩色分离滤光器的多层膜滤 光器的层结构的图，图4 (b)是示出本实施方式的多层膜滤光器的穿透率特性的图。如图4 (a)所示，根据本发明的实施方式的多层勝虑光器具有以间隔层304为中 心，X/4多层膜结构a:设定中心波长)的上部反射器305和下部反射器306设置成对称的结构。通il^r判勺层结构，在反射频带中选择性地形;Mii频带区域，使间隔层304的膜厚变化，可以使其M峰值波长变化。而且，由于本发明的电介质多层M^光器可以仅4顿无机材料构成，即使在高温、 强照射下j顿也不会产生褪色5嫁，所以作为车奉細途在糊的外部、发动机舱内、 辅内等，无论ftf可地方胸以安装。图5是示出根据本实施方式的车载樹線置的全部结构的图。在图5中，101是 图像传繊，109是层叠无机材料而形成的多层月離光器，401魏图像传麟101 的输出信号进行模拟处理的AFE (Analog Front End)和转换皿字信号的ADC (AD Converter)。402 ^t变成了数字信号的图像传感器101的输出信号进行处理生^0f^望的图 像数据的图像处理LSI。403是灰度信号处理部，由图像传S^ 101的输出信号生成M信号Y进行输出 处理。404是色信号处理部，包括对色信号进行彩色矩阵上的校正的多轴，MTX部 405和斷氏干扰的数字斷氏干扰部406。在该色信号处理部404中，由R (红)、G (绿)、B (蓝)成分算出色對言号R —Y、 B—Y。其中，Y标總信号，相当于Y二0.59R+0,3G+0.11B。然后，采用 由色信号处理部404得到的，信号R—Y、 B—Y和灰度信号Y形成输出图像。这样，ffiil在戶腿色信号处理部404中进行彩色校正和降低干扰，可以确保高精 度的彩色再现性和色信号的S/N。图6是示出电介质多层膜滤光器的理想的分光特性的图，图7是示出根据本实 施方式的车载衝t^g中的电介质多层膨虑光器的分光特性的图。如图7戶标，因为本鄉方式的电介质多层膜滤光器的分光特性较差调制度也低， 所以发现其不能实现确保如图6所示的理想的彩色再现和色信号的S/N。从而，有必要对来自于多层膨虑光器的输出信号在fM图像处理LSI402中实施图像处理。下面，-一舰色信号的现有校10顿序和本发明校正J顷序进行比较一鹏行说明。 首先，说明对TO信号的现有的校正J吸序。图8是示出现有的彩色矩阵上校正前的色信号的坐标的模式图，示出了由R—Y 轴和B—Y轴构成的彩色矩阵上的理想的红M标701 、黄色坐标702和由电介质多 层月穀虑光器对红色、黄色的被摄物体进行彩色分离、光电转换而得到的色信号的坐标 (红继标703、黄继标704)。这里，用式(1)、 (2)对图8中的红包坐标703、黄色坐标704进行校正。图9 是示出用式(1)、 (2)进行^iE后的坐标的模式图。R—Y二(R—G)—n(B—G) (n为任意MO…(1) B—Y二(B—G)—m(R—G) (m为任意M)…(2)这样，在式(1)中，算出fe^j言号(R—Y)时，Mil在B成分和G成分的差(B 一G)上乘以常数n，进行fe^f言号(R—Y)的校正。同样地，在式(2)中，算出色 差信号(B—Y)时，通过在R成分和G成分的差(B—G)上乘以常数m，进行色差信 号(B—Y)的校正。接下来，用式G)、 (4)对图9中的红继标801、黄继标802进行校正。图 IO是示出用式(3)、 (4)进行校正后的坐标的模式图。 ' (R—Y)， =s(R—Y) (s为任意徵)…(3) (B—Y)， =t(B—Y) (t为任意MO ... (4)这样，在式(3)中，通过在由式(1)得到的色差信号(R—Y)上乘以常数s， 对腫信号(R—Y)进行校正。同样地，在式(4)中，舰在由式(2)得到的色差 信号(B—Y)上乘以常数t，对，信号(B—Y)进行校正。如上0M， ^信号的现有的咖喷序中，对红M标703、红fe^标704 进行校正使得分别与理想的红fe^标701、黄M标702重合。但是，例如在校正前 的色信号的坐标(红M标lOOl、黄M标1002)的位置如图11戶标的情形下，用 ，式(1) ~ (4)进行色信号的校正时，如图12所示，黄M标1002与理想的坐 标702有大幅度的偏离，可以知道不育隨行良好的彩色再现。接下来，说明对于色信号的本发明的校lH顿序。图13是示出由R—G轴和B—G9轴构成的彩色矩阵上的4个分割了的区域的模式图。其中，对通过现有的校正MT字不能迸行SlE的图10中的红M标廳l、黄继标1002用式(5) (8)进行校正。R—Y=(R—G)—n,(B—G) (n,为任意徵、B—G〉0) ... (5) R—Y二(R—G)—ri2(B—G) (&为任意M、 B—G〈0) ... (6) B—Y二(B—G)—m,(R—G) (m,为任意纖、R—G〉0)…(7) B—YKB—G)—m2(R—G)(恥为任意微、R—G〈0)…(8) 这里，式(5) ~ (8)意ea对区域1201 1204的4f^Jt行校正。 图14是示出由R—Y轴和B—Y轴构成的彩色矩阵上的4个分割了的区域的模 式图。接下来，与上面同样地，用式(9) (12)对图10中的红继标1001、黄色坐 标1002进行校正。(R—Y)， =Sl(R—Y) (SL为任意纖、R—Y〉0) ... (9) (R—Y)， =s2(R—Y) (S2为任意徵、R—Y<0)…(10) (B—Y)， 、(B—Y)仏为任意纖、B—Y〉0)…(11) (B—Y)， =t2(B—Y) (t2为任意徵、B—Y<0)…(12) 这里，式(9) (12)意味着对区域1301 ~1304的4^Ht行校正。 ilil如上所述的校正，如图15所示，红M标lOOl、黄fe^标1002与理想的红 色坐标701、黄M标702重合，可以进行高精度的彩色再现。.此外，在式(5) ~ (12)中，在由R—G轴和B—G轴构成的彩色矩阵上分割为 了 4个区域，在由R—Y轴和B—Y轴构成的彩色矩阵上分割为了 4个区域，但是不仅限定于该方式，ffiii增加分割的区繊可以进行更高精度的彩色再现。此外，n、 m、 s、 t等系数^iM:考虑，理想的色信号坐标和由多层M^光器进 行彩色分离后进行光电转换而得到的色信号坐标的，^^来设定。这里，因为电介质多层月離光器的调制度较低，所以存在在彩色矩阵上的校正程 度变大，色信号的S/N劣化显著这样的问题。于是，在根据本发明实施方式的车载衝 3中，对于S/N劣化显著的色信号进 行强力的降低干扰。这样的斷氐干iMil采用图16中示出的像素1501周围的8个像 素1502 1509的色信号的差的乡树值、和图17中示出的校正阈值1601和校正函数值 1602 (其中，OS^i王阈值^舰函数值)舰行。具体地说，在图16中示出的像素1501^509的色信号(R—Y)，的值分别为15、 25、 26、 40、 24、 45、 23、 27、 50的情形下，像素1501和其周围的8个像素1502 1509 的色信号(R—Y)，的差的绝对值1510 1507分别为10、 11、 25、 9、 30、 8、 12、 35。另外，在图17中示出的校正阈值1601为"8"、校正函数值1602为"12"的情 形下，色信号(R—Y)，的差的绝对值在校正函数值1602以下的有51^信号(R—Y)， 的差的纟M一直1510、 1511、 1513、 1505、 1506，其平均值.为"10"。如图18所述，差的乡M值1510、 1511、 1513、 1505、 1506的平均{直"10"在 校正函数值1602以下，其校正值1702为"4"。艮卩，像素1501的色信号(R—Y)，被 校正为15+4=19。同样的，舰色信号(B—Y)，进行校正。此外，虽然在本 方式中，说明了校正阈值1601为"8"、校正函数值1602为 "12"的情形，但是不仅限定于该方式，例如，由于电介质多层月，光器的调制度较 低，所以在彩色矩阵上的校正禾號变大、色信号的S/N劣化显著盼瞎形下，也可以通 过将校正阈值1601设定为如"12"、校正函数值1602为如"16"这样的较大值，来 进行强力的降低干扰，防止色信号的S/N劣化。另外，如图19和图20戶标，MW^hfe信号的电平设定^lE阈值1601和校 正函数值1602，可以改变旨色信号电平的斷氐干扰的强弱，可以根据彩色矩阵上的 色信号的校正强弱进行斷氏干扰。此外，在图16中示出的像素部的实例中，^t于周围的8个像素分别求出色信 号的差的^m直进行降低干扰，但是不限定于该方式，通过增加用来算出色J言号的差 的^M值的周围像素数量，可以考虑将更大范围内像素的色信号进行斷氐干扰，有利 Ti4一歩防止色信号的S/N劣化。产处的禾拥可能性如上面戶;n兑明的那样，由于本发明取得了倉嫩确保高精度的彩色再现、色信号的 S/N ,的实用性高的效果，而且不会由于受到周围皿或者割邻日光的影响而劣化， 所以非常有用并且在产处的禾俩可能粗艮高。尤其是，可以作为用于安驗汽车上 用来监视ffi周围的图像的车载樹t^g^利用。
权利要求
1.一种具有多个设置在芯片上的单位像素的车载摄像装置，包括用于为每个所述单位像素对入射光进行光电转换的光电转换元件；设置在所述光电转换元件的上方、用于选择性地仅使一部分波长的所述入射光透过以使色彩成份分离的多层膜滤光器；用于对通过所述多层膜滤光器后进行了光电转换的色信号进行图像处理的图像处理部；其特征在于所述图像处理部构成为，对在分割成了与所述色信号相对应的多个区域的彩色矩阵上的色信号进行校正，所述的校正是针对每个区域分别进行的。
2. 根据权利要求1戶诚的车载摄^^S，其特征在于戶腿图像处理部构成为，ffi3ix寸在戶腿多个区域中的w^信号分别乘以不同的常w^n亥色信号进行校正。
3. 根据权利要求1所述的车载樹^S， ^jf征在于与所述色信号相对应的区 域被分割为至少4个区域。
4. 根据权利要求1戶诚的车载摄fi^g，其f寺征在于戶，图像处理部构成为， 算出特定的单位像素的色信号与该单位像素的周围像素的色信号之间的差，将该计算 结果与预先设定的阈值进行比较，根据该比较结果进行降低干扰。
5. 根据权利要求4戶腿的车载樹t^a，其特征在于戶腿图像处理部构成为，M;改^5舰阈值的设定来调整斷氏干扰的强弱。
6. 根据权利要求4 ^M的车载樹t^置，^ir征在于对于戶;M色信号的^电 平分别设定不同的阈值。
7. 根据权利要求4戶腐的车载樹^a， ^#征在于戶诚图像处理部构成为， 算出戶;f^特定单位像素的色信号与至少s个周围像素的色信号的差。
全文摘要
将通过多层膜滤光器后进行了光电转换的色信号输入到图像处理LSI中，在图像处理LSI内的色信号处理部中，在分割成了与该色信号相对应的多个区域的彩色矩阵上，对每个区域进行该色信号的校正。
文档编号H04N9/04GK101263720SQ20068003326
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月4日
发明者宫腰隆一, 猪熊一行, 藤井俊哉 申请人:松下电器产业株式会社