WO2007111317A1 - 暗視装置 - Google Patents

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Takatoshi Nakata
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means

Definitions

  • the present invention relates to a night vision device, and more particularly to a night vision device suitable as an in-vehicle night vision device that uses light ranging from a visible light region to an infrared light region to improve visibility at night and the like.
  • a lighting device such as a headlamp that emits visible light and infrared light toward the traveling direction such as in front of the host vehicle.
  • In-vehicle night vision devices are known in which reflected light from a subject is imaged by an image sensor of a camera and the image is displayed on a monitor in the vehicle.
  • a light source that emits light having a wavelength ranging from the ultraviolet region to the infrared light region is used to absorb light in the visible light region of 380 nm to 780 nm using two filters.
  • the infrared transmitted light can be displayed in a reddish image, and the driver of the oncoming vehicle can feel the night view or bad weather without feeling dazzled It is described that the expansion is intended. Further, in Japanese Patent Laid-Open No.
  • the halation in the image is reduced by performing data processing for reducing the luminance of the high-luminance portion that causes halation so that the halation from the high-luminance light source does not occur.
  • a method of making it easier to see obstacles such as pedestrians hidden behind the halation by reducing the number is disclosed.
  • the peak wavelength of the light source that causes halation is visible light as shown in FIGS. 4A and 4B. Since it exists over the entire area, it results in lowering the brightness over the entire visible light area, and it is difficult to say that obstacles and white lines around the vehicle can be sufficiently confirmed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and can broaden the field of view in the evening or in bad weather, receives light from the visible light region to the infrared light region, and from the distance to the vicinity of the device
  • An object of the present invention is to provide a night vision device capable of obtaining highly sensitive images over a wide range.
  • the present invention comprises an illuminating device comprising one or two or more light sources, and having a plurality of peaks in the wavelength spectrum of the visible light region and emitting light up to a visible light region force infrared region, and the illuminator force light emission
  • An imaging camera that receives the received light
  • a night vision apparatus wherein an output image is obtained from an image captured by the imaging camera through the optical band elimination filter.
  • the optical band elimination filter cuts only the peak having the highest intensity and the peak having the second highest intensity among the three or more peaks.
  • the optical band elimination filter has a light shielding band power of a wavelength range of 490 to 570 nm, or a wavelength range of 530 to 610 nm and a half value of the shielding rate. It is desirable.
  • the light-shielding bandwidth of the optical band elimination filter is 50 ⁇ :! OOnm. Furthermore, it is desirable that the optical band elimination filter has two light-shielding bands with different cut-off wavelengths, which are wavelengths at which the shielding rate becomes half value.
  • the present invention is a night vision device-equipped vehicle equipped with the night vision device described above.
  • the present invention is a night-vision-equipped small ship equipped with the above-described night-vision device.
  • an optical band eliminator that cuts only some of the plurality of peaks in the visible light region with respect to the illumination device that emits light from the visible light region to the infrared light region.
  • the peak sensitivity in the infrared light region is balanced while ensuring peak sensitivity in the visible light region, and the far-field image based on the peak intensity in the infrared light region and the peak intensity in the visible light region are used. Both images near the device can be obtained with high sensitivity.
  • halation is not generated in the night vision device due to visible light emitted from the outside such as a low beam of an oncoming vehicle.
  • the vicinity of the vehicle equipped with the night vision device of the present invention It is also possible to prevent obstacles such as pedestrians that are present in the area from being difficult to see. Accordingly, since the output image necessary for displaying on the image display section becomes clearer over the distance near the device, the field of view of the night vision device is expanded.
  • the light in the visible light region emitted from the low beam received by the imaging camera tends to have a higher peak intensity because the object is closer to the vehicle than the light in the infrared light region.
  • the light receiving intensity of light from the infrared light source tends to be low.
  • looking at the details of the wavelength spectrum of the light emitted from the low-beam light source of the headlamp there are several high-intensity peaks over the entire wavelength in the visible light region, and these peak intensities depend on the peak intensity. It can be seen that the vehicle surrounding information can be obtained.
  • the peak intensity of the wavelength at which the peak exists is not reduced or cut, and the high-intensity causes the high-intensity to increase the image peak intensity.
  • the peak intensity of the wavelength where the peaks exist is reduced or cut to balance the image sensitivity in the visible light region and the image sensitivity in the infrared light region. It is possible to clearly confirm information in a wide area extending from the periphery of the vehicle.
  • the optical band elimination filter cuts only the peak having the highest intensity among the three or more peaks, or the three or more peaks. Only the peak with the highest intensity and the peak with the second highest intensity can be balanced with the image intensity in the infrared region while maintaining the image sensitivity in the visible region. Desire les.
  • the optical band elimination filter has a light shielding band power of 490 to 570 nm, a wavelength range of 490 to 570 nm, or a wavelength range of 530 to 610 nm and a half value of the shielding rate. This is desirable in that the image intensity in the infrared region can be achieved while maintaining the sensitivity in the visible region.
  • the light-shielding bandwidth of the optical band elimination filter is 50 to 100 nm.
  • the sensitivity is not reduced in the visible light region.
  • the optical band elimination filter has two light shielding bands having different cutoff wavelengths, which are wavelengths at which the shielding rate becomes half value, it is possible to cut the peak in the two light shielding bands.
  • the image information obtained by the night vision device can be directly viewed by the driver, or the driver can see, for example, an obstacle on the road or another vehicle.
  • the detection can be warned with sound, light or vibration, and the behavior of the vehicle can be controlled based on image information obtained by the night vision device.
  • the night vision device of the present invention by mounting the night vision device of the present invention on a small ship, the image information obtained by the night vision device can be directly seen by the operator, or the operator can obstruct obstacles such as a reef and other ships. It can warn by sound, light, or vibration that a ship or other small ship has been detected.
  • FIG. 1A is a schematic front view of a vehicle equipped with a night vision device for a vehicle which is a preferred example of the night vision device of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic side view of a vehicle equipped with the night vision device for a vehicle.
  • Fig. 2 is a block circuit diagram of the vehicle night vision device mounted on the vehicle of Figs. 1A and 1B. It is.
  • FIG. 3A is a sectional view showing an example of an infrared illumination light source according to the present invention
  • FIG. 3B is an exploded perspective view.
  • FIG. 4A is a wavelength spectrum showing the emission characteristics of one HID lamp
  • FIG. 4B is a wavelength spectrum showing the emission characteristics of another HID lamp.
  • FIG. 5 is a wavelength spectrum showing an example of the transmission characteristics of the optical band elimination filter.
  • Fig. 6A shows the wavelength spectrum of the corrected light obtained by passing the light of the HID lamp of Fig. 4A through the optical band elimination filter having the transmission characteristics of Fig. 5
  • Fig. 6B shows the light of the HID lamp of Fig. 4B.
  • 5 is a wavelength spectrum of corrected light obtained through an optical band elimination filter having a transmission characteristic of 5.
  • FIG. 1A and 1B show an example of a vehicle 1 equipped with a night-vision device for a vehicle which is a preferred example of the night-vision device according to the present invention
  • FIG. 1A is a schematic front view
  • FIG. It is a side view.
  • a headlamp 2 is provided at the front portion of the vehicle 1 as a lighting device.
  • the headlamp 2 is composed of a high beam light source 2A, a low beam light source 2B, and an infrared light source 2C, and the infrared light source 2C is provided in the center of the vehicle.
  • an imaging camera 3 having sensitivity from the visible light region to the infrared light region is provided in the rearview mirror portion in front of the driver's seat inside the vehicle 1. . That is, the imaging camera 3 detects light in a range from the visible light region to the infrared light region.
  • a controller 4 is provided inside the vehicle. As shown in FIG. 2, the controller 4 is input with a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 5 and a steering angle signal from the steering angle sensor 6, and an imaging camera. The image signal is input from 3.
  • the controller 4 has an image processing unit 7, which processes the image signal from the imaging camera 3, and displays it on a display 8 that is an image display unit installed in front of the driver's seat inside the vehicle 1. Output, and an image based on the image captured by the imaging camera 3 is displayed on the display 8. Is displayed.
  • the controller 4 has a function of changing the direction of the imaging camera 3 by a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 5 and a signal from the rudder angle sensor 6, and for example, when an obstacle such as a pedestrian is present in the front A signal can be appropriately sent to the warning notification means such as the speaker 9 or the indicator 10.
  • FIG. 2 an example in which the output image is output to the display 8 that is an image display unit is described.
  • the present invention is not limited to the above example, and the output image is not limited to the image display unit. It can be output to a system, output to a recording device installed in a vehicle, or transmitted to a communication system such as a navigation system.
  • 3A is a schematic perspective view
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3A.
  • the imaging camera 3 mainly uses a lens member 12 (first 1st) for collecting subject light.
  • the lens member 12 and the imaging substrate 14 are overlapped with a predetermined gap and fixed by a fixing pin 18, and the first lens 12a is placed on the surface of the lens holding portion 15a of the front case 15 on the object side. It also comes into contact with the constituent force restrained by the retainer 23 from the subject side.
  • the retainer 23 is fixed to the side surface of the lens holding portion 15a by, for example, an adhesive or solder.
  • the second lens 12b and the third lens 12c are press-fitted into an opening 15b that opens to the lens holding portion 15a, and are fixed by, for example, an adhesive or solder.
  • a mask or a diaphragm may be provided at an appropriate position of the lens member 12, or the outer periphery of the first lens 12a may be fixed by the lens holding portion 15a like the second lens 12b.
  • the image pickup device 13 is constituted by, for example, a CCD (charge coupled device) image sensor or a CMOS (complementary M0S) image sensor (complementary MOS image sensor).
  • the image sensor 13 is housed in a cavity 24 a of the sub-board 24 and is sealed with a glass lid 25.
  • electronic components such as ICs, capacitors, coils, and resistors for processing electrical signals from the imaging device 13, and the imaging board 14 and ECU (not shown)
  • a connector (not shown) or the like for connecting a cable (not shown) for connecting to the cable is provided. Furthermore, the cable connected to the connector (not shown) is inserted into and fixed to the back side case member (not shown). It is connected to a connector and further led out to an external cable.
  • the optical band elimination filter 30 is disposed between the lens member 12 and the imaging substrate 14 of the imaging camera 3.
  • the optical band elimination filter 30 is formed between the lens member 12 and the imaging substrate 14.
  • the present invention is not limited to this, and the first lens is not limited thereto.
  • the outer periphery of 12a may be formed between the lenses such as the second lens 12b, or may be disposed in front of the lens member 12.
  • the optical band elimination filter 30 is formed by forming a filter layer on one main surface of a flat plate made of glass.
  • the glass materials used for the flat plate are 10% silica and 10 boron oxide. /.
  • a borosilicate glass containing 2% barium oxide, 2% antimony oxide, 2% titanium oxide, and 20% zinc oxide can be used.
  • One layer of aluminum oxide (thickness 58 nm) is formed on one main surface of this borosilicate glass flat plate, and five layers of titanium oxide (thickness 83 nm) and silica (thickness 130 nm) are alternately formed.
  • An optical band elimination filter is formed by forming one layer (thickness 83 nm) and one layer of aluminum oxide (thickness 58 nm).
  • This optical band elimination filter has an optical characteristic in which the center wavelength is 570 nm and the cutoff wavelengths at both ends are 530 nm and 61 Onm, respectively, where the cutoff wavelength is the wavelength at which the shielding ratio is half value at both ends of the light shielding band. It will have.
  • the configuration of the optical band elimination filter described above is a force that forms a filter layer only on one main surface of the flat plate.
  • the filter layer is not limited to such a configuration, and the filter layer is formed on both main surfaces of the flat plate. May be formed.
  • the filter layer formed on one main surface is configured to have a light shielding band with cutoff wavelengths of 530 nm and 580 nm, and the filter layer formed on the other main surface has a cutoff wavelength of 560 nm.
  • 610 nm shading band so that the cut-off wavelength at both ends is 530 nm and 610 nm before the light passes from one main surface to the other main surface.
  • optical band elimination filter having Further, the optical band elimination filter can be configured by forming a filter layer on the main surface of the first lens 12a, the second lens 12b, or the third lens 12c.
  • the optical band elimination filter can also be configured by forming a filter layer on the main surface of the glass lid 25 attached to the upper surface of the sub-substrate 24 so as to seal the imaging device 13.
  • it may be configured by forming a filter layer on the surface of a microlens (not shown) on the surface of the image sensor 13.
  • FIGS. 4A and 4B an example of the spectrum of light emitted from the headlamp 2 and received by the imaging camera 3 is shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the imaging camera 3 has a plurality of peaks mainly in the visible light region of 380 to 780 nm, and a low-beam light source 2B for obtaining information on the periphery of the vehicle such as white line recognition.
  • the infrared light source 2C has a peak in the infrared region of 780 nm or more and is invisible at night, and is emitted from the light source 2C to the target. Both the reflected light spectrum and the reflected light are received.
  • the intensity of the reflected light received by the imaging camera 3 is not determined solely by the intensity of the light emitted from the light source. Is weaker as the distance between the light source and the object becomes longer. Therefore, the light from the infrared light source 2C for viewing a distant object tends to be less sensitive than the light from the low beam light source 2B for viewing an object around the host vehicle.
  • FIG. 4A and FIG. 4B receive both the spectrum of the high-pressure discharge lamp (HID illumination light source) used as the low-beam light source 2B and the spectrum of the halogen lamp used as the infrared light source 2C.
  • the light of the HID illumination light source has a different waveform depending on the type.
  • Fig. 4A is an example of a metal halide lamp, and there are 8 peaks in the visible light region
  • Fig. 4B is an example of a mercury lamp, and there are 4 peaks in the visible light region.
  • the optical band elimination filter 30 is provided between the lens member 12 and the image sensor 13.
  • FIG. 5 illustrates an example of the transmission characteristics of the optical band elimination filter 30.
  • the optical band elimination filter 30 in FIG. 5 has a shielding factor half-value d in the shielding band 530 to 610 nm.
  • the optical band elimination filter 30 when the optical band elimination filter 30 is not used or when no peak can be cut, the image intensity of the apparatus peripheral information based on the light emitted from the low beam light source 2B is increased, and the relative The image of distant information based on the light emitted from the infrared light source 2C becomes visible. Conversely, if all peaks in the visible light region are cut by the filter, it will not be possible to detect obstacles and recognize white lines around the vehicle displayed based on the signal in the visible light region. End up.
  • the optical band elimination filter 30 when there are five or more peaks in the wavelength spectrum of the headlamp 2, the optical band elimination filter 30 has the highest intensity among these five or more peaks.
  • the ability to cut only the two peaks with the second highest intensity is desirable because it can be reduced to match the intensity in the infrared region while maintaining the sensitivity in the visible region.
  • the shielding band power of the optical band elimination filter 30 has a half-value d of the shielding ratio in the wavelength range of 490 to 570 nm or in the wavelength range of 530 to 610 nm. This is desirable because it can effectively balance the image intensity in the infrared light region while maintaining the sensitivity in the visible light region. Further, it is desirable that the light-shielding bandwidth of the optical band elimination filter 30 is 50 to 100 nm in terms of enhancing the sensitivity of the image in the visible light region.
  • the infrared light source 2C is provided as a dedicated light source separate from the low beam light source 2B.
  • the infrared light source 2C can also be used as the low beam light source 2B.
  • the shape of the filter of the infrared light source 2C is not limited to this.
  • the night-vision device of the present invention can be suitably applied to surveillance cameras and the like that are not limited to vehicle night-vision devices.
  • the night vision device of the present invention can be mounted on a vehicle.
  • the night vision device-equipped vehicle of the present invention like a conventional night vision device-equipped vehicle, allows the driver to directly view the image information obtained by the night vision device, or allows the driver, for example, It is possible to warn that another vehicle has been detected by sound, light or vibration, and to control the movement of the vehicle based on image information obtained by the night vision device.
  • the night vision device-equipped vehicle of the present invention specifically includes passenger cars such as trains, trains, automobiles, and vehicles for transporting cargo, bicycles, motorbikes, amusement park vehicles, golf This can be realized by mounting the night vision device of the present invention on a vehicle such as a cart in the field.
  • the night vision device of the present invention can be mounted on a small vessel.
  • the night-vision-equipped small boat of the present invention allows the pilot to directly view the image information obtained by the night-vision device, or allows the pilot to obstruct obstacles such as dark reefs, and other vessels. Or it can warn that it has detected other small vessels by sound, light or vibration.
  • the night-vision-equipped small vessel of the present invention is specifically a vessel that can be operated without a license or license of a small vessel, and is a rowing boat, dinghy, Water motorcycles, small bass boats with outboard motors, inflatable boats (rubber boats) with outboard motors, fishing boats, recreational fishing boats, work boats, houseboats, towing boats, sports boats, fishing boats, yachts, open-sea yachts,
  • a small vessel such as a cruiser or a pleasure boat having a total tonnage of 20 tons or more.
  • a vehicle that has a headlamp light source with the light emission characteristics shown in Fig. 6A and Fig. 6B and an optical band elimination filter with the shading band shown in Table 1 installed in the imaging camera. It was set so that a person with white clothes standing as an obstacle was standing near the white line. And light for low beam of own car When both the light source and the infrared light source are lit, an oncoming vehicle with the headlight turned on and placed in the front position 150m away from this vehicle is seated in the driver's seat of this vehicle and Judgment was made as to whether or not the person wearing white clothes could be confirmed by observing on the display of the visual device.
  • Sample Nos. 2 to 7 provided with an optical band elimination filter that blocks only a part of the plurality of peaks can recognize obstacles and are white. Line recognition was also possible.

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Abstract

　本発明は、夜間または悪天候において補助的に視界を拡げることができ、装置の周辺から遠方まで感度の高い画像が得られる暗視装置に関する。暗視装置は、１または２以上の光源２Ａ～２Ｃからなり、可視光領域の波長スペクトルにおいて複数本のピークを有して可視光領域から赤外光領域までの光を発光する前照灯２と、前照灯２から発光された光を受光する撮像カメラ３と、複数本のピークのうちの一部のピークのみを遮断する光学バンドエリミネーションフィルタ３０とを備え、撮像カメラ３にて撮像された画像に対して光学バンドエリミネーションフィルタ３０を通して出力画像を得る。

Description

明 細 書
暗視装置
技術分野
[0001] 本発明は、暗視装置に関し、特に、夜間等の視界を改善させる可視光領域から赤 外光領域にわたる光を用いた車載用暗視装置として好適な暗視装置に関する。 背景技術
[0002] 従来から、夜間走行時における視認性を補助する目的で、自車の前方等の進行方 向に向かって可視光と赤外光とを発光する前照灯のような照明装置で光を照射し、 被写体からの反射光をカメラの撮像素子で撮像し、その画像を車内のモニタに表示 する車載用暗視装置が知られている。
例えば、特開 2004— 142561号公報では、紫外領域から赤外光領域に渡る波長 の光を出射する光源に対して、 2つのフィルタを用いて 380nm〜780nmの可視光 領域の光を吸収するとともに 780nm以上の赤外光領域の光を透過する構成として、 赤外透過光を赤みがからない画像に映し出すことができて、対向車の運転者が眩惑 を感じることなく夜間または悪天候時の視界の拡大を図ることが記載されている。 また、特開 2003— 259363号公報では、高輝度の発光源からのハレーションが発 生しないように、ハレーションの原因となる高輝度部分の輝度を下げるデータ処理を 行うことによって、画像中のハレーションを低減させることによって、ハレーションの影 に隠れていた歩行者等の障害物を見やすくする方法が開示されている。
さらに、かかる暗視装置においては、赤外光を用いることによって目視できない遠 方の情報を撮像するとともに、可視光を用いて自車周辺の情報の撮像を行レ、、その 両方の情報を車内のディスプレイに表示する車載用暗視装置が開発されつつある。 し力、しながら、特開 2004— 142561号公報のように可視光の全領域に渡る光を吸 収してしまうと、表示される画像は赤外透過光のみに基づいた画像となることから、自 車近くに存在する歩行者等の障害物の検知および白線認識のように可視光領域の 信号に基づいて自車周辺の画像を表示すると画像の感度が低下してしまい、 自車周 辺の歩行者等の障害物を認識したり自車近傍に引かれた白線を確認することができ ないという問題がある。また、特開 2003— 259363号公報のようにハレーションの原 因となる高輝度部分の輝度を下げる方法では、図 4Aおよび図 4Bに示すようにハレ ーシヨンの原因となる光源のピーク波長が可視光領域全般に渡って存在するために 結果的に可視光領域全般に渡って輝度を下げることになつてしまい、自車周辺の障 害物および白線の確認が十分に行えるとは言い難い。
発明の開示
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、夜間または悪天候におい て補助的に視界を拡げることができ、可視光領域から赤外光領域の光を受光して、 遠方から装置近傍にわたって高感度な画像が得られる暗視装置を提供することを目 的とする。
本発明は、 1または 2以上の光源からなり、可視光領域の波長スペクトルにおいて 複数本のピークを有して可視光領域力 赤外光領域までの光を発光する照明装置と 該照明装置力 発光された光を受光する撮像カメラと、
前記複数本のピークのうちの一部のピークのみを遮断する光学バンドエリミネーショ ンフィノレタとを備え、
前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタを通して前記撮像カメラにて撮像された画 像により出力画像を得ることを特徴とする暗視装置である。
ここで、前記ピークが 3本以上存在し、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタにて 前記 3本以上のピークのうちの強度が最も高いピークのみをカットすることが望ましい 。また前記ピークが 3本以上存在し、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタにて前 記 3本以上のピークのうちの強度が最も高いピークおよび強度が 2番目に高いピーク のみをカットすることが望ましレ、。
また、前記光源が高圧放電灯 (HID照明光源)である場合には、前記光学バンドエ リミネーシヨンフィルタの遮光帯域力 波長域 490〜570nm力、または波長域 530〜 610nmに遮蔽率の半値を持つことが望ましい。
さらに、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタの遮光帯域幅が 50〜： !OOnmであ ることが望ましい。 さらに、光学バンドエリミネーシヨンフィルタは、遮蔽率が半値になる波長であるカツ トオフ波長が異なる遮光帯域を 2つ有してレ、ることが望ましレ、。
さらに、本発明は、上述の暗視装置を搭載する暗視装置搭載車両である。
さらに、本発明は、上述の暗視装置を搭載する暗視装置搭載小型船舶である。 本発明によれば、可視光領域から赤外光領域までの光を発光する前記照明装置 に対して、可視光領域の複数本のピークのうちの一部のピークのみをカットする光学 バンドエリミネーシヨンフィルタを用いることによって、可視光領域におけるピーク感度 を確保しつつ赤外光領域におけるピーク強度とのバランスを図り、赤外光領域のピー ク強度による遠方の画像と可視光領域のピーク強度による装置近傍の画像との両方 が高感度で得られる。また、光学バンドエリミネーシヨンフィルタを用いると、対向車の ロービーム等の外部から発光される可視光によって暗視装置にハレーションが発生 することもなぐ例えば本発明の暗視装置を具備する自車周辺に存在する歩行者等 の障害物が見づらくなることも抑制できる。したがって、画像表示部に表示するため 等に必要な出力画像がより装置近傍力 遠方にわたって鮮明なものとなるので暗視 装置の視界が広がる。
撮像カメラに受光されるロービームから発光された可視光領域の光は、赤外光領域 の光に比べて対象物が自車両のより近くに存在するためピーク強度が高くなる傾向 にあり、逆に赤外用光源からの光の受光強度は低くなる傾向にある。一方、前照灯の ロービーム光源から発光される光についての波長スペクトルの詳細をみると、可視光 領域の波長全般にわたって数本の高輝度のピークが存在し、これらのピーク強度に よってロービームからの自車両周辺情報が得られることがわかる。
本発明においては、これらロービーム用光源からの高輝度のピークすべてについ て、ピークが存在する波長のピーク強度を減じたりカットしたりせず、これら画像ピーク 強度を上げる高輝度の原因となる高輝度のピークのうちの一部のピークのみについ て、ピークが存在する波長のピーク強度を減じたりカットすることによって、可視光領 域における画像の感度と赤外光領域における画像感度とのバランスを図ることができ て、自車両の周辺から遠方にわたる広範な領域における情報を鮮明に確認すること ができるものである。 ここで、前記ピークが 3本以上存在し、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタにて 前記 3本以上のピークのうちの強度が最も高いピークのみをカットすること、または前 記 3本以上のピークのうちの強度が最も高いピークおよび強度が 2番目に高いピーク のみをカットすることが、可視光領域の画像感度を維持しつつ赤外光領域の画像強 度とのバランスを図ることができる点で望ましレ、。
また、前記光源が高圧放電灯 (HID照明光源)である場合には、前記光学バンドエ リミネーシヨンフィルタの遮光帯域力 波長域 490〜570nm力 \または波長域 530〜 610nmに遮蔽率の半値を持つことが可視光領域での感度を維持しつつ赤外光領 域での画像強度にできる点で望ましい。
さらに、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタの遮光帯域幅が 50〜100nmであ ること力 可視光領域での感度を落とすことがなレ、点で望ましレ、。
さらに、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタが遮蔽率が半値になる波長である カットオフ波長が異なる遮光帯域を 2つ有することによって、 2つの遮光帯域でピーク をカットすること力 Sできる。
さらに、車両に本発明の暗視装置を搭載することによって、暗視装置で得た画像情 報を、直接運転者に視認させたり、運転者に、例えば路上の障害物や他の車両等を 探知したことを音、光もしくは振動で警告したり、暗視装置で得た画像情報に基づい て車両の挙動を制御したりすることができる。
さらに、小型船舶に本発明の暗視装置を搭載することによって、暗視装置で得た画 像情報を、直接操縦者に視認させたり、操縦者に、例えば暗礁等の障害物、他の船 舶もしくは他の小型船舶等を探知したことを音、光もしくは振動で警告したりすること ができる。
図面の簡単な説明
本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確にな るであろう。
図 1 Aは本発明の暗視装置の好適例である車両用暗視装置を搭載した車両の概 略正面図であり、図 1Bは車両用暗視装置を搭載した車両の概略側面図である。 図 2は、図 1Aおよび図 1Bの車両に搭載された車両用暗視装置のブロック回路図 である。
図 3Aは、本発明に係わる赤外用照明光源の一例を示す断面図であり、図 3Bは分 解斜視図である。
図 4Aはある HIDランプの発光特性を示す波長スペクトルであり、図 4Bは他の HID ランプの発光特性を示す波長スペクトルである。
図 5は、光学バンドエリミネーシヨンフィルタの透過特性の一例を示す波長スぺタト ルである。
図 6Aは図 4Aの HIDランプの光を図 5の透過特性を有する光学バンドエリミネーシ ヨンフィルタを通して得られた補正された光の波長スペクトルであり、図 6Bは図 4Bの HIDランプの光を図 5の透過特性を有する光学バンドエリミネーシヨンフィルタを通し て得られた補正された光の波長スぺクトノレである。
発明を実施するための最良の形態
以下図面を参考にして本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図 1Aおよび図 1Bは、本発明に係る暗視装置の好適例である車両用暗視装置を 搭載した車両 1の一例を示しており、図 1 Aは概略正面図であり、図 1Bは概略側面図 である。
図 1Aおよび図 1Bによれば、車両 1の前部に照明装置として前照灯 2が設けられて いる。その前照灯 2はハイビーム用光源 2A、ロービーム用光源 2B、および赤外用光 源 2Cから構成され、赤外用光源 2Cは車両中央側に設けられている。
また、図 1 Aおよび図 1Bに示すように、車両 1の内部の運転席前部のバックミラー部 には可視光領域から赤外光領域に渡って感度を有する撮像カメラ 3が設けられてい る。すなわち、撮像カメラ 3は、可視光領域から赤外光領域に渡る範囲の光を検出す る。その車両内部にはコントローラ 4が設けられ、コントローラ 4には、図 2に示すように 、車速センサ 5からの車速信号と、舵角センサ 6からの舵角信号とが入力されると共に 、撮像カメラ 3から画像信号が入力されている。
そのコントローラ 4は画像処理部 7を有し、画像処理部 7は撮像カメラ 3からの画像 信号を処理して、車両 1の内部の運転席前部に設置の画像表示部であるディスプレ ィ 8に出力し、そのディスプレイ 8に撮像カメラ 3にて撮像された映像に基づく画像が 表示される。また、コントローラ 4は、車速センサ 5からの車速信号、舵角センサ 6から の信号により撮像カメラ 3の向きを変える機能を有するとともに、例えば、歩行者等の 障害物が前方に存在する場合にはスピーカ 9またはインジケータ 10等の警告報知手 段に適宜信号を送ることができる。
なお、図 2では出力画像が画像表示部であるディスプレイ 8に出力される例につい て記載したが、本発明は上記例に限定されるものではなぐ出力画像は画像表示部 以外にも、車両制御システムに出力されたり、車両内に設置された記録装置に出力 されたり、ナビゲーシヨンシステム等の通信システムに送信されることも可能である。 また、撮像カメラ 3の詳細について図 3Aは概略斜視図を示し、図 3Bは図 3Aの A— A断面図を示すが、撮像カメラ 3は、主として被写体光を集光するレンズ部材 12 (第 1 レンズ 12a、第 2レンズ 12b、および第 3レンズ 12c)と、レンズ部材 12からの光が結像 し電気信号に変換する撮像素子 13と、撮像素子 13を搭載する撮像基板 14とを具備 し、レンズ部材 12と撮像基板 14とは所定の間隙を保持した状態で重ね合わされて固 定ピン 18にて固定され、第 1レンズ 12aが前面側ケース 15のレンズ保持部 15aの被 写体側の面に当接し、リテーナ 23により被写体側から抑止された構成力もなる。 また、リテーナ 23はレンズ保持部 15aの側面に、例えば接着剤または半田により固 定されている。第 2レンズ 12bおよび第 3レンズ 12cは、レンズ保持部 15aに開口する 開口部 15bに圧入され、例えば接着剤または半田により固定されている。なお、レン ズ部材 12の適宜な位置にマスクまたは絞りを設けてもよいし、第 1レンズ 12aの外周 を第 2レンズ 12b等のようにレンズ保持部 15aにより固定するようにしてもよい。
撮像素子 13は、例えば CCD (電荷結合素子； charge coupled device)イメージセン サまたは CMOS (相補型 M〇S)イメージセンサ（complementary MOS image sensor) により構成されている。撮像素子 13は、サブ基板 24のキヤビティ 24aに収納され、ガ ラスリツド 25によって封止されている。撮像基板 14の撮像素子 13と反対側の面には 、撮像素子 13からの電気信号を処理する IC、コンデンサ、コイル、抵抗等の電子部 品（不図示）、および撮像基板 14と ECU (不図示）とを接続するケーブル (不図示）を 接続するためのコネクタ（不図示）等が設けられている。さらに、コネクタ（不図示）に 接続されるケーブルは、背面側ケース部材（不図示）に差し込まれて固定される外部 コネクタに接続され、さらに外部のケーブルへと導出される。
本発明によれば、上記撮像カメラ 3のレンズ部材 12から撮像基板 14に至る間に光 学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30を配設することが大きな特徴である。なお、図 3A および図 3Bでは光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30をレンズ部材 12と撮像基板 1 4との間に形成したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなぐ第 1レン ズ 12aの外周を第 2レンズ 12b等のレンズ間に形成されるものであってもよぐまたは レンズ部材 12の前に配置されるものであってもよい。
具体的には、光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30には、ガラスから成る平板の一 方の主面にフィルタ層を形成したものが用いられる。平板に用いるガラス材料として は、シリカが 10%、酸化硼素が 10。/。、酸化バリウムが 2%、酸化アンチモンが 2%、 酸化チタンが 2%、酸化亜鉛が 20%含まれている硼珪酸ガラスを用いることができる 。この硼珪酸ガラスの平板の一方の主面に、順に、酸化アルミニウム（厚み 58nm)を 1層形成し、酸化チタン (厚み 83nm)およびシリカ（厚み 130nm)を交互に 5層ずつ 形成し、酸化チタン (厚み 83nm)を 1層形成し、酸化アルミニウム（厚み 58nm)を 1層 形成して、光学バンドエリミネーシヨンフィルタが構成される。この光学バンドエリミネ ーシヨンフィルタは、遮光帯域の両端で遮蔽率が半値になる波長をカットオフ波長と したとき、中心波長が 570nmで、両端のカットオフ波長がそれぞれ 530nmおよび 61 Onmの遮光帯域とした光学特性を有したものとなる。
また、以上の光学バンドエリミネーシヨンフィルタの構成は、平板の一方の主面にの みフィルタ層を形成している力 このような構成に限られるものではなぐ平板の両方 の主面にフィルタ層を形成するようにしてもよい。この場合、例えば、一方の主面に形 成するフィルタ層を、カットオフ波長が 530nmおよび 580nmの遮光帯域となるような 構成とし、他方の主面に形成するフィルタ層を、カットオフ波長が 560nmおよび 610 nmの遮光帯域となるような構成とすることによって、光が一方の主面から他方の主面 を通過するまでには両端のカットオフ波長がそれぞれ 530nmおよび 610nmの遮光 帯域とした光学特性を有した光学バンドエリミネーシヨンフィルタとすることができる。 さらに、光学バンドエリミネーシヨンフィルタは、第 1レンズ 12a、第 2レンズ 12bまた は第 3レンズ 12cの主面にフィルタ層を形成することによって構成することも可能であ る。また光学バンドエリミネーシヨンフィルタは、撮像素子 13を封止するようにサブ基 板 24の上面に取付けられたガラスリツド 25の主面にフィルタ層を形成することによつ て構成することも可能であり、また撮像素子 13の表面のマイクロレンズ (不図示）の表 面にフィルタ層を形成することによって構成することも可能である。
ここで、前照灯 2から発光され撮像カメラ 3にて受光される光のスペクトルの一例を 図 4Aおよび図 4Bに示す。図 4Aおよび図 4Bに示すように、撮像カメラ 3は、主として 380〜780nmの可視光領域に複数のピークを持ち、白線認識等のように自車両周 辺の情報を得るためのロービーム用光源 2Bから発光されて対象物にて反射された 反射光のスペクトルと、 780nm以上の赤外線領域にピークを持ち、夜間の目視でき ない遠方の情報を得るための赤外用光源 2Cから発光されて対象物にて反射された 反射光のスペクトルとの両方を受光する。なお、図示はできないが、撮像カメラ 3にて 受光される反射光の強度は光源から発光された光の強度のみによって決定される訳 ではなぐ光源と対象物との距離にも左右され、具体的には光源と対象物との距離が 長くなるほど弱くなる。そのため、遠方の対象物を見るための赤外用光源 2Cからの 光の方が、自車両周辺の対象物を見るためのロービーム用光源 2Bからの光よりも感 度が弱くなる傾向にある。
ここで、図 4Aおよび図 4Bはどちらもロービーム用光源 2Bとして用いられる高圧放 電灯（HID照明光源）のスペクトルと、赤外用光源 2Cとして用いられるハロゲン灯の スペクトルとの両方を受光している。なお、 HID照明光源の光は種類によってスぺタト ルの波形が異なる。ちなみに、図 4Aはメタルハライドランプの一例であり可視光領域 に 8本のピークが存在しており、図 4Bは水銀ランプの一例であり可視光領域に 4本の ピークが存在している。
図 3Aおよび図 3Bによれば、レンズ部材 12と撮像素子 13との間に光学バンドエリミ ネーシヨンフィルタ 30が設けられる。なお、図 5に光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 3 0の透過特性の一例を例示する力 図 5の光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30は遮 光帯域 530〜610nmに遮蔽率半値 dを有している。
そして、撮像カメラ 3で受光された図 4Aおよび図 4Bの光を図 5の光学バンドエリミ ネーシヨンフィルタ 30に通すことによって、撮像カメラ 3で受光した波長スペクトルに おけるピーク（図 4Aは 8本、図 4Bは 4本）のうち、一部のピーク（図 4Aは 2本、図 4B は 1本）のみが 1 · 0 X 10_5 /i W/sr ' cm2以下のエネルギー強度にカットされている 。これによつて、図 6Aおよび図 6Bに示すような波長スペクトルに変換され、ディスプ レイ 8に表示される。
この結果、前照灯 2の光に対して、可視光領域における画像感度を確保しつつ赤 外光領域の画像強度との調整が可能となって、可視光領域から赤外光領域にわたつ て高感度で鮮明な画像を表示することができる。
すなわち、光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30を用いない場合、またはピークを 1 本もカットできない場合には、ロービーム用光源 2Bから発光された光に基づく装置周 辺情報の画像強度が高くなり、相対的に赤外用光源 2Cから発光された光に基づく 遠方の情報の画像が見えに《なってしまう。逆に、フィルタによって可視光領域に存 在するすべてのピークをカットした場合には、可視光領域の信号に基づレ、て表示さ れる自車周辺の障害物の検知および白線認識ができなくなってしまう。
ここで、図 5のように、前照灯 2についての波長スペクトルにおいてピークが 5本以上 存在する場合、光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30にてこれら 5本以上のピークの うちの強度が最も高いピークと強度が 2番目に高いピーク 2本のピークのみをカットす ること力 可視光領域での感度を維持しつつ赤外光領域の強度に合わせるように減 じてできる点で望ましい。
なお、一口に高圧放電灯 (HID照明光源）と言っても図 4Aおよび図 4Bに示すよう に、種類によって異なった波長スペクトルを有する力 ロービーム用光源 2Bとして一 般に用いられてレ、る高圧放電灯 (HID照明光源）の波長スぺクトルを考慮すると、光 学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30の遮光帯域力 波長域 490〜570nmであるカ または波長域 530〜610nmに遮蔽率の半値 dを持つことが、可視光領域の感度を 維持しつつ効果的に赤外光領域の画像強度とのバランスを取ることができる点で望 ましレ、。さらに、光学バンドエリミネーシヨンフィルタ 30の遮光帯域幅が 50〜100nm であることが可視光領域での画像の感度を高める点で望ましい。
また、本実施態様では、赤外用光源 2Cをロービーム用光源 2Bとは別個の専用光 源として設ける構成としたが、ロービーム用光源 2Bと兼用させる構成とすることができ る。また、赤外用光源 2Cのフィルタの形状はこれに限られるものではない。
さらに、本発明の暗視装置は車両用暗視装置に限定されるものではなぐ監視カメ ラ等に対しても好適に応用することができる。
さらに、本発明の暗視装置は車両に搭載することができる。本発明の暗視装置搭 載車両は、従来の暗視装置搭載車両と同様に、暗視装置で得た画像情報を、直接 運転者に視認させたり、運転者に、例えば路上の障害物や他の車両等を探知したこ とを音、光もしくは振動で警告したり、暗視装置で得た画像情報に基づいて車両の挙 動を制御したりすることができる。
なお、本発明の暗視装置搭載車両は、具体的には、汽車、電車、 自動車等の旅客 や貨物を輸送するための車はもちろんのこと、 自転車、原動機付き自転車、遊園地 の乗り物、ゴルフ場のカート等の車両に本発明の暗視装置を搭載することで実現可 能である。
さらに、本発明の暗視装置は小型船舶に搭載することができる。本発明の暗視装 置搭載小型船舶は、従来と同様に、暗視装置で得た画像情報を、直接操縦者に視 認させたり、操縦者に、例えば暗礁等の障害物、他の船舶もしくは他の小型船舶等 を探知したことを音、光もしくは振動で警告したりすることができる。
なお、本発明の暗視装置搭載小型船舶は、具体的には、小型船舶の免許もしくは 免許なしで操縦することができる船舶であって、総トン数 20トン未満の船舶である手 漕ぎボート、ディンギー、水上オートバイ、船外機搭載の小型バスボート、船外機搭 載のインフレ一タブルボート (ゴムボート）、漁船、遊漁船、作業船、屋形船、トーイン グボート、スポーツボート、フィッシングボート、ヨット、外洋ヨット、クルーザまたは総ト ン数 20トン以上のプレジャーボート等の小型船舶に、本発明の暗視装置を搭載する ことによって実現可能である。
実施例
図 6Aおよび図 6Bの発光特性を示す前照灯光源を有するとともに表 1の遮光帯域 を持つ光学バンドエリミネーシヨンフィルタを撮像カメラ内に設置した車両を準備し、 夜間、この車両を左側に白線のある道路に停車させるとともに白線近傍に障害物とし て白い服を着用した人が立っているように設定した。そして、自車のロービーム用光 源と赤外用光源との両方を点灯したとき、この車両から 150m離間した前方位置に対 向車を置いて前照灯を点灯した対向車を、この車両の運転席に座って自車の暗視 装置のディスプレイで観察して白い服を着用した人の存在が確認できるか否かの判 定をした。
また、この車両の運転席に座って、 自車のロービーム用光源と赤外用光源との両方 を点灯したとき、 自車の暗視装置のディスプレイに映し出された画像を確認し、その 画像にっレ、て左側にある白線が確認できるか否かを評価した。結果は表 1に示した。 なお、試料 No. 3は図 4Aの波長スペクトルで受光された高圧放電灯（HID照明光源 1 : HID1)の光を図 5の光学エリミネーシヨンフィルタを通して図 6Aの波長スぺクトノレ に補正したものに相当し、同様に、試料 No. 4は図 4Bの波長スぺクトノレで受光され た（HID照明光源 2： HID2)の光を図 5の光学エリミネーシヨンフィルタを通して図 6B の波長スぺタトノレに補正したものに相当する。
[表 1]
Figure imgf000013_0001
*印は本発明の範囲外の試料を示す。 表 1の結果より、光学バンドエリミネーシヨンフィルタを用いなかった試料 No. 8では ハレーションによって障害物の確認ができなかった。また、可視光領域の信号のすべ てをカットした試料 No. 1では自車周辺の確認が難しぐ白線認識ができないもので あった。
これに対して、複数本のピークのうちの一部のピークのみを遮断する光学バンドエリ ミネーシヨンフィルタを設けた試料 No. 2〜7は障害物の認識が可能であり、かつ白 線認識も可能であった。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなぐ他のいろいろな形態 で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本 発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束され なレ、。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のもので ある。

Claims

請求の範囲
[1] 1または 2以上の光源からなり、可視光領域の波長スペクトルにおいて複数本のピ ークを有して可視光領域力 赤外光領域までの光を発光する照明装置と、
該照明装置力 発光された光を受光する撮像カメラと、
前記複数本のピークのうちの一部のピークのみを遮断する光学バンドエリミネーショ ンフィノレタとを備え、
前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタを通して前記撮像カメラにて撮像された画 像により出力画像を得ることを特徴とする暗視装置。
[2] 前記ピークが 3本以上存在し、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタにて前記 3 本以上のピークのうちの強度が最も高いピークのみをカットすることを特徴とする請求 項 1記載の暗視装置。
[3] 前記ピークが 3本以上存在し、前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタにて前記 3 本以上のピークのうちの強度が最も高いピークおよび強度が 2番目に高いピークの みをカットすることを特徴とする請求項 1記載の暗視装置。
[4] 前記光源が高圧放電灯とハロゲン灯とを具備することを特徴とする請求項:!〜 3の いずれか 1項に記載の暗視装置。
[5] 前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタの遮光帯域が波長域 490〜570nmに遮 蔽率の半値を持つことを特徴とする請求項 4記載の暗視装置。
[6] 前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタの遮光帯域が波長域 530〜610nmに遮 蔽率の半値を持つ請求項 4記載の暗視装置。
[7] 前記光学バンドエリミネーシヨンフィルタの遮光帯域幅が 50〜： !OOnmであることを 特徴とする請求項 5または 6記載の暗視装置。
[8] 光学バンドエリミネーシヨンフィルタは、遮蔽率が半値になる波長であるカットオフ波 長が異なる遮光帯域を 2つ有していることを特徴とする請求項 1記載の暗視装置。
[9] 請求項:!〜 8のいずれか 1項に記載の暗視装置を搭載する暗視装置搭載車両。
[10] 請求項 1〜8のいずれ力 1項に記載の暗視装置を搭載する暗視装置搭載小型船舶。
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