JP2003134509A - 車両内での視界を改善する方法 - Google Patents

車両内での視界を改善する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路使用者の目の安全性を特に簡単な方法で
確実に保証することである。 【解決手段】 可視スペクトル以外の波長を有するレー
ザー光を所定の立体角領域に放射し、この領域をカメラ
で観察し、この画像を運転者に表示する、特に暗闇、悪
天候及び霧の際に車両内での視界を改善する方法におい
て、車両のヘッドライトが作動中である場合及び/又は
車両が走行中である場合にだけレーザー光をほぼ連続的
に放射することを特徴とする視界を改善する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視スペクトル以
外の波長を有するレーザー光を所定の立体角領域に放射
し、この領域をカメラで観察し、この画像を運転者に表
示する、特に暗闇、悪天候及び霧の際に車両内での視界
を改善する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】夜間の視界の悪い状況は多くの運転者が
怖がるような緊張する危険な状況である。視界が悪いた
めに、事故の頻度は昼間の視界が良好な運転時よりも夜
のほうが明らかに高い。特に、夜の場合次の問題が生じ
る: − 対向交通時のロービームの視界は狭く、多くの運転
者は誤った判断をする。このことは照明されていない障
害物、歩行者、点灯していない自転車及び動物の認識が
遅れ、事故につながる。
【0003】− 対向車のヘッドライト及び特に路面が
濡れている場合にその反射により運転者は眩惑し、運転
者は短時間暗闇を走行する。夜盲症及び年輩の運転者は
視力が悪いために特に危険である。
【0004】− 雨天、霧及び降雪の場合、視界状況は
さらに明らかに悪化する。
【0005】夜間の視界の改善は、ドイツ国特許出願公
開第4007646号明細書に記載されたオプトエレク
トロニクスシステムにより達成される。このシステムは
交通場面のビデオ画像を撮影し、運転者に適切に表示す
る。表示された画像は、特に暗闇、悪天候及び霧の場合
に運転者が自分自身の目では見ることができないか又は
認識が困難であるような付加的な情報を含んでいる。
【0006】このシステムは、通常のヘッドライトに加
えて、赤外線ヘッドライトを備えており、この赤外線ヘ
ッドライトは近赤外線を放射するレーザーダイオードを
光源として利用している。レーザーダイオードはパルス
駆動する。ビデオ画像を撮影するCCDカメラは、車両
のルーフ領域に取り付けられている。このCCD−カメ
ラはレーザーダイオードとシンクロナイズされている電
子シャッタを備えている。カメラレンズの前には光学的
帯域フィルタが取り付けられている。ビデオ画像は運転
者にLCD−ディスプレーで表示される。
【0007】このレーザーは近赤外線領域において81
0nmの波長で発光する。赤外線は人の目にはほとんど
見えず、使用する光出力は通常の車両ヘッドライトより
も高くないため、他の道路使用者に危害を及ぼすことな
く、持続的に増光照射することができるという発想であ
る。
【0008】しかしながら、安全の観点から、他の道路
使用者の考えられうる危険を排除することも望ましい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、道路使用者の目の安全性を特に簡単な方法で確実
に保証することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、可視スペ
クトル以外の波長を有するレーザー光を所定の立体角領
域に放射し、この領域をカメラで観察し、この画像を運
転者に表示する、特に暗闇、悪天候及び霧の際に車両内
での視界を改善する方法において、車両のヘッドライト
が作動中である場合及び/又は車両が走行中である場合
にだけレーザー光をほぼ連続的に放射することを特徴と
する視界を改善する方法により解決される。
【0011】車両の通常のヘッドライトが作動している
かどうかもしくは車両が運転時であるかどうかの情報
は、オンボードコンピュータを用いている最近の乗用車
において自動的に提供される。他の場合では、この情報
は極めて簡単な電気的又は電子的方法により得ることが
できる。
【0012】この情報に基づき、1以上のレーザーヘッ
ドライトは本発明の場合において、車両のヘッドライト
が作動している場合、特にハイビーム又はロービームが
点灯されている場合、又は車両が走行時の場合、又はヘ
ッドライトが作動時でありかつ車両が走行している場合
に連続的に作動する。
【0013】ヘッドライトの作動は、暗視装置を実際に
必要としているという確実な兆候である。ヘッドライト
が消灯された場合には、暗視装置もスイッチオフされる
ため、レーザーヘッドライトはもはや危険にならない。
【0014】レーザーヘッドライトの作動又は非作動
を、付加的に又は選択的に特に進行方向に車両が走行中
にあるかどうかに依存させる場合には、車両の前方の視
界内にある動かない人、例えば直立不動の歩行者又は二
輪車の運転者が静止するレーザー光源に当たるような状
況がさらに回避され、つまりレーザー光のコヒーレンス
に基づきより長い作用時間で実際に危険を意味するよう
な状況は回避される。さらに、走行時に場合によって数
ミリ秒の長さでレーザー光が、車両から安全性が問題と
なる距離内にある道路使用者の網膜の一つの同じ箇所に
当たるだけであるため、目の安全性は考えられえるすべ
ての状況下で保証される。
【0015】本発明の他の重要な利点は、必要に応じた
作動時間がエネルギーの節約、さらには限られた寿命を
有するレーザー光源の保護につながることである。
【0016】有利な実施態様において、レーザー光は2
種以上のタイプのレーザーヘッドライトから放射され、
このヘッドライトはそれぞれ異なる部分の観察すべき立
体角領域を照明する。それぞれのレーザーヘッドライト
のレーザー光源のタイプ、光の出力、光学系及び場合に
より波長は、例えば道路用ヘッドライト3及び歩行者用
ヘッドライト2のように、それぞれの照射目的に最適に
することができる。観察すべき立体角領域及びそのオー
バーラップ領域の、多様なタイプのレーザーヘッドライ
トにより照射される部分を適切に選択することにより、
全体−放射特性は極めて簡単に最適化することができ
る。
【0017】別の有利な実施態様において、レーザー光
は車両の前面とは別の箇所で発生させ、光導波路を通し
て車両の前面に送られ、そこで適当な光学系から放射さ
れる。これは、敏感なレーザ光源を保護された箇所に、
例えば暗視システム用のエレクトロニクス内に取り付け
ることができるという利点を有する。車両の前側には頑
丈な光放射光学系だけが存在する。
【0018】光導波路の使用は、さらに、複数の光放射
光学系に共通の光源からのレーザー光を提供するか、又
は異なる波長を有することができる複数のレーザー光源
の光を共通の光放射光学系に送るために、簡単に分岐路
を設けることができという利点を有する。
【0019】他の有利な実施態様において、レーザー光
に車両間の通信のための情報をのせて変調させ、この情
報は付加的検出器又はカメラを用いて受信することがで
きる。本発明のこの実施態様の利点は、視界改善のため
並びに通信のための暗視システムの基本的部分の共通利
用の点である。
【0020】カメラが車両のルーフ領域内のウィンドシ
ールドの背後に取り付けられている場合、通常、車両の
ワイパーがウィンドシールドを拭う領域がカメラの視野
にある。この場合、本発明の有利な実施態様において、
カメラ及びワイパーは相互に同期して作動し、つまり、
カメラを自由な視野の際に作動させるかもしくはこの場
合にだけビデオ画像を表示光学系に転送することにより
カメラの作動をワイパーに適合させるか、またはカメラ
を予め設定したインターバルで作動させかつワイパーが
カメラの作動停止時にカメラの視野中に来るようにワイ
パーを作動させる。
【0021】レーザーヘッドライトもしくはカメラ又は
表示光学系を間欠作動させる場合、車両が停止している
場合又はワイパーがカメラの視野内にある期間では、最
後に表示された画像が静止画像になり、それにより運転
者は画像が欠けることにより苛立つことはない。
【0022】本発明の他の特徴及び利点は、引用形式請
求項から及び次に記載する車両における視野を改善する
ためのシステムの実施例により示される。
【0023】自動車は走行方向に向かって放射する2以
上の赤外線−レーザーヘッドライトを有する。各レーザ
ーヘッドライトは1以上の赤外線レーザ、特に近赤外線
を放射するレーザダイオードを有する。また別に、この
システムは可視スペクトル以外の他のスペクトル領域、
例えば遠赤外線又は紫外線で運転することもできる。
【0024】各レーザーヘッドライトが1つだけのレー
ザーを有する場合には、観察すべき立体角領域を照明す
る多数の方法が存在する。
【0025】a) レーザー光線の二次元的に広がる放
射により全体の領域を同時に照明する; b) 1方向でのみ広がり、直交する第2の方向では同
時に狭小ビームで、第2の方向で照明する平坦な立体角
の部分領域をスキャンする(scan); c) 全体の立体角領域を走査して照明するために2つ
の次元で全体のレーザー光線をスキャンする。
【0026】これとは別に、全体の立体角領域を一緒に
照明するレーザーダイオードのアレイをレーザーヘッド
ライトとして使用する方法もある。
【0027】
【実施例】実施例において2つの異なるタイプのレーザ
ーヘッドライトを使用し、このレーザーヘッドライトが
それぞれ観察すべき立体角領域の異なる部分を照明す
る。第1のタイプのレーザーヘッドライト、1つのヘッ
ドライト又は複数の、例えば2つのレーザーヘッドライ
ト3(これはこれぞれ慣用のヘッドライトの付近に取り
付けられている)は、通常のハイビームの場合と同じよ
うに、車両の前にある道路1を照射する、つまり、観察
すべき立体角領域の比較的狭い部分領域を照射する。第
2のタイプのレーザーヘッドライト、同様に1つのヘッ
ドライト又は複数の例えば2つのレーザーヘッドライト
2(これは俺ぞれ慣用のヘッドライトの付近に取り付け
られている)は、車両前方の近い領域に重点を置いた立
体角領域を照射する、つまり斜方前方の斜め下、並びに
必要な場合に非対称で、片側だけ斜めに照射する。第2
のタイプのレーザーヘッドライトが、通常のロービーム
と同様の照射特性を有する場合には、道路脇にいる歩行
者を確実に認識するために、欠けているブラインド作用
により、さらに上方向に向けることができる。
【0028】2つの異なるタイプのレーザーヘッドライ
トを使用することは、個々のレーザーヘッドライトのレ
ーザー及び光学系をそれぞれの使用目的に最適化するこ
とができるという利点を有する。道路用ヘッドライト3
について、レーザーダイオードの固有発散がハイビーム
に適合する値である場合には、放射を広げる光学系なし
で、唯一のレーザーダイオードが用いられる。他方で
は、歩行者用ヘッドライト2に対するレーザーのコヒー
レンス及びその放射を広げる光学系に関しては、高い要
求を課す必要はない。さらに、2つのタイプのレーザー
ヘッドライトの光の出力及び同様に波長も、それぞれの
使用目的に最適に適合させることができる。
【0029】このレーザー光は、通常のヘッドライトの
場合と同様に車両の前方で直接発生させることはできる
が、その必要はない。1実施態様において、1以上のレ
ーザー光源は車両エレクトロニクス又は他の保護された
箇所内に取り付けられ、そこからレーザー光は光導波路
を通って、1以上のレーザーヘッドライトを形成する1
以上の光放射光学系へ送られる。この光導波路は分岐す
ることもでき、例えばレーザを複数のレーザーヘッドラ
イトに供給することができる。また、前記したように照
射を最適化するために異なる波長を有することができる
複数種のレーザー光を、統合された又は光学的に相互に
結合された導波路を通して1以上のレーザーヘッドライ
トに供給することができる。
【0030】自動車はさらに画像センサとして、走行方
向に現れる交通場面を撮影するように配置されているカ
メラを有する。このカメラは少なくともレーザーヘッド
ライトの周囲からの反射光(この実施例において近赤外
線)に対して敏感である。カメラに撮影されたビデオ画
像は、車両中の表示光学系により運転者に表示され、こ
の表示光学系は例えばダッシュボード上のディスプレー
又はヘッドアップディスプレーの種類のフロントウィン
ドウの範囲内へ画像を写すためのプロジェクタである。
【0031】このカメラは、英国特許第2271139
号明細書に記載されたように、フロントウィンドウの背
後のバックミラー付近に取り付けられる。前記の明細書
中に記載されたように、この箇所のフロンウィンドウは
IR透過性材料からなる取付部を有する。この明細書中
に記載された実施例では、熱流入を回避するために赤外
線遮断シートで覆われた均一の材料からなるフロントウ
ィンドウが使用される。このシートは、カメラ用の赤外
線を透化するためにカメラの視野の範囲内が空けられて
おり、この場合、ガラス自体でIR−吸収が少ないもの
が用いられる。
【0032】通常のヘッドライトと、一方でレーザーヘ
ッドライト及び他方でカメラとの間の垂直方向の距離は
できる限り大きいのが好ましく、それによりカメラはヘ
ッドライトの光線かぶり、大気の散乱光を通して見るこ
とができる。この観点で、今日例えば雨天センサが取り
付けられているバックミラーの高さに配置することは、
有利に車両のデザインに応じて、カメラをできる限り上
方に取り付けることにより、さらにできる限り改善する
ことができる。
【0033】上記のようにフロントウィンドウの背後に
カメラを配置する場合、さらに、カメラの視野内にある
フロントウィンドウの範囲が少なくとも1つのワイパー
の運転領域内にあり、それによりカメラは雨天でも鮮明
な視界を有する。実施例において、カメラ及びワイパー
は相互に同期して作動し、例えばワイパーがカメラの視
界内にある瞬間においては実際の画像ではなく、最後に
伝達された画像を車両の表示装置に表示する。この停止
時間は極めて短く、運転者は気がつかない。
【0034】何らかの理由からカメラを車両のかなり上
方には位置できないか又は望ましくない場合には、カメ
ラを目立たずにかつフロントウィンドウを通して妨げる
ことなくサイドミラーの一方の中に取り付けることがで
きる。第2のサイドミラー内にもう一つのカメラを取り
付ける場合、立体的な視界ひいては、別個の距離測定装
置を必要とせずに対象物からの距離測定が可能である。
【0035】他の実施態様において、カメラはレーザー
ヘッドライトの波長領域において敏感なだけでなく、そ
の他の常用の可視光用のフィルタは使用しないか又は作
動させない場合に、可視スペクトル(例えばCCDセン
サがこの場合である)においても敏感である。それによ
り、カメラはその使用に対して付加的に、視界の悪い場
合に例えば現在の交通状況の画像を撮影するために昼光
カメラとしても使用することができ、それにより路肩、
交通標識又は他の安全に関わる詳細の自動認識を実施す
る。この認識された詳細は、どこかに危険な状況が(例
えば車線からの逸脱又は許容速度の超過により)存在す
るかどうかを評価し、それにより運転者は聴覚又は視覚
による警告信号により注意される。
【0036】IR暗視のために必要なカメラの感度がそ
の使用のために昼光カメラよりもなお高い場合には、こ
のカメラは自動的に調整可能なアイリス絞りを備えてお
り、この絞りは昼間の間にカメラが露出オーバーになら
ないように絞られる。光感度がそのエレクトロニクスを
用いてそれぞれ必要な値に調整できるカメラも存在し、
別の機構なしに用いられる。
【0037】もう一つの実施例において、1以上のレー
ザーヘッドライト及びカメラは、暗闇、悪天候及び霧の
場合の視界の改善のための前記したシステムのためだけ
でなく、同時の他の車両との通信のためのシステムによ
り使用される、例えば作動している状態情報を送信する
ため、何らかの危険な状態から前を走行する車両又は対
向車両の運転者に警告するかまたはハイビーム状態で向
かってくる車両にロービームに切り替えるように促すた
めに使用される。
【0038】このために、本来は視界を改善するために
放射されるレーザー光に伝達すべき情報をのせて変調さ
せ、同様に前記のカメラ及び/又は別のIRセンサを有
しかつこのレーザー光の活動距離内にある車両中でレー
ザー光から情報を回収かつ評価する。
【図面の簡単な説明】
【図1】道路を照射する本発明によるレーザーヘッドラ
イトを備えた車両を横から見た図。
【符号の説明】
1 道路、 2 歩行者用ヘッドライト、 3 道路用
ヘッドライト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 27/00 G02B 27/00 V (72)発明者 エドガー ヴァイデル ドイツ連邦共和国 ゼンデン フードラー シュトラーセ 25 Fターム(参考) 3K039 CC01 5C054 AA01 CA06 CH02 DA05 HA30

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可視スペクトル以外の波長を有するレー
    ザー光を所定の立体角領域に放射し、この領域をカメラ
    で観察し、この画像を運転者に表示する、特に暗闇、悪
    天候及び霧の際に車両内での視界を改善する方法におい
    て、車両のヘッドライトが作動中である場合及び/又は
    車両が走行中である場合にだけレーザー光をほぼ連続的
    に放射することを特徴とする視界を改善する方法。
  2. 【請求項2】 車両が停止状態にある場合に、レーザー
    光を相互に連続的に間欠して放射し、この時間的な間隔
    は放射時間よりも著しく長い、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 レーザー光を少なくとも2種の異なるタ
    イプのレーザーヘッドライト2及び3から放射し、これ
    らのレーザヘッドライトは観察すべき立体角領域のそれ
    ぞれ異なる部分を照明する、請求項1又は2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 レーザー光を車両の前面から離れた箇所
    で発生させ、1以上の光導波路を通して車両の前面に送
    る、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 レーザー光に他の車両との通信のための
    情報をのせて変調させる、請求項1から4までのいずれ
    か1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 車両の一方のワイパーによって拭われる
    車両のフロントウィンドウの領域をカメラの視野内に配
    置し、車両内のカメラもしくは表示光学系とワイパーと
    を相互に同期して作動させる、請求項1から5までのい
    ずれか1項記載の方法。
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