JP2004031020A

JP2004031020A - Electromagnetic wave emission device and vehicle front imaging device

Info

Publication number: JP2004031020A
Application number: JP2002183237A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Okita; 沖田　良介
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-24
Also published as: JP3868857B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic wave emission device emitting near-infrared rays toward the front of a vehicle and also functioning as a low beam and a vehicle front imaging device using the electromagnetic wave emission device. <P>SOLUTION: The electromagnetic wave emission device is provided with a shade 8 transmitting near-infrared rays in the electromagnetic wave generated from a filament 6 as an electromagnetic wave source and shielding visible light, and an optical means reflecting the visible light so that at least a part of it in the electromagnetic wave be low beam. Or, in place of the shade 8, an electromagnetic wave dispersion device such as a sawtooth prism 86 or a hologram optical element 87 emitting near-infrared rays in the electromagnetic wave toward the front of the vehicle and emitting the visible light or its component light in a low beam. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用前照灯として好適な電磁波放射装置および暗視装置として好適な車両前方撮像装置に関し、詳しくは自動車などの車両の夜間走行時における車両前方の歩行者や対向車などの存在を確認するために上記車両に設けられて近赤外線と可視光線とを放射する電磁波放射装置、および上記電磁波放射装置から放射された近赤外線を利用した車両前方撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の車両用前照灯には、対向車がない場合に点灯される走行灯（以下、ハイビ−ム）と、対向車がある場合に当該対向車に眩しさを与えない様に下向きに照明する為のロ−ビ−ムとが設けられている。夜間の運転中に対向車がある場合、運転者は互いのハイビ−ムで眩惑されないように、対向車が来るたびにハイビ−ムの輝度を低下させたりロ−ビ−ムに切り換える、などの操作を余儀なくされる。しかしその操作は、運転者に余分の緊張と疲労を与える、相手のために照明輝度を低下させると自分のライトが照らす路上の視野は著しく狭く暗くなる、あるいは対向車の強いライトが視界に強く入ってきた場合には一時的な眩み現象により前方路上の確認が遅れて極めて危険である、などの問題がある。
【０００３】
かかる問題の対策として、車両に暗視装置を設ける提案がなされている。この暗視装置は、車両の前端にあるラジエータグリルに適宜な開口を設け、この開口から近赤外線カメラにより前方を撮影し、車室内に近赤外線カメラからの信号を処理する制御部およびモニタを設けて運転者に歩行者の存在などの車両前方の情報を知らせるものであって、走行前方の歩行者など被写体が発する近赤外線のみを検知するパッシブ型暗視装置と、例えば特開２００１−３１３８５０号公報に開示されているような、赤外線ランプなどで被写体を照明するアクテブ型暗視装置とが知られている。
【０００４】
図１５は、従来のアクテブ型暗視装置の例であって、８０は車両、８１はグリル、８２はヘッドランプ、９０はグリル８１に設置された暗視装置であって、暗視装置９０は、グリル８１の中央８１ａに設けられた近赤外線カメラ９１とグリル８１の端近くに設けられた近赤外線ランプ９２とから構成されている。しかし上記のパッシブ型は、近赤外線を発しない障害物の検知はできず、一方、上記アクテブ型は近赤外線ランプの取付が必要となりコストアップする問題が生じる。
【０００５】
前記従来技術の欠点に鑑みて、既存のロ−ビ−ムから可視光線と共に放射される近赤外線を利用して車両前方を近赤外線カメラにて撮影しようとする提案がなされているが、この提案はつぎの問題がある。即ち上記ロ−ビ−ムは、下向きに照明するものであるので、近赤外線は可視光線と一緒に下向きに放射されて遠方まで到達できず、十分な障害物検知が期待できない問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の実情に鑑み、安価に製造可能であって、且つ車両前方の遠方まで到達する近赤外線を放射すると共に、車両用前照灯として特にロ−ビ−ムとしても機能する電磁波放射装置並びに当該電磁波放射装置を利用した車両前方撮像装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る電磁波放射装置は、近赤外線と可視光線とを含む電磁波を発生する電磁波発生源、上記電磁波発生源の前方に設置されて可視光線を遮蔽すると共に近赤外線を透過する近赤外線透過装置、および上記電磁波中の少なくとも一部の可視光線により車両の前方を照明する光学装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係る電磁波放射装置は、請求項１において、上記近赤外線透過装置は、可視光線を反射および／または吸収するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る電磁波放射装置は、請求項１において、上記光学装置は、可視光線を反射する放物面鏡と上記放物面鏡で反射した可視光線を集光するレンズを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係る電磁波放射装置は、近赤外線と可視光線とを含む電磁波を発生する電磁波発生源、上記電磁波発生源の前方に設置されて近赤外線を車両の前方方向に放射すると共に可視光線またはその成分光線を上記近赤外線の放射方向よりも下向きに放射する電磁波分散装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項５に係る電磁波放射装置は、請求項４において、上記電磁波分散装置は、プリズムであることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項６に係る電磁波放射装置は、請求項５において、上記プリズムは、上記電磁波発生源から発生した上記電磁波の入射面および／または出射面が鋸歯状および／またはフレネルレンズ状であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項７に係る電磁波放射装置は、請求項４において、上記電磁波分散装置は、ホログラム光学素子であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項８に係る車両前方撮像装置は、請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の電磁波放射装置、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線により車両の前方を撮影する近赤外線カメラ、上記近赤外線カメラから得られる画像を表示信号に変換する画像処理装置、および上記表示信号を受けて上記画像を表示する表示装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項９に係る車両前方撮像装置は、請求項８において、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線により対向車が照射されることを防止する近赤外線遮蔽装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項１０に係る車両前方撮像装置は、請求項９において、上記近赤外線カメラから得られる画像により上記対向車を検出し、上記対向車が近赤外線により照射されないように上記近赤外線遮蔽装置を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項１１に係る車両前方撮像装置は、請求項８において、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線を鉛直軸に対して０°より大きく４５°未満の角度で偏線する振動面を持つ近赤外線偏線フィルターを上記電磁波放射装置の前方に設置し、且つ上記と同じ偏線機能を持つ振動面を有する近赤外線偏線フィルターを上記近赤外線カメラの前方に設置したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項１２に係る車両前方撮像装置は、請求項１１において、上記近赤外線偏線フィルターの振動面の上記近赤外線に対する偏線角度を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の請求項１３に係る車両前方撮像装置は、請求項８において、上記表示装置は、ヘッドアップディスプレイであることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の請求項１４に係る車両前方撮像装置は、請求項８において、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線により検出された障害物の存在に対して警報を出力する警報装置を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の請求項１５に係る車両前方撮像装置は、請求項１４において、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線の障害物での反射線を受けて上記障害物までの距離を計測する計測装置を備え、上記警報装置は、上記計測装置で計測された上記距離が規定値内にあるときに警報を発するものであることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図３は、本発明の電磁波放射装置における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の一部破断斜視図、図２は図１の部分拡大一部破断斜視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図１〜図３において、電磁波放射装置１は、回転放物面を有する反射鏡２、反射鏡２の反射面３、反射鏡２の前面を覆うレンズ４、および反射鏡２とレンズ４で囲まれた空間内に設置された電磁波発生源を含むバルブ５から構成されている。反射鏡２とレンズ４との組み合わせは、電磁波中の少なくとも一部の可視光線にて車両の前方を照明せしめるようにする前記光学装置の一例である。
【００２３】
またバルブ５は、ロ−ビ−ム用のフィラメント６、ハイビ−ム用のフィラメント７、前記近赤外線透過装置の一例としてのシェ−ド８、およびこれら部材を支持する支持部材８４から構成されている。フィラメント６およびフィラメント７は、反射鏡２の略焦点位置付近に配置されており、共に近赤外線と可視光線とを含む電磁波を発生するが、これらのうちのフィラメント６が前記電磁波発生源の一例に該当する。
【００２４】
シェ−ド８は、前側壁８１、底壁８２、および後側壁８３を有する船型形状のものであって、フィラメント６はその中に収められている。またシェ−ド８は、近赤外線は透過するが可視光線を遮蔽する可視光カットフィルターにて形成されており、可視光カットフィルターの形成材料は、例えばＮａＣｌ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣａＦ_２、エチレン酢酸ビニル共重合体などが例示される。しかしてフィラメント６から放射された電磁波のうちの車両の前方（矢印Ａの方向）に向かう前方向電磁波部分中の近赤外線は、シェ−ド８の前側壁８１を透過して実線の矢印Ｂで示すように遠方に放射される。これに対して、上記の前方向電磁波部分中の可視光線は、前側壁８１により遮蔽され、矢印Ａの方向以外の方向に放射された少なくとも一部が反射鏡２の反射面３で反射して（一点鎖線で示す矢印Ｃ）、レンズ４で集光されてロ−ビ−ムとなる。なおフィラメント７から放射された電磁波は、通常の車両用前照灯におけるハイビ−ム用フィラメントの場合と同様に、点線で示す矢印Ｄの方向あるいはその他の方向に進んでレンズ４で集光されてハイビ−ムとなる。
【００２５】
実施の形態１および後記する実施の形態２、３などの本発明の電磁波放射装置におけるロ−ビ−ム用のフィラメント６は、通常の車両用前照灯と同様に、対向車が来た場合のみ点灯してもよいが、ハイビ−ム用フィラメント７の点滅に係りなく常に点灯して近赤外線を放射し続け、後記する本発明の車両前方撮像装置にて車両前方を監視することもできる。
【００２６】
実施の形態２．
以下において、前記図１〜図３における部位または表示と同じ部位または表示に就いては同じ符号を付して説明を省略することがある。図４は、本発明の電磁波放射装置における実施の形態２の断面図であって、８５は前記近赤外線透過装置の他の例としてのコールドミラーである。コールドミラー８５は、近赤外線は透過し、可視光線は反射して遮蔽する機能をなす。しかしてフィラメント６から放射された電磁波のうちの車両の前方（矢印Ａの方向）に向かう前方向電磁波部分中の近赤外線は、コールドミラー８５を透過して実線の矢印Ｂで示すように遠方に放射される。これに対して、上記前方向電磁波部分中の矢印Ａの方向に進まんとする可視光線は、コールドミラー８５で反射して、矢印Ａの方向以外の方向に放射された可視光線と一緒に反射鏡２の反射面３で反射し、レンズ４（図示せず、図１参照）で集光されてロ−ビ−ムとなる。
【００２７】
なお実施の形態１において採用された可視光カットフィルターを用いたシェ−ド８は、可視光線の遮蔽によりある程度発熱する。これに対してコールドミラー８５は発熱しないので、本発明の電磁波放射装置の加熱を抑える観点から好ましい。
【００２８】
実施の形態３．
図５および図６は、本発明の電磁波放射装置における実施の形態３を説明するものであって、図５は実施の形態３の概略断面図であり、図６は鋸歯状プリズムの斜視図である。図５および図６において、５はロ−ビ−ム用のフィラメントとハイビ−ム用のフィラメントとを有する通常の車両用前照灯用のバルブであり、８６は前記電磁波分散装置の一例としての鋸歯状プリズムである。鋸歯状プリズム８６は、複数の板状プリズムを鋸歯状に積層して溶着したような構造を有し、その一方の面が断面三角形の複数の突起を有する鋸歯状面であり、他方が平坦面となっている。上記鋸歯状面に入射した電磁波は、図５および図６に示すように分散して上記平坦面から出射する。
【００２９】
図５において鋸歯状プリズム８６は、バルブ５および反射鏡２の前方に、且つ路面Ｒに対して図示する角度θだけ傾斜して設置されている。角度θは、バルブ５から放射された電磁波中の近赤外線の可及的多くが鋸歯状プリズム８６を通過して路面Ｒと平行な方向（矢印Ｂの方向）に放射されるように調節されている。一般的に個々の電磁波の各屈折率は、周知の通りその波長により変化し、波長が長いほど屈折率は小さくなる。このために近赤外線より屈折率の大きい可視光線は、近赤外線より大きく屈折し、且つ分散して（図５では図の簡略化のために可視光線の分散状態の図示を省略）下向きに、即ち路面Ｒに向かう方向（矢印Ｃの方向）に放射されてロ−ビ−ムとなる。
【００３０】
なお実施の形態４においては鋸歯状プリズム以外にも、要は電磁波を図５および図６に示すように分散する各種のプリズム、例えばフネレルレンズ状のもの、であってもよい。
【００３１】
実施の形態４．
図７および図８は、本発明の電磁波放射装置における実施の形態４を説明するものであって、図７は実施の形態４の概略断面図であり、図８はホログラム素子の斜視図である。図７および図８において、５はロ−ビ−ム用のフィラメントとハイビ−ム用のフィラメントとを有する通常の車両用前照灯用のバルブであり、８７は前記電磁波分散装置の他の例としてのホログラム素子である。ホログラム素子８７は、周知の通り、電磁波の波長に応じて分散し、波長毎に集光する機能を有するものであって、実施の形態４ではそれはバルブ５および反射鏡２の前方に設置され、且つバルブ５から放射された電磁波中の近赤外線はホログラム素子８７を通過して路面Ｒと平行な方向（矢印Ｂの方向）に放射するように調節設置されている。一方、可視光線は、分散して（図７では図の簡略化のために可視光線の分散状態の図示を省略）下向きに、即ち路面Ｒに向かう方向（矢印Ｃの方向）に放射されてロ−ビ−ムとなる。なお図８において、ホログラム素子８７の波線は、波長レベルの縞模様である。
【００３２】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５は、本発明の車両前方撮像装置に関するものであって、図９は電磁波放射装置および実施の形態５の車両前方撮像装置を搭載した自動車の斜視図、図１０は上記自動車の内部の構成説明図、図１１は上記車両前方撮像装置の回路構成および主要部分の説明図である。図９〜図１１において、１は自動車の前面に搭載された電磁波放射装置であり、９は上記自動車の室内前面に搭載された車両前方撮像装置である。車両前方撮像装置９は、主として電磁波放射装置１、当該装置１から上記自動車の前方に放射された近赤外線により上記前方を撮影する近赤外線カメラ、上記近赤外線カメラから得られる画像を表示信号に変換する画像処理装置、および上記前方の画像を表示する表示装置から構成されており、電磁波放射装置１から放射された近赤外線の、障害物での反射線を対物レンズを介して受光し、上記障害物までの距離を計測すると共に、上記障害物までの距離とその時の車速とから当該障害物が危険区域（距離）に入ったか否かを判別し、入った場合にはその旨の警告を行う機能をなす。
【００３３】
上記電磁波放射装置１としては、前記実施の形態１〜４のいずれかに示された電磁波放射装置１が用いられる。上記近赤外線カメラは図１１における符号２１〜２８で表示された部分から、上記画像処理装置は図１１における符号３１〜３８で表示された部分から、それぞれ構成されており、また上記表示装置の一例として図１０に示すモニタ３９が用いられている。
【００３４】
先ず、上記近赤外線カメラの対物レンズおよびその位置制御を行う部分の構成について説明し、ついでその動作を説明する。図１１において、２０は車両前方撮像装置９内の各回路を制御するためのマイクロコンピュ−タであり、これは例えば内部にＣＰＵ（中央演算処理回路）、ＲＯＭ、およびＲＡＭを有する１チップマイクロコンピュ−タから構成され、上記ＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって距離計測や対物レンズの焦点調節の動作を制御する。２１はフォ−カスレンズ、２２はズ−ムレンズであり、これらにより対物レンズを構成している。２３、２４は、それぞれフォ−カスレンズ２１およびズ−ムレンズ２２を駆動するためのレンズ駆動用モ−タ、２５、２６はそれぞれフォ−カスレンズ２１、ズ−ムレンズ２２のフォ−カス、ズ−ム位置を検出するためのエンコ−ダ、２７、２８はモ−タドライバである。
【００３５】
以上の構成において、マイクロコンピュ−タ２０は、フォ−カスレンズ２１およびズ−ムレンズ２２の位置が或る時点での車速デ−タに基づいて所定の位置になるように、フォ−カスレンズ２１およびズ−ムレンズ２２の駆動を制御する。換言すると、フォ−カスレンズ２１の焦点調節動作とズ−ムレンズ２２の撮影範囲の調節動作とを行う。
【００３６】
上記を一層具体的に説明すると、上記自動車が低速で走行している情報が入力した場合には、マイクロコンピュ−タ２０は、近くの、比較的広い範囲の障害物検知を行うべくモ−タドライバ２８を介してレンズ駆動用モ−タ２４を逆転（或は正転）させ、ズ−ムレンズ２２を対物レンズの焦点距離が小さくなる方向へと移動させ、またモ−タドライバ２７を介してレンズ駆動モ−タ２３を逆転（或は正転）させ、フォ−カスレンズ２１を至近側から無限方向へと移動させる。各レンズ２１、２２の移動位置は、エンコ−ダ２５、２６が検出しているが、マイクロコンピュ−タ２０は、エンコ−ダ２５、２６よりそれぞれの位置信号を読み取り、各レンズ２１、２２が所定の位置に達したことを検知すると、モ−タドライバ２７、２８へ駆動停止信号を出力する。
【００３７】
一方、上記自動車が高速で走行している情報が入力した場合には、遠くの、比較的狭い範囲の障害物検知を行うべくモ−タドライバ２８を介してレンズ駆動用モ−タ２４を正転（或は逆転）させ、ズ−ムレンズ２２を対物レンズの焦点距離が大きくなる方向へと移動させ、またモ−タドライバ２７を介してレンズ駆動モ−タ２３を正転（或は逆転）させ、フォ−カスレンズ２１を上記の低速時よりは更に無限側へと移動させる。そしてエンコ−ダ２５、２６にて各レンズ２１、２２が所定の位置に達したことが検出されていることを読み取ると、モ−タドライバ２７、２８へ駆動停止信号を出力する。
【００３８】
つぎに図１１中の、上記障害物にて反射された近赤外線から当該障害物までの距離測定を行う部分の構成について説明し、その動作を説明する。３１はマイクロコンピュ−タ２０が各種制御を行う際の同期を取る為の信号を発生する回路（以下、クロック信号）、３３は撮像素子、３２は撮像素子３３を駆動する駆動回路、３４は撮像素子３３に蓄積され、転送される２つの像信号を保持するサンプルホ−ルド回路、３５は増幅回路、３６は増幅回路３５を介して入力されるアナログ像信号をディジタル像信号に変換する変換回路、３８はディジタルシグナルプロセッサ、３７はディジタルシグナルプロセッサ３８からの信号を記憶する記憶回路である。上記近赤外線カメラからの出力は、可視光線による通常の画像とは異なる表現となるので、ディジタルシグナルプロセッサ３８は違和感を取り除くための画像処理をなし、かく処理した画像をモニタ３９に表示する。
【００３９】
以上の構成において、上記障害物にて反射した近赤外線により当該障害物までの距離測定を行う場合は、マイクロコンピュ−タ２０は、クロック信号３１に同期させて駆動回路３２を制御し、撮像素子３３を駆動する。これにより電磁波放射装置１から放射された近赤外線の、上記障害物での反射線が入射している撮像素子３３にて２つの像信号の蓄積が開始される。そして所定の電荷の蓄積が終了すると、各画素の電荷（像信号）は前記クロック信号３１に同期して時系列的にサンプルホ−ルド回路３４へと送出され、その後増幅回路３５で増幅され、変換回路３６にてディジタル信号に変換され、ディジタルシグナルプロセッサ３８へと送出される。そして順次記憶回路３７に一旦記憶される。
【００４０】
その後、ディジタルシグナルプロセッサ３８にて、記憶回路３７に記憶された２像の信号が取出され、当該像信号の位相差が算出されてこの結果がマイクロコンピュ−タ２０へと送出される。上記の位相差デ−タを受けるマイクロコンピュ−タ２０は、当該位相差デ−タと焦点検出系の敏感度とから焦点位置を算出し、上記障害物までの距離を測定する。
【００４１】
つぎに図１１中の、電磁波放射装置１を作動させる部分の構成について説明し、その動作を説明する。１０は電磁波放射装置１を点灯させる為の点灯手段、１１は当該装置１をロ−ビ−ムあるいはハイビ−ムに切換えるためのロ−・ハイビ−ム切換手段、１２はリレ−、６はロ−ビ−ム用フィラメント、７はハイビ−ム用フィラメント、１５は電源たる電池である。
【００４２】
上記構成において、点灯手段１０により電磁波放射装置１を点灯させる為の信号が入力されると、マイクロコンピュ−タ２０は、ロ−・ハイビ−ム切換手段１１により何れを点灯させるかを判別し、これに従ってリレ−１２を駆動する。例えば、ロ−・ハイビ−ム切換手段１１にてハイビ−ムを点灯させるべく信号が入力されている場合には、リレ−１２をフィラメント７と電源１５を接続する側に切換え、電磁波放射装置１のフィラメント７を点灯させる。また当該切換手段１１にてロ−ビ−ムを点灯させるべく信号が入力されている場合には、リレ−１２をフィラメント６と電源１５を接続する側に切換え、電磁波放射装置１のフィラメント６を点灯させる。この際に、電磁波放射装置１として例えば前記実施の形態１を採用した場合には、前述した様にシェ−ド８（図２、図３参照）は可視光線を遮蔽し且つ近赤外線は透過させるため、可視光線は反射鏡２（図１参照）で反射してロ−ビ−ムとなり、一方、近赤外線は遠方に向けて放射される。
【００４３】
次に、図１１中の上記自動車が障害物に対して衝突する可能性が高まった際の警告動作を行う部分の構成について説明し、その動作を説明する。１６は上記自動車の走行速度を検出するための車速センサ、１７は上記自動車の運転者に対して警告を行う警報機である。上記の構成において、マイクロコンピュ−タ２０は、車速センサ１６から上記自動車の走行速度（車速）デ−タを取り込み、当該車速デ−タと前述した様にして得られた障害物までの距離デ−タから、上記自動車が障害物に対して衝突する可能性が高まったことを判別すると、運転者にその旨の警告を促す警報を発するべく警報機１７を駆動する。
【００４４】
なお本実施の形態５においては、２像の位相差より焦点状態を検出し、これより障害物までの距離測定を行うようにしているが、本発明では上記測定方法に限定されるものではなく、例えば通常のカメラなどにおいて広く知られている三角測距の原理に基づいて距離測定を行う構成であっても良い。
【００４５】
実施の形態６．
図１２は、本発明の車両前方撮像装置における実施の形態６の、前記図１０に対応する自動車の内部の構成説明図であって、４０は前記表示装置の他の例としてのヘッドアップディスプレイである。しかして実施の形態６は、前記実施の形態５とはモニタ３９に代えてヘッドアップディスプレイ４０が用いられている点において異なり、その他の構成は同じである。ヘッドアップディスプレイ４０は、運転中の運転者が画像を見易い長所がある。
【００４６】
実施の形態７．
実施の形態７は、本発明の車両前方撮像装置に関するものであって、前記実施の形態１〜４のいずれかに示された電磁波放射装置１の前方に近赤外線を遮蔽する遮蔽板を設け、対向車に近赤外線が照射されないようにした点において前記実施の形態６と異なり、その他の構成は同じである。上記遮蔽板を設けることにより対向車への障害がなくなる効果がある。その際、近赤外線カメラから得られる画像により対向車を検出し、当該対向車に近赤外線が照射されないように上記遮蔽板の位置を制御する制御手段を設ければ、自車の前方路上の視野を確保しつつ、当該対向車への照射障害も回避し得る効果的がある。
【００４７】
実施の形態８．
図１３および図１４は、本発明の車両前方撮像装置における実施の形態８を説明する説明図であって、４１は対向車の電磁波放射装置であり、４４は自車の電磁波放射装置であって、両電磁波放射装置４１、４４は、いずれも前記実施の形態１〜４などの電磁波放射装置１と同じ構成を有する。４２は電磁波放射装置４１の前に設けられた偏線フィルター、４３は上記対向車の車両前方撮像装置中の近赤外線カメラの前に設けられた偏線フィルター、４５は電磁波放射装置４４の前に設けられた偏線フィルター、４６は上記自車の車両前方撮像装置中の近赤外線カメラの前に設けられた偏線フィルターであって、上記両車両前方撮像装置は、前記実施の形態５の車両前方撮像装置９と同じ構成を有する。
【００４８】
上記対向車の電磁波放射装置４１から放射された近赤外線は、偏線フィルター４２　によってθ度傾いた偏線として放射される。一方、自車の近赤外線カメラの前に設けられた偏線フィルター４６は、図１３の斜線に示されるように逆にθ度傾いていることになるので、偏線フィルター４６　を通して電磁波放射装置４１　からの近赤外線を見れば、それはｃｏｓ２θ倍の強さになっている。例えばθが３０°となるように設定すると、電磁波放射装置４１から放射された近赤外線は、偏線フィルター４２によって３０°、自車の近赤外線カメラの偏線フイルタ−４６によって逆向きに３０°、計ｃｏｓ（３０°＋３０°）、即ちｃｏｓ（６０°）＝１／２となり、ちょうど半分の強さになる。
【００４９】
ところがそれは上記対向車からの近赤外線に限られ、図１４から明らかなように自車の電磁波放射装置４４から放射された近赤外線は、偏線フィルター４５、４６の各振動面が同じなので近赤外線の強さは低下しない。つまり互いの車が、相手側の車の近赤外線を完全に押え、しかも自車の発する近赤外線は全く低下することなく前方確認ができる。よって、かかる偏線フィルターなどの偏線装置を設けることによって、従来よりも安全かつ容易に夜間走行をすることができる。
【００５０】
実施の形態８において、さらに自車の近赤外線カメラの前に設けられた偏線フィルター４６の振動面の角度θを可変できる制御手段を設けると、対向車の近赤外線の強さを調整することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る電磁波放射装置は、以上説明した通り、近赤外線と可視光線とを含む電磁波を発生する電磁波発生源、上記電磁波発生源の前方に設置されて可視光線を遮蔽すると共に近赤外線を透過する近赤外線透過装置、および上記電磁波中の少なくとも一部の可視光線により車両の前方を照明する光学装置を備えたものであり、上記近赤外線透過装置は例えば可視光線を反射および／または吸収するものであり、上記光学装置は例えば可視光線を反射する放物面鏡と上記放物面鏡で反射した可視光線を集光するレンズを備えたものである。しかして本発明の電磁波放射装置は、上記近赤外線透過装置の採用により車両前方の遠方まで到達する近赤外線を放射することが可能であると共に、ロ−ビ−ムなど車両の前方照明手段としても機能するので、従来のアクテブ型暗視装置に必要であった近赤外線ランプの別途取付が不要なりコストアップの問題が解消する。また上記電磁波放射装置は、ハイビームの点灯の有無に影響されることなく、常時あるいは必要に応じて近赤外線を車両前方に放射することができる。
【００５２】
本発明の請求項４に係る電磁波放射装置は、以上説明した通り、近赤外線と可視光線とを含む電磁波を発生する電磁波発生源、上記電磁波発生源の前方に設置されて近赤外線を車両の前方方向に放射すると共に可視光線またはその成分光線を上記近赤外線の放射方向よりも下向きに放射する電磁波分散装置、例えば鋸歯状プリズムやレネルレンズ状プリズム、ホログラム光学素子などであるので、請求項１に係る前記電磁波放射装置と実質的に同じ効果を奏する。
【００５３】
本発明の請求項８に係る車両前方撮像装置は、以上説明した通り、上記の電磁波放射装置、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線により車両の前方を撮影する近赤外線カメラ、上記近赤外線カメラから得られる画像を表示信号に変換する画像処理装置、および上記表示信号を受けて上記画像を表示する表示装置を備えたものであるので、上記電磁波放射装置が有する効果に加えて、さらに従来のアクテブ型暗視装置に必要であった暗視カメラ用の近赤外線ランプを別途設ける必要がなくてそれを設置するスペースも不要であり、電力の供給も上記電磁波放射装置のみとなり、限られた容量の車両用バッテリーの負担が軽減する。またさらに、近赤外線カメラ用の近赤外線源がロ−ビ−ムなどと一体になっているため、近赤外線源の照射方向を簡単に調整できるものとなり、取付け作業も簡素化される。
【００５４】
また、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線により対向車が照射されることを防止する近赤外線遮蔽装置を上記電磁波放射装置の前方に備え、また上記近赤外線カメラから得られる画像により上記対向車を検出し、上記対向車が近赤外線により照射されないように上記近赤外線遮蔽装置を制御する制御手段を備えていると、ハレーションの発生を非常に高い確率で防止することができる。
【００５５】
また、上記電磁波放射装置から上記車両の前方方向に放射された近赤外線を鉛直軸に対して０°より大きく４５°未満の角度で偏線する振動面を持つ近赤外線偏線フィルターを上記電磁波放射装置の前方に備え、且つ上記と同じ偏線機能を持つ振動面を有する近赤外線偏線フィルターを上記近赤外線カメラの前方に備え、また上記近赤外線偏線フィルターの振動面の上記近赤外線に対する偏線角度を制御する制御手段を備えていると、ハレーションの発生を非常に高い確率で防止することができる。
【００５６】
また、上記表示装置は、ヘッドアップディスプレイであると、運転中の運転者は画像が見易くて、それだけ安全運転に集中できる長所がある。
【００５７】
また、上記電磁波放射装置から放射された近赤外線により検出された障害物の存在に対して警報を出力する警報装置を備え、また上記電磁波放射装置から放射された近赤外線の障害物での反射光を受光して、上記障害物までの距離を計測する計測装置を備え、上記警報装置は、上記計測装置で計測された上記距離がは規定内にあるときに警報を発するものであると、運転中の運転者は、安全運転に集中できる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁波放射装置における実施の形態１の一部破断斜視図。
【図２】図１の部分拡大一部破断斜視図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】本発明の電磁波放射装置における実施の形態２の断面図。
【図５】本発明の電磁波放射装置における実施の形態３の概略断面図。
【図６】実施の形態３で用いられた鋸歯状プリズムの斜視図。
【図７】本発明の電磁波放射装置における実施の形態４の概略断面図。
【図８】実施の形態４用いられたホログラム素子の斜視図。
【図９】本発明の車両前方撮像装置における実施の形態５を搭載した自動車の斜視図。
【図１０】実施の形態５における自動車の内部の構成説明図。
【図１１】実施の形態５における回路構成および主要部分の説明図。
【図１２】本発明の車両前方撮像装置における実施の形態６での自動車の内部の構成説明図。
【図１３】本発明の車両前方撮像装置における実施の形態８の説明図。
【図１４】本発明の車両前方撮像装置における実施の形態８の他の説明図。
【図１５】従来のアクテブ型暗視装置の説明図。
【符号の説明】
１　電磁波放射装置、２　反射鏡、４　レンズ、５　バルブ、
６　ロ−ビ−ム用のフィラメント、７　ハイビ−ム用のフィラメント、
８　シェ−ド、８５　コールドミラー、８６　鋸歯状プリズム、
８７　ホログラム素子、２０　マイクロコンピュ−タ、
２１　フォ−カスレンズ、２２　ズ−ムレンズ、３３　撮像素子、
３８　ディジタルシグナルプロセッサ、３９　モニタ、
４０　ヘッドアップディスプレイ、４２〜４６　偏線フィルター。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic wave emission device suitable as a vehicle headlamp and a vehicle front imaging device suitable as a night vision device, and more particularly to the presence of a pedestrian or an oncoming vehicle in front of a vehicle such as an automobile when the vehicle is driving at night. The present invention relates to an electromagnetic wave radiating device provided in the vehicle for radiating near-infrared light and visible light in order to confirm the above, and a vehicle front imaging device using near-infrared light radiated from the electromagnetic wave radiating device.
[0002]
[Prior art]
A normal vehicle headlight includes a traveling light (hereinafter referred to as a high beam) which is turned on when there is no oncoming vehicle, and a downward light so as not to give glare to the oncoming vehicle when there is an oncoming vehicle. And a beam for performing the operation. If there is an oncoming vehicle while driving at night, the driver may reduce the brightness of the high beam or switch to low beam each time the oncoming vehicle arrives so as not to be dazzled by each other's high beam. Operation is forced. However, the operation can add extra strain and fatigue to the driver, lowering the lighting brightness for the other party will cause the road to be illuminated by your own light will be significantly narrower and darker, or the strong light of the oncoming vehicle will be more visible. When entering, there is a problem that confirmation on the road ahead is delayed due to a temporary dazzling phenomenon, which is extremely dangerous.
[0003]
As a countermeasure against such a problem, a proposal has been made to provide a night vision device in a vehicle. This night vision device is provided with an appropriate opening in a radiator grill at the front end of the vehicle, and a control unit and a monitor for processing a signal from the near-infrared camera are provided in the cabin by taking a picture of the front with a near-infrared camera from this opening. And a passive night-vision device that detects only near-infrared rays emitted by a subject such as a pedestrian in front of the vehicle, and informs the driver of information in front of the vehicle such as the presence of a pedestrian. 2. Description of the Related Art An active night-vision device that illuminates a subject with an infrared lamp or the like as disclosed in a gazette is known.
[0004]
FIG. 15 shows an example of a conventional active night-vision device, in which 80 is a vehicle, 81 is a grill, 82 is a headlamp, 90 is a night-vision device installed on the grill 81, and the night-vision device 90 is , A near-infrared camera 91 provided at the center 81 a of the grill 81 and a near-infrared lamp 92 provided near the end of the grill 81. However, the passive type cannot detect an obstacle that does not emit near-infrared rays, while the active type requires the installation of a near-infrared lamp, which raises a problem that costs are increased.
[0005]
In view of the drawbacks of the prior art, there has been a proposal to use a near-infrared camera to photograph the front of the vehicle using near-infrared light emitted together with visible light from an existing beam. Has the following problems. That is, since the above-mentioned low beam illuminates downward, there is a problem that near infrared rays are radiated downward together with visible light and cannot reach far away, so that sufficient obstacle detection cannot be expected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, the present invention can be manufactured at a low cost, emits near-infrared rays that reach far in front of the vehicle, and can also be used as a vehicle headlight, especially as a low beam. It is an object of the present invention to provide a functioning electromagnetic wave radiating device and a vehicle forward imaging device using the electromagnetic wave radiating device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An electromagnetic wave emission device according to claim 1 of the present invention is an electromagnetic wave generation source that generates an electromagnetic wave including near infrared rays and visible light, and is installed in front of the electromagnetic wave generation source to shield visible light and transmit near infrared light. A near-infrared transmitting device and an optical device for illuminating the front of the vehicle with at least a part of the visible light in the electromagnetic wave are provided.
[0008]
An electromagnetic wave radiation device according to a second aspect of the present invention is the electromagnetic wave emission device according to the first aspect, wherein the near-infrared ray transmitting device reflects and / or absorbs visible light.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetic wave emission device according to the first aspect, the optical device includes a parabolic mirror that reflects visible light and a lens that collects visible light reflected by the parabolic mirror. It is characterized by having.
[0010]
An electromagnetic wave emission device according to claim 4 of the present invention is an electromagnetic wave generation source that generates an electromagnetic wave including near infrared rays and visible light, and is installed in front of the electromagnetic wave generation source and emits near infrared rays in a forward direction of the vehicle. An electromagnetic wave dispersion device that emits visible light or component light thereof downward from the near-infrared radiation direction is provided.
[0011]
An electromagnetic wave radiating device according to a fifth aspect of the present invention is the electromagnetic wave radiating device according to the fourth aspect, wherein the electromagnetic wave dispersion device is a prism.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the prism has an incident surface and / or an exit surface of the electromagnetic wave generated from the electromagnetic wave source in a saw-tooth shape and / or a Fresnel lens shape. It is characterized by the following.
[0013]
An electromagnetic wave radiating device according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, the electromagnetic wave dispersion device is a hologram optical element.
[0014]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image capturing apparatus for a vehicle in front of a vehicle, comprising: the electromagnetic wave radiating device according to any one of claims 1 to 7; An infrared camera, an image processing device that converts an image obtained from the near-infrared camera into a display signal, and a display device that receives the display signal and displays the image.
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, in the vehicle front imaging apparatus according to the ninth aspect, there is provided a near-infrared shielding device for preventing oncoming vehicles from being irradiated with near-infrared rays emitted from the electromagnetic wave emission device. It is to be.
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, in the vehicle front imaging apparatus according to the ninth aspect, the oncoming vehicle is detected by an image obtained from the near-infrared camera, and the near-infrared shielding is performed so that the oncoming vehicle is not irradiated with the near-infrared ray. It is characterized by comprising control means for controlling the device.
[0017]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the vehicle front imaging device according to the eighth aspect, the near-infrared ray emitted from the electromagnetic wave emission device is deflected at an angle greater than 0 ° and less than 45 ° with respect to a vertical axis. A near-infrared polarizing filter having a near-infrared polarizing filter having a vibrating surface having the same polarizing function as the above is installed in front of the near-infrared camera. Is what you do.
[0018]
A vehicle front imaging apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the vehicle imaging apparatus according to the eleventh aspect, further comprising control means for controlling a polarization angle of the vibration surface of the near-infrared polarization filter with respect to the near-infrared ray. It is.
[0019]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the vehicle front imaging device according to the eighth aspect, the display device is a head-up display.
[0020]
The vehicle front imaging device according to claim 14 of the present invention, in claim 8, further comprises an alarm device that outputs an alarm for the presence of an obstacle detected by near infrared rays emitted from the electromagnetic wave emission device. It is characterized by the following.
[0021]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the vehicle front imaging device according to the fourteenth aspect, the measuring device measures a distance to the obstacle by receiving a reflection line of a near-infrared obstacle radiated from the electromagnetic wave emission device. And wherein the alarm device issues an alarm when the distance measured by the measuring device is within a specified value.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 to 3 illustrate an electromagnetic wave radiation device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of the first embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1 to 3, an electromagnetic wave radiation device 1 is surrounded by a reflecting mirror 2 having a paraboloid of revolution, a reflecting surface 3 of the reflecting mirror 2, a lens 4 covering the front surface of the reflecting mirror 2, and a reflecting mirror 2 and a lens 4. It comprises a valve 5 including an electromagnetic wave generation source installed in a closed space. The combination of the reflecting mirror 2 and the lens 4 is an example of the optical device that illuminates the front of the vehicle with at least a part of visible light in an electromagnetic wave.
[0023]
The bulb 5 is composed of a filament 6 for low beam, a filament 7 for high beam, a shade 8 as an example of the near-infrared ray transmitting device, and a support member 84 for supporting these members. I have. The filament 6 and the filament 7 are arranged near the substantially focal position of the reflecting mirror 2 and both generate electromagnetic waves including near-infrared rays and visible rays. Of these, the filament 6 is an example of the electromagnetic wave generation source. Applicable.
[0024]
The shade 8 is of a hull shape having a front side wall 81, a bottom wall 82, and a rear side wall 83, and the filament 6 is accommodated therein. The shade 8 is formed of a visible light cut filter that transmits near-infrared rays but blocks visible light. The material for forming the visible light cut filter is, for example, NaCl, ZnS, ZnSe, or CaF2. ₂ And ethylene-vinyl acetate copolymer. Thus, of the electromagnetic waves radiated from the filament 6, near-infrared rays in the forward electromagnetic wave portion directed toward the front of the vehicle (in the direction of arrow A) pass through the front side wall 81 of the shade 8 and are represented by solid arrow B. Emitted far away as shown. On the other hand, the visible light in the forward electromagnetic wave portion is shielded by the front wall 81, and at least a part emitted in a direction other than the direction of the arrow A is reflected by the reflecting surface 3 of the reflecting mirror 2. (The arrow C indicated by a dashed line), the light is condensed by the lens 4 and becomes a low beam. The electromagnetic wave radiated from the filament 7 travels in the direction of the arrow D shown by a dotted line or other directions and is condensed by the lens 4 as in the case of the filament for a high beam in a normal vehicle headlamp. It becomes a high beam.
[0025]
The filament 6 for the low beam in the electromagnetic wave radiation device of the present invention, such as the first embodiment and the second and third embodiments described below, is used when the oncoming vehicle comes, as in the case of a normal vehicle headlight. Although only the light may be turned on, the light may be always turned on irrespective of the blinking of the high-beam filament 7 to continuously emit near-infrared rays, and the front of the vehicle may be monitored by the vehicle front imaging device of the present invention described later.
[0026]
Embodiment 2 FIG.
In the following, the same parts or indications as the parts or indications in FIGS. 1 to 3 will be assigned the same reference numerals and explanations may be omitted. FIG. 4 is a cross-sectional view of Embodiment 2 of the electromagnetic wave emission device of the present invention. Reference numeral 85 denotes a cold mirror as another example of the near-infrared ray transmission device. The cold mirror 85 has a function of transmitting near infrared rays and reflecting and blocking visible light. Thus, of the electromagnetic waves radiated from the filament 6, near-infrared rays in the forward electromagnetic wave portion heading in front of the vehicle (in the direction of arrow A) pass through the cold mirror 85 and go far as indicated by the solid arrow B. Radiated. On the other hand, the visible light in the forward electromagnetic wave portion that travels in the direction of arrow A is reflected by the cold mirror 85 and reflected together with the visible light emitted in directions other than the direction of arrow A. The light is reflected by the reflecting surface 3 of the mirror 2 and condensed by a lens 4 (not shown, see FIG. 1) to form a low beam.
[0027]
The shade 8 using the visible light cut filter employed in the first embodiment generates a certain amount of heat due to shielding of visible light. On the other hand, since the cold mirror 85 does not generate heat, it is preferable from the viewpoint of suppressing heating of the electromagnetic wave radiation device of the present invention.
[0028]
Embodiment 3 FIG.
5 and 6 illustrate a third embodiment of the electromagnetic wave radiation device of the present invention. FIG. 5 is a schematic sectional view of the third embodiment, and FIG. 6 is a perspective view of a sawtooth prism. is there. In FIGS. 5 and 6, reference numeral 5 denotes a normal vehicle headlight bulb having a low beam filament and a high beam filament, and 86 denotes an example of the electromagnetic wave dispersion device. It is a sawtooth prism. The sawtooth-shaped prism 86 has a structure in which a plurality of plate-shaped prisms are stacked and welded in a sawtooth shape, one surface of which is a sawtooth surface having a plurality of protrusions having a triangular cross section, and the other is a flat surface. It has become. The electromagnetic waves incident on the sawtooth surface are dispersed and emitted from the flat surface as shown in FIGS.
[0029]
In FIG. 5, the saw-toothed prism 86 is installed in front of the bulb 5 and the reflecting mirror 2 and at an angle .theta. Is adjusted so that as much of the near-infrared ray in the electromagnetic wave radiated from the bulb 5 as possible passes through the sawtooth prism 86 and is radiated in a direction parallel to the road surface R (the direction of arrow B). I have. In general, the refractive index of each electromagnetic wave changes according to its wavelength, as is well known, and the longer the wavelength, the smaller the refractive index. For this reason, the visible light having a refractive index larger than that of the near infrared ray is refracted more than the near infrared ray and dispersed (in FIG. 5, the dispersion state of the visible light is omitted for simplification of the drawing). The light is emitted in the direction toward the road surface R (in the direction of arrow C) and becomes a low beam.
[0030]
In the fourth embodiment, in addition to the saw-toothed prism, various prisms that disperse electromagnetic waves as shown in FIGS. 5 and 6, for example, a funnel lens-shaped prism may be used.
[0031]
Embodiment 4 FIG.
7 and 8 are views for explaining Embodiment 4 of the electromagnetic wave radiation device of the present invention. FIG. 7 is a schematic sectional view of Embodiment 4, and FIG. 8 is a perspective view of a hologram element. . 7 and 8, reference numeral 5 denotes a normal vehicle headlight bulb having a low beam filament and a high beam filament, and 87 denotes another example of the electromagnetic wave dispersion device. Is a hologram element. As is well known, the hologram element 87 has a function of dispersing according to the wavelength of the electromagnetic wave and condensing light for each wavelength. In the fourth embodiment, it is installed in front of the bulb 5 and the reflecting mirror 2, The near-infrared ray in the electromagnetic wave radiated from the bulb 5 is adjusted and installed so as to pass through the hologram element 87 and radiate in a direction parallel to the road surface R (direction of arrow B). On the other hand, the visible light is dispersed and emitted (in FIG. 7, the dispersion state of the visible light is omitted for simplification of the drawing) and emitted downward, that is, in the direction toward the road surface R (the direction of arrow C). -Beam. In FIG. 8, the wavy line of the hologram element 87 is a stripe pattern at the wavelength level.
[0032]
Embodiment 5 FIG.
Embodiment 5 of the present invention relates to a vehicle front imaging apparatus of the present invention. FIG. 9 is a perspective view of an automobile equipped with an electromagnetic wave emission device and the vehicle front imaging apparatus of Embodiment 5, and FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of the internal configuration of the automobile, and FIG. 11 is a diagram illustrating the circuit configuration and main parts of the above-described vehicle front imaging device. 9 to 11, reference numeral 1 denotes an electromagnetic wave emission device mounted on the front surface of the vehicle, and 9 denotes a vehicle front imaging device mounted on the front surface of the interior of the vehicle. The vehicle front imaging device 9 mainly includes an electromagnetic wave radiating device 1, a near-infrared camera that shoots the front with near-infrared rays emitted from the device 1 toward the front of the vehicle, and converts an image obtained from the near-infrared camera into a display signal. And a display device that displays the image in front of the object, receives a reflected ray of near-infrared light emitted from the electromagnetic wave emission device 1 at an obstacle via an objective lens, and In addition to measuring the distance to the obstacle, it is determined from the distance to the obstacle and the vehicle speed at that time whether or not the obstacle has entered a dangerous area (distance), and if so, a warning to that effect is issued. Make a function.
[0033]
As the electromagnetic wave radiating device 1, the electromagnetic wave radiating device 1 described in any of Embodiments 1 to 4 is used. The near-infrared camera is constituted by a portion indicated by reference numerals 21 to 28 in FIG. 11, and the image processing device is constituted by a portion indicated by reference numerals 31 to 38 in FIG. The monitor 39 shown in FIG.
[0034]
First, the configuration of the objective lens of the near-infrared camera and the portion for controlling the position thereof will be described, and then the operation thereof will be described. In FIG. 11, reference numeral 20 denotes a microcomputer for controlling each circuit in the vehicle front imaging device 9, which is, for example, a one-chip microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), ROM, and RAM inside. And controls the operations of distance measurement and the focus adjustment of the objective lens according to the program stored in the ROM. 21 is a focus lens, 22 is a zoom lens, and these constitute an objective lens. Reference numerals 23 and 24 denote lens driving motors for driving the focus lens 21 and the zoom lens 22, respectively. Reference numerals 25 and 26 denote focus and zoom positions of the focus lens 21 and the zoom lens 22, respectively. And encoders 27 and 28 are motor drivers.
[0035]
In the above configuration, the microcomputer 20 controls the focus lens 21 and the zoom lens 22 so that the positions of the focus lens 21 and the zoom lens 22 are at predetermined positions based on the vehicle speed data at a certain time. Control the driving of the lens 22; In other words, the operation of adjusting the focus of the focus lens 21 and the operation of adjusting the shooting range of the zoom lens 22 are performed.
[0036]
More specifically, when information indicating that the vehicle is running at a low speed is input, the microcomputer 20 performs a motor driver operation to detect an obstacle in a nearby, relatively wide area. The lens driving motor 24 is rotated in the reverse direction (or forward rotation) through 28, the zoom lens 22 is moved in the direction in which the focal length of the objective lens is reduced, and the lens is driven through the motor driver 27. The motor 23 is rotated in the reverse direction (or forward rotation), and the focus lens 21 is moved in the infinite direction from the closest side. The moving positions of the lenses 21 and 22 are detected by the encoders 25 and 26, but the microcomputer 20 reads the position signals from the encoders 25 and 26, and the lenses 21 and 22 When it is detected that the predetermined position has been reached, a drive stop signal is output to the motor drivers 27 and 28.
[0037]
On the other hand, when the information that the automobile is running at high speed is input, the lens driving motor 24 is rotated forward through the motor driver 28 in order to detect a distant and relatively narrow range of obstacles. (Or reverse rotation), the zoom lens 22 is moved in the direction in which the focal length of the objective lens is increased, and the lens driving motor 23 is rotated forward (or reverse) via the motor driver 27, The focus lens 21 is moved further to the infinity side than at the time of the low speed. When the encoders 25 and 26 read that the lenses 21 and 22 have reached the predetermined positions, they output drive stop signals to the motor drivers 27 and 28.
[0038]
Next, the configuration of a portion for measuring the distance from the near infrared ray reflected by the obstacle to the obstacle in FIG. 11 will be described, and the operation thereof will be described. Reference numeral 31 denotes a circuit (hereinafter, a clock signal) for generating a signal for synchronizing when the microcomputer 20 performs various controls; 33, an image sensor; 32, a drive circuit for driving the image sensor 33; A sample hold circuit for holding two image signals accumulated and transferred in the element 33; an amplifier circuit 35; a conversion circuit 36 for converting an analog image signal input via the amplifier circuit 35 into a digital image signal , 38 is a digital signal processor, and 37 is a storage circuit for storing signals from the digital signal processor 38. Since the output from the near-infrared camera is expressed differently from a normal image formed by visible light, the digital signal processor 38 performs image processing to remove a sense of incongruity, and displays the processed image on the monitor 39.
[0039]
In the above configuration, when measuring the distance to the obstacle using near infrared rays reflected from the obstacle, the microcomputer 20 controls the drive circuit 32 in synchronization with the clock signal 31, and 33 is driven. As a result, accumulation of two image signals is started in the image sensor 33 on which the near infrared ray emitted from the electromagnetic wave emission device 1 is reflected by the obstacle. When the accumulation of the predetermined electric charge is completed, the electric charge (image signal) of each pixel is sent out to the sample hold circuit 34 in time series in synchronization with the clock signal 31, and then amplified by the amplifier circuit 35. The digital signal is converted by the conversion circuit 36 and sent to the digital signal processor 38. Then, the data is temporarily stored in the storage circuit 37 once.
[0040]
Thereafter, the signals of the two images stored in the storage circuit 37 are taken out by the digital signal processor 38, the phase difference between the image signals is calculated, and the result is sent to the microcomputer 20. The microcomputer 20 receiving the phase difference data calculates the focus position from the phase difference data and the sensitivity of the focus detection system, and measures the distance to the obstacle.
[0041]
Next, a configuration of a portion for operating the electromagnetic wave emission device 1 in FIG. 11 will be described, and the operation will be described. Reference numeral 10 denotes lighting means for lighting the electromagnetic wave emission device 1, 11 denotes low / high beam switching means for switching the device 1 to low beam or high beam, 12 denotes a relay, and 6 denotes a low beam. A beam filament 7 is a high beam filament, and a battery 15 is a power supply.
[0042]
In the above configuration, when a signal for lighting the electromagnetic wave emission device 1 is input by the lighting means 10, the microcomputer 20 determines which one to light by the low / high beam switching means 11, The relay 12 is driven according to this. For example, when a signal is input by the low / high beam switching means 11 to turn on the high beam, the relay 12 is switched to the side where the filament 7 and the power supply 15 are connected, and the electromagnetic wave radiating device 1 is switched. Is turned on. When a signal is input by the switching means 11 to turn on the low beam, the relay 12 is switched to the side where the filament 6 and the power supply 15 are connected, and the filament 6 of the electromagnetic wave radiation device 1 is switched. Turn on. At this time, when, for example, the first embodiment is adopted as the electromagnetic wave radiation device 1, the shade 8 (see FIGS. 2 and 3) shields visible light and transmits near infrared light as described above. Therefore, the visible light is reflected by the reflecting mirror 2 (see FIG. 1) to form a beam, while the near-infrared rays are radiated far.
[0043]
Next, the configuration of a portion that performs a warning operation when the possibility that the vehicle collides with an obstacle in FIG. 11 increases will be described, and the operation will be described. Reference numeral 16 denotes a vehicle speed sensor for detecting the traveling speed of the vehicle, and reference numeral 17 denotes a warning device that warns the driver of the vehicle. In the above-described configuration, the microcomputer 20 captures the traveling speed (vehicle speed) data of the vehicle from the vehicle speed sensor 16 and stores the distance data between the vehicle speed data and the obstacle obtained as described above. If it is determined from the data that the possibility of the vehicle colliding with the obstacle has increased, the alarm device 17 is driven so as to give an alarm to the driver to warn the driver.
[0044]
In the fifth embodiment, the focus state is detected from the phase difference between the two images, and the distance to the obstacle is measured based on the focus state. However, the present invention is not limited to the above measurement method. For example, a configuration may be employed in which distance measurement is performed based on the principle of triangulation which is widely known in ordinary cameras and the like.
[0045]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the internal configuration of a vehicle corresponding to FIG. 10 in the sixth embodiment of the vehicle front imaging apparatus according to the present invention, and 40 is a head-up display as another example of the display device. is there. The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in that a head-up display 40 is used in place of the monitor 39, and the other configuration is the same. The head-up display 40 has an advantage that a driver who is driving can easily see an image.
[0046]
Embodiment 7 FIG.
Embodiment 7 relates to a vehicle front imaging apparatus of the present invention, and a shielding plate for shielding near-infrared rays is provided in front of the electromagnetic wave emission device 1 shown in any of Embodiments 1 to 4, Embodiment 6 is different from Embodiment 6 in that near-infrared rays are not irradiated to oncoming vehicles, and other configurations are the same. Providing the above-mentioned shielding plate has the effect of eliminating obstacles to oncoming vehicles. At this time, if an oncoming vehicle is detected based on an image obtained from the near-infrared camera and control means for controlling the position of the shielding plate so that the oncoming vehicle is not irradiated with near-infrared light is provided, the visual field on the road ahead of the own vehicle is provided. Therefore, there is an effect that it is possible to avoid the irradiation obstacle to the oncoming vehicle while securing the distance.
[0047]
Embodiment 8 FIG.
13 and 14 are explanatory views illustrating Embodiment 8 of the vehicle front imaging apparatus according to the present invention, in which reference numeral 41 denotes an electromagnetic wave emission device of an oncoming vehicle, and reference numeral 44 denotes an electromagnetic wave emission device of the own vehicle. Each of the electromagnetic wave emitting devices 41 and 44 has the same configuration as the electromagnetic wave emitting device 1 of the first to fourth embodiments. 42 is a polarization filter provided in front of the electromagnetic wave emission device 41; 43 is a polarization filter provided in front of the near-infrared camera in the image pickup device in front of the oncoming vehicle; The polarizing filter 46 provided is a polarizing filter provided in front of the near-infrared camera in the vehicle front imaging device of the own vehicle, and the both vehicle front imaging device is the vehicle of the fifth embodiment. It has the same configuration as the front imaging device 9.
[0048]
The near-infrared ray emitted from the electromagnetic wave emission device 41 of the oncoming vehicle is emitted by the polarization filter 42 as a polarized light inclined by θ degrees. On the other hand, since the polarization filter 46 provided in front of the near-infrared camera of the own vehicle is inclined in the reverse direction by θ degrees as shown by oblique lines in FIG. If you look at the near-infrared ray from, it is twice as strong as cos2θ. For example, if θ is set to 30 °, the near-infrared rays emitted from the electromagnetic wave emission device 41 are 30 ° by the polarizing filter 42 and 30 ° in the opposite direction by the polarizing filter 46 of the near-infrared camera of the vehicle. , Total cos (30 ° + 30 °), that is, cos (60 °) = １／, which is just half the strength.
[0049]
However, this is limited to near-infrared rays from the above-mentioned oncoming car. As is clear from FIG. 14, near-infrared rays emitted from the electromagnetic wave radiating device 44 of the own car are near infrared rays because the respective vibrating surfaces of the polarization filters 45 and 46 are the same. Does not decrease in strength. In other words, each car can completely hold down the near-infrared rays of the other car, and can confirm the front without any decrease in the near-infrared rays emitted by the own car. Therefore, by providing a deflector such as the deflector filter, it is possible to travel at night more safely and easily than before.
[0050]
In the eighth embodiment, when the control means capable of changing the angle θ of the vibration surface of the polarizing filter 46 provided in front of the near-infrared camera of the own vehicle is provided, the intensity of the near-infrared light of the oncoming vehicle is adjusted. Can be.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, the electromagnetic wave emission device according to claim 1 of the present invention is an electromagnetic wave generation source that generates an electromagnetic wave including near infrared rays and visible light, and is installed in front of the electromagnetic wave generation source to shield visible light. A near-infrared transmitting device that transmits near-infrared light; and an optical device that illuminates the front of the vehicle with at least a portion of visible light in the electromagnetic wave. The near-infrared transmitting device reflects and / or reflects visible light, for example. The optical device includes, for example, a parabolic mirror that reflects visible light and a lens that collects visible light reflected by the parabolic mirror. Thus, the electromagnetic wave radiating device of the present invention can radiate near-infrared rays that reach far in front of the vehicle by employing the above-mentioned near-infrared transmitting device, and can also be used as a vehicle front illuminating means such as a low beam. Since it functions, there is no need to separately attach a near-infrared lamp, which is required for the conventional active night vision device, and the problem of cost increase is solved. The above-mentioned electromagnetic wave radiating device can radiate near-infrared rays to the front of the vehicle at all times or as needed without being affected by whether or not the high beam is turned on.
[0052]
As described above, the electromagnetic wave radiating device according to claim 4 of the present invention is an electromagnetic wave generating source that generates electromagnetic waves including near infrared rays and visible light, and is installed in front of the electromagnetic wave generating source and emits near infrared rays in front of the vehicle. An electromagnetic wave dispersion device that emits visible light or its component light downward in the direction of emission of the near-infrared ray while emitting in the direction, such as a sawtooth prism, a Rennel lens prism, a hologram optical element, etc. The effect is substantially the same as that of the electromagnetic wave emission device.
[0053]
As described above, the vehicle front imaging device according to claim 8 of the present invention is the above-mentioned electromagnetic wave radiating device, a near-infrared camera for photographing the front of a vehicle with near-infrared rays emitted from the electromagnetic wave radiating device, and the near-infrared camera. An image processing device that converts an image obtained from a display signal into a display signal, and a display device that receives the display signal and displays the image, so that in addition to the effects of the electromagnetic wave radiation device, a further conventional There is no need to separately provide a near-infrared lamp for a night-vision camera, which was necessary for an active night-vision device, and there is no need for a space to install the lamp. The burden on the vehicle battery is reduced. Further, since the near-infrared light source for the near-infrared camera is integrated with the low beam or the like, the irradiation direction of the near-infrared light source can be easily adjusted, and the mounting operation is simplified.
[0054]
Also, a near-infrared ray shielding device for preventing the oncoming vehicle from being irradiated by near-infrared rays emitted from the electromagnetic wave emitting device is provided in front of the electromagnetic wave emitting device, and the on-coming vehicle is displayed based on an image obtained from the near-infrared camera. And detecting the near-infrared ray shielding device so as not to irradiate the oncoming vehicle with near-infrared rays, the occurrence of halation can be prevented with a very high probability.
[0055]
In addition, the near-infrared polarized light filter having a vibration surface that deflects near-infrared light emitted from the electromagnetic wave radiating device in a forward direction of the vehicle at an angle of more than 0 ° and less than 45 ° with respect to a vertical axis is provided by the electromagnetic wave radiating filter. A near-infrared polarization filter having a vibration surface having the same polarization function as that described above is provided in front of the near-infrared camera, and the vibration surface of the near-infrared polarization filter is polarized with respect to the near-infrared light. When a control means for controlling the line angle is provided, occurrence of halation can be prevented with a very high probability.
[0056]
In addition, if the display device is a head-up display, the driver can easily view the image while driving, so that he can concentrate on safe driving.
[0057]
The apparatus further includes an alarm device that outputs an alarm for the presence of an obstacle detected by the near-infrared light emitted from the electromagnetic wave radiating device. And a measuring device that measures the distance to the obstacle by receiving light, and the alarm device issues an alarm when the distance measured by the measuring device is within a specified range. The middle driver has the advantage that he can concentrate on safe driving.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of Embodiment 1 of an electromagnetic wave emission device of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a part of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view of Embodiment 2 of the electromagnetic wave emission device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view of Embodiment 3 of the electromagnetic wave radiation device of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a sawtooth prism used in the third embodiment.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an electromagnetic wave emission device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a hologram element used in Embodiment 4.
FIG. 9 is a perspective view of a vehicle equipped with a vehicle front imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an internal configuration of an automobile according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a circuit configuration and main parts in Embodiment 5.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the internal configuration of an automobile according to a sixth embodiment of the vehicle front imaging apparatus of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram of Embodiment 8 of the vehicle front imaging device of the present invention.
FIG. 14 is another explanatory view of the vehicle front imaging apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a conventional active night vision device.
[Explanation of symbols]
1 electromagnetic radiation device, 2 reflectors, 4 lenses, 5 valves,
6 filament for low beam, 7 filament for high beam,
8 shade, 85 cold mirror, 86 serrated prism,
87 hologram element, 20 microcomputers,
21 focus lens, 22 zoom lens, 33 image sensor,
38 digital signal processor, 39 monitor,
40 head-up display, 42-46 polarized filter.

Claims

An electromagnetic wave source that generates an electromagnetic wave including near infrared light and visible light, a near infrared transmitting device that is installed in front of the electromagnetic wave source and shields visible light and transmits near infrared light, and at least a part of the electromagnetic wave An electromagnetic wave radiation device comprising an optical device for illuminating the front of a vehicle with visible light.

The electromagnetic wave radiating device according to claim 1, wherein the near-infrared transmitting device reflects and / or absorbs visible light.

2. The electromagnetic wave radiation device according to claim 1, wherein the optical device includes a parabolic mirror that reflects visible light and a lens that collects visible light reflected by the parabolic mirror.

An electromagnetic wave source that generates electromagnetic waves including near infrared rays and visible light, is installed in front of the electromagnetic wave source and emits near infrared rays in the forward direction of the vehicle, and emits visible light rays or component light rays of the near infrared rays. An electromagnetic wave radiating device comprising an electromagnetic wave dispersing device that radiates downward.

The electromagnetic wave radiation device according to claim 4, wherein the electromagnetic wave dispersion device is a prism.

The electromagnetic wave radiating device according to claim 5, wherein the prism has a saw-tooth shape and / or a Fresnel lens shape on an incident surface and / or an emission surface of the electromagnetic wave generated from the electromagnetic wave generation source.

The electromagnetic wave radiation device according to claim 4, wherein the electromagnetic wave dispersion device is a hologram optical element.

An electromagnetic wave radiating device according to any one of claims 1 to 7, a near-infrared camera for photographing the front of a vehicle with near-infrared light emitted from the electromagnetic wave radiating device, and a display signal for displaying an image obtained from the near-infrared camera. And a display device that receives the display signal and displays the image.

The vehicle front imaging device according to claim 8, further comprising a near-infrared ray shielding device that prevents the oncoming vehicle from being irradiated by near-infrared radiation emitted from the electromagnetic wave radiation device.

10. A control means for detecting the oncoming vehicle based on an image obtained from the near-infrared camera and controlling the near-infrared shielding device so that the oncoming vehicle is not irradiated with near-infrared light. Vehicle front imaging device.

A near-infrared polarization filter having a vibration surface that polarizes near infrared rays emitted from the electromagnetic wave radiation device at an angle greater than 0 ° and less than 45 ° with respect to a vertical axis is installed in front of the electromagnetic radiation device, and 9. The vehicle front imaging apparatus according to claim 8, wherein a near-infrared polarization filter having a vibration surface having the same polarization function as described above is installed in front of the near-infrared camera.

The vehicle front imaging apparatus according to claim 11, further comprising control means for controlling a deflection angle of a vibration surface of the near-infrared deflector filter with respect to the near-infrared ray.

The vehicle front imaging device according to claim 8, wherein the display device is a head-up display.

The vehicle front imaging device according to claim 8, further comprising an alarm device that outputs an alarm for the presence of an obstacle detected by near-infrared rays emitted from the electromagnetic wave emission device.

A measuring device is provided that measures a distance to the obstacle by receiving a reflected ray of the near-infrared obstacle radiated from the electromagnetic wave emitting device, and the alarm device defines the distance measured by the measuring device. 15. The vehicle front imaging device according to claim 14, wherein an alarm is issued when the value is within the value.