JP2004123043A

JP2004123043A - 車両用暗視装置

Info

Publication number: JP2004123043A
Application number: JP2002293620A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kishi; 貴志　陽一
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】運転者に対して必要十分な情報を提示し、かつ衝突リスクに応じて適正な情報量を提示する車両用暗視装置を提供すること。
【解決手段】ステップＳ１で検出した自車速より、赤外光による前方認識距離Ｌ_ｎを算出し（Ｓ２）、Ｌ_ｎの値に応じて赤外光の出力調整や表示モニタのオン／オフ調整を行う（Ｓ４〜Ｓ６）。さらに停止必要距離に応じて画像の表示倍率を算出し（Ｓ７）、カメラの倍率調整を行う（Ｓ８）。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線画像により運転者の夜間視認性を補助する車両用暗視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
障害物の有無や車速に関わらず、赤外光画像を表示する暗視装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。しかし、この従来例では運転者の夜間視認性の補助を目的とする車両用暗視装置として、不必要な画像情報も表示されることがある。そのため、自車両の前方に障害物を検出し、障害物との距離が車速に応じて変更する所定値より短い場合に、前方画像を表示しているものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５９４９号公報
【特許文献２】
特開２００１−６０４０３号公報
【特許文献３】
特開２００１−７１８４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術では、前方障害物がない夜間運転時に、例えば道路形状の誤認識による車線からの逸脱などに対しては有効に機能しない。また、車速に関わらず表示される画像の倍率が常に一定であるため、ある距離に位置する物標に対して車速が増す毎に増大する衝突のリスク（以下、衝突リスクという）に応じた適正な情報量を提示できない。
【０００５】
本発明の目的は、前方障害物のない夜間運転時においても運転者に必要十分な情報を提示し、かつ衝突リスクに応じて適正な情報量を提示する車両用暗視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明による車両用暗視装置は、赤外光照射手段と、赤外光照射手段からの照射光が物標で生じる反射光を撮影する撮影手段と、撮影手段によって得られた撮影画像を運転者に提示する表示手段と、車速検出手段と、車速検出手段からの信号に応じて、赤外光照射手段による前方認識距離を決定する決定手段と、障害物を検出することなく、決定手段により決定された前方認識距離がしきい値を越えたときに、表示手段に赤外光による物標の画像を表示させる制御手段とを備える。
（２）請求項４の発明による車両用暗視装置は、赤外光照射手段と、赤外光照射手段からの照射光が物標で生じる反射光を撮影する撮影手段と、撮影手段によって得られた撮影画像を運転者に提示する表示手段と、車速検出手段と、車速検出手段からの信号に応じて、撮影手段の撮影倍率または表示手段の表示倍率を決定する決定手段とを備える。
【０００７】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、車速に応じて赤外光による前方認識距離を決定し、その前方認識距離がしきい値を越えたときに赤外光による物標の画像を表示するようにしたので、運転に不要な画像表示を行わず、かつ前方障害物のない夜間運転時においても適切に画像情報を提供することができる。
（２）請求項４の発明によれば、車速に応じて撮影手段の撮影倍率または表示画面の倍率を決定するようにしたので、等価な衝突リスクに対して等価な大きさの画像を表示し、衝突リスクに応じた適正な情報量を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
――第一の実施の形態――
図１に、本発明による車両用暗視装置の第一の実施の形態の基本構成を示す。赤外光（ＩＲ）を出力する赤外光照射器１は、電球３と、赤外光成分を透過し可視光成分を遮断するＶＬカットフィルタ４とを備えている。ここで赤外光照射器１に用いる電球３は、赤外光成分を含む光源であればよく、例えばハロゲン電球、高輝度放電電球（ＨＩＤ）、あるいはＬＥＤ電球を用いることができる。直接赤外光を出力する電球でもよく、この場合、ＶＬカットフィルタ４を設ける必要はない。可視光（ＶＬ）を出力する可視光照射器２は、電球３とは別体の電球５を備えている。可視光照射器２に用いる電球５は可視光成分を含む光源であればよく、電球３と同様に様々な電球を使用することができる。
【０００９】
ＶＬカットフィルタ４Ａは、ＶＬカットフィルタ４と同一のフィルタリング性能を有し、車両前方からの反射光を受けて赤外光成分のみをカメラ６へ出力する。カメラ６は、ＶＬカットフィルタ４Ａからの出力を画像情報に変換し、コントローラ７へ出力する。カメラ６には例えば赤外光に感度を持つ高感度ＣＣＤカメラを用いることができる。
【００１０】
車速センサ８は、自車速を検知しコントローラ７へ車速情報を出力する。点灯スイッチ１０は、図示しない操作部位の操作に基づいて可視光照射器２の電球５を点灯するとともに、コントローラ７に点灯状態を出力する。コントローラ７は、点灯スイッチ１０から入力される点灯出力信号および後述する車速センサ８から入力される車速情報に基づき、赤外光照射器１の電球３の出力調整を行うとともに、画像表示モニタ９へ赤外画像信号を出力する。画像表示モニタ９は、例えば液晶ディスプレイが用いられる。
【００１１】
図２は、第一の実施の形態による車両用暗視装置における赤外光（ＩＲ）と可視光（ＶＬ）の照射距離の関係を示すイメージ図である。車速Ｖで走行中の車両１００は、可視光（ＶＬ）を照射する。これにより、直接視によって車両前方の物標や走行環境を距離Ｌ_Ｌまで認識できる。さらに、赤外光（ＩＲ）を照射し、その反射光の画像信号を画像表示モニタ９に表示する。これにより、車両前方の物標や走行環境を距離Ｌ_Ｃまで認識できる。
【００１２】
図３に第一の実施の形態による車両用暗視装置の制御フローを示す。この制御フローはコントローラ７で実行されるプログラムに基づく処理フローである。ステップＳ０で可視光（ＶＬ）電球５の点灯スイッチ１０がオンかオフかを判定し、オン状態の場合はステップＳ１に進む。ステップＳ１では、車速センサ８から出力される自車速情報を読み込む。ステップＳ２では、次式を用いて読み込まれた自車速Ｖにおいて必要な前方認識距離Ｌ_ｎを算出する。
【数１】
Ｌ_ｎ＝Ｖ^２／２α＋τ_０　（α、τ_０は定数とする）
ここで、定数αは通常走行時における緩やかな減速度を想定し、例えば１．９６ｍ／ｓ^２（０．２Ｇ）とする。定数τ_０は、停止目標に対する認識、反応、ブレーキ操作およびブレーキユニットの制動開始までに要する空走距離と、停止目標までの余裕距離を想定して設定される値とする。すなわち、前方認識距離は車速に応じた停止必要距離と等価である。
【００１３】
ステップＳ３では、ステップＳ２で算出されたＬ_ｎが可視光照射による前方認識距離Ｌ_Ｌ以上かどうかを判定する。ここで、Ｌ_Ｌがしきい値である。Ｌ_ｎ≧Ｌ_Ｌの場合、Ｌ_ｎは可視光照射では認識できない範囲、すなわち赤外光照射による視覚補助が必要な距離範囲にあると判断し、ステップＳ４に進む。一方、Ｌ_ｎ＜Ｌ_Ｌの場合には、Ｌ_ｎは可視光の照射で衝突リスクに関わる物標や走行環境を十分認識できる距離範囲であると判断し、ステップＳ６に進む。
【００１４】
ステップＳ４では、赤外光照射器１の光源である電球３の出力をオンとし、赤外光による前方認識距離Ｌ_ＣがステップＳ２で算出されたＬ_ｎの値となるよう、電球３の出力コントロールを行う。ステップＳ５では、画像表示モニタ９をオンにして、カメラ６にて撮影された赤外画像を表示する。その後は再びステップＳ０に戻って処理を繰り返す。ステップＳ６では、電球３の出力をオフにするとともに画像表示モニタ９の出力をオフにする。これにより、Ｌ_ｎが可視光の照射で認識可能な距離にある場合には、直接視のみで運転者が状況把握をする状態に設定し、必要のない赤外画像情報の提示を行わないようにする。すなわち、赤外光の照射を制限する。
【００１５】
図４は、車速Ｖと赤外光の照射による前方認識距離Ｌ_Ｃとの関係を示すグラフである。可視光の照射による前方認識距離Ｌ_Ｌにおける車速をＶ_Ｌとすると、車速ＶがＶ_Ｌ以下の場合には赤外光照射を行わない、すなわちＬ_Ｃをゼロとする。このとき、上述したとおり画像表示モニタ９の出力もオフにする。車速ＶがＶ_Ｌ付近にあるときは状態遷移を繰り返す、いわゆるチャタリング現象を引き起こす可能性がある。そのため、赤外光照射および画像表示モニタ出力の切り替え条件にはヒステリシスを持たせるのが好ましい。なお上記式（１）における定数τ_０は、Ｖ≧Ｖ_Ｌの時のＬ_Ｃを表す曲線をＶ＝０まで延長した時の切片にて表される。
【００１６】
上述した第一の実施の形態による暗視装置によれば、次の作用効果が得られる。赤外光の照射による前方認識距離を、車速によって決まる停止必要距離とし、前方障害物の有無にかかわらず、赤外光の照射による前方認識距離が、可視光の照射により直接視認できない範囲にある場合は、赤外光を照射して表示モニタに赤外画像を表示する。そして、可視光の照射により直接視認できる範囲にある場合は、赤外光の照射を行わないようにし、かつ表示モニタもオフにするようにした。その結果、前方に障害物がない夜間運転時においても、運転者に必要十分な情報を提示することができる。
【００１７】
以上の説明では赤外光の照射による前方認識距離Ｌ_Ｃを電球３の出力調整によって行うことにしたが、カメラ６の絞りを調整してＬ_Ｃを可変にしてもよい。この場合、電球３の出力は固定とし、Ｌ_Ｃを大きくする場合にはカメラ６の絞りを開け側に制御し、より遠くから反射される少ない光量の反射光でも撮影できるようにする。逆にＬ_Ｃを小さくする場合には、カメラ６の絞りを閉じ側に制御し、撮影できる反射光の光量を制限する。
【００１８】
画像表示モニタ９の輝度を調整することでも、同様にＬ_Ｃを制御することができる。この場合、Ｌ_Ｃを大きくする場合には輝度を高く、逆にＬ_Ｃを小さくする場合には輝度を低くすることで、電球３の出力調整やカメラ６の絞り調整を行うのと同様の効果を得ることができる。
【００１９】
――第二の実施の形態――
図５に、本発明による車両用暗視装置の第二の実施の形態の基本構成を示す。第一の実施の形態における電球３と電球５に代えて電球１１を共通の光源とし、赤外光照射器１と可視光照射器２に代えて赤外／可視光照射器１２を設けている。その他の部分については第一の実施の形態と同じである。
【００２０】
図６に第二の実施の形態による車両用暗視装置の制御フローを示す。第一の実施の形態の制御フロー（図３）と異なる点は次の２つである。
（１）ステップＳ０で電球５がオンであるか判別する代わりに、ステップＳ０Ａで電球１１がオンであるか判別する。
（２）ステップＳ４で電球３の出力をオンにしてその出力コントロールによりＬｃの制御を行う代わりに、ステップＳ４Ａでカメラ６の絞り調整または画像表示モニタ９の輝度調整によりＬｃの制御を行う。
この第二の実施の形態においては、電球１１を赤外光と可視光の共通光源としている。そのため、電球１１の出力を変化させると赤外光と可視光両方の出力が変化し、赤外光による前方認識距離Ｌ_Ｃと可視光による前方認識距離Ｌ_Ｌが共に変化する。したがって、第一の実施の形態のように電球１１の出力制御によりＬ_Ｃを制御することができない。そこで、Ｌ_Ｃの制御は、カメラ６の絞り調整、もしくは画像表示モニタ９の輝度コントラストの調整により行うこととなる。
【００２１】
赤外／可視光照射器１２には、例えば図７に示すものが用いられる。図７（ａ）は、高輝度放電（ＨＩＤ）電球を用いたリフレクタ型のヘッドランプを示す。ＨＩＤヘッドランプアセンブリ７０は、赤外光と可視光の共通光源である高輝度放電（ＨＩＤ）バルブ７１，可視光遮蔽部材７５，上部リフレクタ７６，下部リフレクタ７７，アウターレンズ７８，可視光を遮蔽するカバー７９等を有している。ＨＩＤバルブ７１は、放電管７２，アーク放電外被７３等から構成される。なお、以下、説明を容易にするためＨＩＤバルブ７１の放電管７２の焦点位置を光源７４として示す。
【００２２】
可視光遮蔽部材７５およびカバー７９は、放電管７２の光源７４から発せられる光のうち、可視光領域の波長は遮蔽し、赤外光領域の波長は透過する。つまり、可視光遮蔽部材７５およびカバー７９はＶＬカットフィルタとして機能する。可視光遮蔽部材７５およびカバー７９は、光源７４から発せられた光のうち、赤外光成分が可視光成分よりも遠方に照射されるように、それらの形状および配置が設定される。
【００２３】
上部・下部リフレクタ７６，７７によって反射された光源７４からの光は、アウターレンズ７８を介して車両前方を照射する。光の照射領域はリフレクタ７６，７７の形状によって変更することができる。
【００２４】
光源７４から発せられた可視光は、可視光遮蔽部材７５およびカバー７９により範囲を制限され、ＶＬ１およびＶＬ２に示す光に代表されるすれ違いビームとして車両前方を照射する。一方、光源７４から発せられた赤外光は、可視光遮蔽部材７５およびカバー７９によって範囲を制限されることなく、ＩＲ１、ＩＲ２およびＩＲ３に示す光に代表されるビームとして車両前方の遠方まで照射する。
【００２５】
図７（ｂ）は、プロジェクタ型のヘッドランプを示す。ヘッドランプアセンブリ８０は、赤外光と可視光の共通光源である電球８１と、電球８１からの光を車両前方に反射するリフレクタ８２と、リフレクタ８２で反射する光のうち、すれ違いビームを構成するため可視光を遮蔽するシェード８３と、投影レンズ８４とを備えている。シェード８３は可視光領域の波長は遮蔽し、赤外光領域の波長は透過するＶＬカットフィルタとして機能する。
電球８１から発せられた光のうち、可視光成分はシェード８３により遠方への照射を制限されてすれ違いビームを形成する。一方、赤外光成分はシェード８３を透過して遠方まで照射される。
【００２６】
上述した第二の実施の形態による暗視装置によれば、第一の実施の形態の暗視装置と同様の効果を生じることができる。
【００２７】
――第三の実施の形態――
図８に、本発明による車両用暗視装置の第三の実施の形態の基本構成を示す。第一の実施の形態に加え、コントローラ７よりカメラ６の倍率調整を行うための信号１３を出力している。その他の部分については第一の実施の形態と同じである。
【００２８】
図９により、この車両用暗視装置について説明する。位置Ｐにある車両１００に搭載したカメラ６によって、位置Ｐからの距離Ｌ_０における物標２００と、位置Ｐからの距離Ｌ_１における物標２００Ａをそれぞれ撮影した場合の、表示画像上の画角の関係を示す。物標２００と物標２００Ａとは、位置Ｐからの距離のみ異なる同一の物標である。カメラ６の倍率を常に一定とした場合、距離Ｌ_１に存在する物標２００Ａの画角はφ、距離Ｌ_０に存在する物標２００の画角はθであり（φ＜θ）、物標２００Ａは相対的に小さな画像として撮像される。その結果、運転者に対して表示される情報量も少なくなる。
【００２９】
ここで、Ｌ_０を車速Ｖ_０のときの位置Ｐからの停止必要距離、Ｌ_１を車速Ｖ_１のときの位置Ｐからの停止必要距離とし、物標２００には車速Ｖ_０、物標２００Ａには車速Ｖ_１でそれぞれ遭遇するものとして考える。衝突を回避するためには、双方とも位置Ｐにおいて停止動作を開始する必要がある。そのため、車速Ｖ_０における物標２００への衝突リスクと、車速Ｖ_１における物標２００Ａへの衝突リスクは、等価である。しかし前述したように物標２００に比べて物標２００Ａは表示される情報量が少ないため、衝突リスクが小さいと判断してしまうおそれがある。
【００３０】
このような問題点を解決するため、第三の実施の形態による車両用暗視装置では、自車両からの距離は異なるが車速に応じた衝突リスクが等価な場合、表示される情報量も等価となるよう画像表示を制御することで、より適正な情報提示を図るものとする。
【００３１】
第三の実施の形態による車両用暗視装置では、車速Ｖ_０で距離Ｌ_０にある物標２００の画角と、車速Ｖ_１で距離Ｌ_１にある物標２００Ａの画角とが同じとなるよう、車速に応じてカメラ６の倍率を調整する。例えば、距離Ｌ_０にある物標２００の画角θを基準値とした場合、車速Ｖ_１におけるカメラ６の倍率をθ／φ（＝Ｌ_１／Ｌ_０）とする。このとき物標２００Ａの画角はθとなり、距離Ｌ_０にある物標２００を撮像したのと同様に運転者には表示される。このようにすることで、車速Ｖ_０における物標２００への衝突リスクと車速Ｖ_１における物標２００Ａへの衝突リスクという等価の衝突リスクに対し、表示される情報量を同じにすることができる。
【００３２】
図１０は、上述した車両用暗視装置の制御フローを示す。ステップＳ０〜ステップＳ６は図３に示す制御フローと同じである。ステップＳ７では、画像表示モニタ９に表示する画像の倍率Ｌ_Ｃ／Ｌ_０を算出する。Ｌ_０は基準となる倍率（画角）の設定距離である。ステップＳ８では、カメラ６の倍率をステップＳ７で算出した倍率に調整する。これにより、物標は車速に応じた大きさで撮像され、同じ衝突リスクに対して同じ大きさで画像表示モニタ９に表示される。これらの判断処理を終了した後、ステップＳ０に戻って処理を繰り返す。
【００３３】
上述した第三の実施の形態による暗視装置によれば、第一の実施の形態と同様の作用効果が得られるとともに、次の作用効果も得られる。車速に応じた停止必要距離の位置にある同一の物標に対して、表示する赤外画像の大きさが同一となるように赤外画像の倍率を変更するようにした。その結果、衝突リスクに応じた適正な情報量を提供することができる。
【００３４】
第三の実施の形態では、カメラの撮影倍率により物標の表示画像の大きさを変更させたが、表示モニタの表示倍率を変更して同様の作用効果を得ることもできる。
【００３５】
以上の実施の形態では、赤外光照射手段を赤外光照射器１や赤外／可視光照射器１２で実現し、カメラ６により撮影手段を実現している。また、車速センサ８により車速検出手段を実現し、モニタ９により表示手段を実現している。さらに、コントローラ７により、決定手段と制御手段を実現している。しかし、これらはあくまで一例であり、本発明の特徴が損なわれない限り、各構成要素は上記実施の形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態による暗視装置の構成を示すブロック図
【図２】赤外光及び可視光照射のイメージ図
【図３】第一の実施の形態による暗視装置の制御フローチャート
【図４】車速Ｖに対する赤外光による前方認識距離Ｌ_Ｃの関係を示す図
【図５】第二の実施の形態による暗視装置の構成を示すブロック図
【図６】第二の実施の形態による暗視装置の制御フローチャート
【図７】赤外／可視光照射器の詳細例を示し、（ａ）はリフレクタ型ヘッドランプを示し、（ｂ）はプロジェクタ型ヘッドランプを示す図
【図８】第三の実施の形態による暗視装置の構成を示すブロック図
【図９】前方物標の距離と画角の関係を示す図
【図１０】第三の実施の形態による暗視装置の制御フローチャート
【符号の説明】
１　赤外光照射器
２　可視光照射器
３　赤外光照射電球
４、４Ａ　ＶＬカットフィルタ
５　可視光照射電球
６　カメラ
７　コントローラ
８　車速センサ
９　画像表示モニタ
１０　点灯スイッチ
１１　可視光及び赤外光照射電球
１２　赤外／可視光照射器
１００　自車両
２００、２００Ａ　前方物標

Claims

赤外光を車両前方に照射する赤外光照射手段と、
前記赤外光照射手段からの照射光が物標で反射して生じる反射光を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた撮影画像を運転者に提示する表示手段と、
車速検出手段と、
前記車速検出手段からの信号に応じて、前記赤外光照射手段による前方認識距離を決定する決定手段と、
障害物を検出することなく、前記決定手段により決定された前方認識距離がしきい値を越えたときに、前記表示手段に赤外光による物標の画像を表示させる制御手段とを備えることを特徴とする車両用暗視装置。
請求項１の車両用暗視装置において、
前記赤外光照射手段による前方認識距離は、車速に応じた停止必要距離と等価であることを特徴とする車両用暗視装置。
請求項１または２の車両用暗視装置において、
可視光を車両前方に照射する可視光照射手段を備え、
前記決定手段により決定される前記赤外光照射手段による前方認識距離が、前記可視光照射手段からの照射光による前方認識距離以下の場合は、前記赤外光照射手段からの照射を制限することを特徴とする車両用暗視装置。
赤外光を車両前方に照射する赤外光照射手段と、
前記赤外光照射手段からの照射光が物標で反射して生じる反射光を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた撮影画像を運転者に提示する表示手段と、
車速検出手段と、
前記車速検出手段からの信号に応じて、前記撮影手段の撮影倍率または前記表示手段の表示倍率を決定する決定手段とを備えることを特徴とする車両用暗視装置。
請求項４の車両用暗視装置において、
前記赤外光照射手段による前方認識距離は、車速に応じた停止必要距離と等価であることを特徴とする車両用暗視装置。
請求項４または５の車両用暗視装置において、
前記決定手段は、車速に応じた停止必要距離の位置に存在する同一の物標に対して、前記表示手段で表示される物標の大きさが同一となるよう、前記撮影手段の撮影倍率または前記表示手段の表示倍率を制御することを特徴とする車両用暗視装置。