JP2005243283A - Projector and vehicular night-vision device - Google Patents

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JP2005243283A JP2004048034A JP2004048034A JP2005243283A JP 2005243283 A JP2005243283 A JP 2005243283A JP 2004048034 A JP2004048034 A JP 2004048034A JP 2004048034 A JP2004048034 A JP 2004048034A JP 2005243283 A JP2005243283 A JP 2005243283A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular night-vision device capable of clearly carrying out photographing from a distant location. <P>SOLUTION: Light emitted from a light source 10 is spectrally diffracted by a prism 11, and visible light and infrared light emitted from the prism 11 are entered into reflecting mirrors 12 and 16 different from each other, respectively. The infrared light entered into the reflecting mirror 16 is reflected/converged by the reflecting mirror 16 and entered into the next reflecting mirror 17. Then, the infrared light 20 reflected on the reflecting mirror 17 is projected upward relative to the visible light by a wave light lens 18 so as to be radiated to a further location than the visible light. As a result, the smaller the wavelength of the luminous flux of the infrared light 20 becomes, the more upper side it is directed to. Luminous flux 20a in the smallest wavelength region of the infrared light 20 corresponds to a high-sensitivity wavelength region of an infrared camera, and the luminous flux 20a is radiated to the furthest location, whereby a distant photographed image is made clearer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、投光器および車両用暗視装置に関する。   The present invention relates to a projector and a night vision device for a vehicle.

従来、ヘッドライトでは見えにくい遠方の視認性を向上させるものとして、赤外線カメラを用いた暗視装置が知られている。赤外線カメラで暗闇を撮影する場合には、車両前方を赤外線照明する赤外線投光器が必要である。そのため、車両に赤外線投光器を搭載したり、赤外線投光機能を兼ね備えたヘッドランプを搭載したりしている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, night vision devices using an infrared camera are known as devices that improve the visibility of distant objects that are difficult to see with a headlight. When photographing darkness with an infrared camera, an infrared projector that illuminates the front of the vehicle with infrared light is required. Therefore, an infrared projector is mounted on the vehicle, or a headlamp having an infrared projector function is mounted (for example, see Patent Document 1).

特開2000−235803号公報JP 2000-235803 A

しかしながら、赤外線カメラを用いた暗視装置であっても、その視認範囲の遠方になるほど反射赤外光量が小さくなるため、遠方の風景ほど明暗コントラストが低下し視認性が低下するという問題があった。   However, even with a night vision device using an infrared camera, the amount of reflected infrared light decreases with increasing distance to the viewing range, so that there is a problem in that the contrast between the light and darkness decreases and the visibility decreases as the landscape is distant. .

本発明による投光器では、光源から出射された赤外光を、赤外光分離手段を用いて波長の短い第1領域の光とその他の第2領域の光とに分離する。そして、赤外光投射手段が、第1領域の光が前記第2領域の光よりも遠方に照射されるように赤外光を投射することを特徴とする。
また、撮像手段の高感度波長領域の光を出射光から分離して、その光を遠方に照射するようにしても良い。
In the projector according to the present invention, the infrared light emitted from the light source is separated into light of the first region having a short wavelength and light of the other second region using an infrared light separating unit. The infrared light projecting unit projects the infrared light so that the light in the first region is emitted farther than the light in the second region.
Alternatively, the light in the high sensitivity wavelength region of the imaging means may be separated from the emitted light and irradiated with the light far away.

本発明によれば、光源光に含まれる撮像手段の高感度波長領域の光や、光源光に含まれる赤外光の中の波長の短い光が遠方に投射される。そのため、投光器により照射された対象物からの反射光を赤外線カメラ等の撮像手段で撮影した場合、撮像手段の高感度波長領域の光、例えば、赤外光の短波長領域の光が遠方に投射されるので、遠方が鮮明に撮像され視認性が向上する。   According to the present invention, light in the high-sensitivity wavelength region of the imaging unit included in the light source light and light having a short wavelength in the infrared light included in the light source light are projected far away. Therefore, when the reflected light from the object irradiated by the projector is photographed by an imaging means such as an infrared camera, the light in the high-sensitivity wavelength region of the imaging means, for example, the light in the short wavelength region of infrared light is projected far away. As a result, the far distance is clearly imaged and visibility is improved.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態につて説明する。図1は本発明による車両用暗視装置の一実施の形態を示す概略構成図である。図1に示すように、車両用暗視装置は投光装置1R,1Lと、赤外線カメラ2と、電子制御ユニット3と、ヘッドアップディスプレイ4とを備えている。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a night vision device for a vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 1, the night vision device for a vehicle includes light projecting devices 1 </ b> R and 1 </ b> L, an infrared camera 2, an electronic control unit 3, and a head-up display 4.

投光装置1R,1Lは従来のヘッドランプと赤外線投光器とを兼ね備えており、後述するようにヘッドランプ用光源から出射される光を可視光と赤外光とに分離し、それぞれを車両前方の互いに異なる方向に投光するものである。赤外線カメラ2は車室内上方のフロントウィンドウシールドの近くに配置され、車両前方からの赤外光を受光して車両前方の撮影を行う。赤外線は人間の目には見えないが、赤外線カメラを用いた暗視装置では赤外線映像を撮影することができるので、夜間においてヘッドランプの光が到達しにくい遠方を認識するための視界補助装置として用いられている。   The light projectors 1R and 1L have both a conventional headlamp and an infrared projector, and separate light emitted from a headlamp light source into visible light and infrared light as will be described later. The light is projected in different directions. The infrared camera 2 is disposed near the front window shield above the vehicle interior, and receives infrared light from the front of the vehicle to photograph the front of the vehicle. Infrared rays are invisible to the human eye, but a night vision device using an infrared camera can shoot infrared images, so it can be used as a visual field assist device for recognizing distant places where headlamp light is difficult to reach at night It is used.

赤外線カメラには熱源を感知するする遠赤外線(波長5600nm〜25000nmの光)方式と、通常のモノクロカメラとほぼ同様の映像が得られる近赤外線(波長780nm〜1500nmの光)方式の2種類がある。通常、車両用暗視装置には近赤外線方式の赤外カメラが用いられ、図1の赤外線カメラ2も近赤外線方式のカメラである。近赤外線方式の赤外線カメラ2の場合、通常のカメラと同様に対象物で反射した光を受光するものなので、夜間においては投光装置1R,1Lにより近赤外光を車両前方に投光する必要がある。   There are two types of infrared cameras: a far-infrared type (light with a wavelength of 5600 nm to 25000 nm) that senses the heat source, and a near-infrared type (light with a wavelength of 780 nm to 1500 nm) that can obtain almost the same image as a normal monochrome camera. . Usually, a near-infrared type infrared camera is used for the night vision apparatus for vehicles, and the infrared camera 2 in FIG. 1 is also a near-infrared type camera. In the case of the near-infrared type infrared camera 2, the light reflected by the object is received in the same manner as a normal camera, so that it is necessary to project near-infrared light in front of the vehicle by the light projecting devices 1R and 1L at night. There is.

近赤外光を受光した赤外線カメラ2から出力される映像信号は、エンジンルーム内に設けられた電子制御ユニット3に入力され、そこで画像処理が行われる。撮影された映像はヘッドアップディスプレイ4上に表示される。ヘッドアップディスプレイ4は、フロントウィンドウシールド上のドライバが見やすい位置に設けられている。   The video signal output from the infrared camera 2 that has received near-infrared light is input to the electronic control unit 3 provided in the engine room, where image processing is performed. The captured video is displayed on the head-up display 4. The head-up display 4 is provided at a position where the driver on the front window shield is easy to see.

赤外線カメラ2には、例えばCCD撮像素子などの固体撮像素子が用いられる。図2は、一般的なCCD撮像素子の波長と感度との関係を示す図である。図2において、横軸は光の波長を表し、縦軸は撮像素子の比感度を表している。比感度は、波長600nm付近におけるピークの値を基準として表したものである。   For the infrared camera 2, for example, a solid-state image sensor such as a CCD image sensor is used. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the wavelength and sensitivity of a general CCD image sensor. In FIG. 2, the horizontal axis represents the wavelength of light, and the vertical axis represents the specific sensitivity of the image sensor. Specific sensitivity is expressed with reference to a peak value in the vicinity of a wavelength of 600 nm.

図2の特性図に示すように、CCD撮像素子は可視光領域に感度のピークが存在し、近赤外光領域(波長780nm〜1500nm)では波長が大きくなるにつれて感度が小さくなる。そして、波長1000nmを超える領域では、感度はほぼゼロとなる。このような特性の撮像素子を用いる赤外線カメラ2では、撮像素子の直前に可視光(波長380nm〜780nmの光)をカットするフィルタを配置し、そのフィルタで可視光領域をカットした光を撮像素子で受光して映像化している。   As shown in the characteristic diagram of FIG. 2, the CCD imaging device has a sensitivity peak in the visible light region, and in the near infrared light region (wavelength 780 nm to 1500 nm), the sensitivity decreases as the wavelength increases. And in the region where the wavelength exceeds 1000 nm, the sensitivity is almost zero. In the infrared camera 2 using the image pickup device having such characteristics, a filter that cuts visible light (light having a wavelength of 380 nm to 780 nm) is arranged immediately before the image pickup device, and the light that cuts the visible light region by the filter is used as the image pickup device. The light is received and imaged.

一方、投光装置1R,1Lの光源、すなわち従来のヘッドランプ用光源からは、図3の曲線L1で示すような特性の光が出射される。図3は光源から出射される光の可視光領域および近赤外光領域のパワー比を示したものであり、横軸は光の波長を表し、縦軸は出射される光のパワー比を表している。図3に示すように、光源から出射される光は可視光だけでなくそれよりも波長の長い近赤外光も含まれており、パワー比は可視光領域よりも近赤外光領域の方が大きくなっている。   On the other hand, light having characteristics as shown by a curve L1 in FIG. 3 is emitted from the light sources of the light projecting apparatuses 1R and 1L, that is, the conventional headlamp light source. FIG. 3 shows the power ratio between the visible light region and the near-infrared light region of the light emitted from the light source, the horizontal axis represents the wavelength of the light, and the vertical axis represents the power ratio of the emitted light. ing. As shown in FIG. 3, the light emitted from the light source includes not only visible light but also near infrared light having a longer wavelength, and the power ratio is higher in the near infrared light region than in the visible light region. Is getting bigger.

そこで、本実施の形態では、光源からの光を可視光と赤外光とに分光し、可視光をヘッドランプ用投射光として利用し、赤外光を暗視装置用投射光として利用するようにしている。図4は図1に示した投光装置1Lの概略構成を示す図であり、投光装置1Lを車両側方から見た断面を示したものである。なお、投光装置1Rも投光装置1Lと同様の構成である。   Therefore, in the present embodiment, the light from the light source is split into visible light and infrared light, visible light is used as headlamp projection light, and infrared light is used as night vision device projection light. I have to. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the light projecting device 1L shown in FIG. 1, and shows a cross section of the light projecting device 1L as viewed from the side of the vehicle. The projector 1R has the same configuration as the projector 1L.

光源10から図示右方向(車両後方)に出射された光は、分光光学素子であるプリズム11に入射する。プリズム11は光の波長によって屈折率が異なり、光はそれぞれ各波長に応じた出射方向に出射され、波長に応じて連続的に分光される。プリズム11から出射される光は波長が短いほど屈折角度が大きく、図示上側の角度α1方向には近赤外光を含む赤外光が出射され、図示下側の角度α2方向には近赤外光よりも波長の短い可視光や紫外光が出射される。   Light emitted from the light source 10 in the right direction (rear side of the vehicle) enters the prism 11 which is a spectroscopic optical element. The refractive index of the prism 11 varies depending on the wavelength of light, and the light is emitted in the emission direction corresponding to each wavelength, and is continuously dispersed according to the wavelength. The light emitted from the prism 11 has a larger refraction angle as the wavelength is shorter. Infrared light including near-infrared light is emitted in the angle α1 direction on the upper side in the figure, and near-infrared in the angle α2 direction on the lower side in the figure. Visible light or ultraviolet light having a shorter wavelength than light is emitted.

本実施の形態では、α1の角度範囲方向に出射された光(以下では角度α1方向の光と称する)を暗視装置用として用い、α2の角度範囲方向に出射された光(以下では角度α2方向の光と称する)をヘッドランプ用照明光として用いる。上述したようにプリズム11から角度α1方向に出射される光には、近赤外光だけでなくより波長の長い赤外光も含まれている。赤外線カメラ2による撮影には近赤外光が利用されるので、以下では、角度α1方向に出射される光については近赤外光を中心に説明する。   In this embodiment, light emitted in the direction of the angle range α1 (hereinafter referred to as light in the direction of the angle α1) is used for a night vision device, and light emitted in the direction of angle range α2 (hereinafter referred to as the angle α2). Directional light) is used as illumination light for headlamps. As described above, the light emitted from the prism 11 in the direction of the angle α1 includes not only near infrared light but also infrared light having a longer wavelength. Since near-infrared light is used for imaging by the infrared camera 2, the light emitted in the direction of the angle α1 will be described below centering on near-infrared light.

一方、プリズム11から角度α2方向に出射される光には、可視光よりも波長の短い紫外光も含まれているが、車両前方を明るく照らすヘッドランプ用光として利用されるのは可視光であるので、以下では角度α2方向に出射される光を可視光と呼ぶことにする。   On the other hand, the light emitted from the prism 11 in the direction of the angle α2 includes ultraviolet light having a wavelength shorter than that of visible light. However, visible light is used as headlamp light that illuminates the front of the vehicle brightly. Therefore, hereinafter, the light emitted in the direction of the angle α2 will be referred to as visible light.

プリズム11から角度α2方向に出射された可視光は、プリズム11の図示右下方向に配設された反射鏡12に入射する。反射鏡12に入射した可視光は、凹面形状をした反射鏡12により反射および収束される。反射鏡12で反射された可視光はさらに反射鏡13により反射されて方向を変え、拡散板等の光を拡散する拡散光学部材14および配光レンズ15を介して投射装置1Lから車両前方の所定方向に出射される。反射鏡13から出射される可視光はプリズム11の効果によって波長に応じた色々な光に分かれているので、いったん拡散光学部材14で拡散して白色光とした後に投光するようにしている。   Visible light emitted from the prism 11 in the angle α2 direction is incident on the reflecting mirror 12 disposed in the lower right direction of the prism 11 in the figure. The visible light incident on the reflecting mirror 12 is reflected and converged by the concave reflecting mirror 12. The visible light reflected by the reflecting mirror 12 is further reflected by the reflecting mirror 13 to change its direction, and from the projection device 1L through the diffusion optical member 14 and the light distribution lens 15 for diffusing light, such as a diffusion plate, to a predetermined position in front of the vehicle. Emitted in the direction. Visible light emitted from the reflecting mirror 13 is divided into various kinds of light depending on the wavelength due to the effect of the prism 11, so that it is once diffused by the diffusing optical member 14 to be white light and then projected.

一方、プリズム11を角度α1方向に出射した赤外光20は、反射鏡12の上方に接するように配設された反射鏡16に入射する。プリズム11から出射される光は波長が長い光ほど屈折角が小さいので、図4の領域Aにおいて赤外光20は図5に示すように波長領域ごとに光が分かれている。   On the other hand, the infrared light 20 emitted from the prism 11 in the direction of the angle α1 enters the reflecting mirror 16 disposed so as to be in contact with the reflecting mirror 12 above. Since the light emitted from the prism 11 has a smaller refraction angle as the wavelength is longer, the infrared light 20 in the region A in FIG. 4 is divided for each wavelength region as shown in FIG.

図5は図4の領域Aにおける分光状態を模式的に示した拡大図であり、説明を簡単にするために、波長領域780nm〜1030nmの近赤外光を波長領域に応じた5つの光束20a(波長780nm〜830nm),光束20b(波長830nm〜880nm),光束20c(波長880nm〜930nm),光束20d(波長930nm〜9800nm)および光束20e(波長980nm〜1030nm)に分けて表示した。屈折角の最も大きな光束20aから順に図示上方向に並んでいる。光束20aの下側には可視光の領域がある。   FIG. 5 is an enlarged view schematically showing the spectral state in the region A of FIG. 4, and in order to simplify the explanation, five light beams 20a corresponding to the wavelength region of near infrared light in the wavelength region 780 nm to 1030 nm are shown. (Wavelength 780 nm to 830 nm), light beam 20 b (wavelength 830 nm to 880 nm), light beam 20 c (wavelength 880 nm to 930 nm), light beam 20 d (wavelength 930 nm to 9800 nm), and light beam 20 e (wavelength 980 nm to 1030 nm). The light beams 20a having the largest refraction angle are arranged in the upward direction in the figure. There is a visible light region below the light beam 20a.

分光した赤外光20は上述したように反射鏡16によって反射された後に、さらに第2の反射鏡17によって反射される。そして、配光レンズ18を介して投射装置1Lから車両前方の所定方向、すなわち可視光よりも遠方に照射されるように、可視光よりも上向きに出射される。図6に示すように、プリズム11(不図示)から出射された図示上下に並んだ2つの光束B1,B2は図示左方向から反射鏡16に入射し、反射鏡16および反射鏡17により順に反射されて図示左方向へと光の進む向きが変えられる。このとき、反射鏡16に入射する光束B1,B2の上下位置関係と、反射鏡17から出射する光束B1,B2の上下位置関係は逆になる。   The spectrally separated infrared light 20 is reflected by the reflecting mirror 16 as described above, and further reflected by the second reflecting mirror 17. Then, the light is emitted upward from the visible light so as to be emitted from the projection device 1L through the light distribution lens 18 in a predetermined direction in front of the vehicle, that is, farther than the visible light. As shown in FIG. 6, the two light beams B1 and B2 that are emitted from the prism 11 (not shown) and are arranged in the upper and lower directions in the figure enter the reflecting mirror 16 from the left in the drawing, and are sequentially reflected by the reflecting mirror 16 and the reflecting mirror 17. Thus, the direction in which the light travels is changed to the left in the figure. At this time, the vertical positional relationship between the light beams B1 and B2 incident on the reflecting mirror 16 and the vertical positional relationship between the light beams B1 and B2 emitted from the reflecting mirror 17 are reversed.

そのため、図5に示すように図示下側から光束20a,20b,20c,20d,20eの順に分光されてプリズム11から出射された赤外光20は、反射鏡17で反射された後には配列順序が上下逆転することになる。そして、配光レンズ18により車両前方に投光される赤外光20は、上から順に光束20a,20b,20c,20d,20eのように分光している。配光レンズ18は、赤外光20が可視光よりも遠方に投光されるように、赤外光20の光軸が可視光の光軸よりも上方へ向くように調整されている。   Therefore, as shown in FIG. 5, the infrared light 20 that is split from the lower side of the figure in the order of the light beams 20 a, 20 b, 20 c, 20 d, and 20 e and emitted from the prism 11 is arranged in the arrangement order after being reflected by the reflecting mirror 17. Will be turned upside down. And the infrared light 20 projected on the front side of the vehicle by the light distribution lens 18 is dispersed in the order of light beams 20a, 20b, 20c, 20d, and 20e from the top. The light distribution lens 18 is adjusted so that the optical axis of the infrared light 20 is directed higher than the optical axis of the visible light so that the infrared light 20 is projected farther than the visible light.

図7は可視光および赤外光20の照射範囲を説明する図であり、(a)は車両側方から見た図であり、(b)は車両上方から見た平面図である。暗視装置は、ヘッドランプがロービームであってもより前方の歩行者や障害物等を視認できるように運転者を補助する装置であって、図7の可視光はロービーム状態を示している。   FIG. 7 is a view for explaining the irradiation range of visible light and infrared light 20, wherein (a) is a view seen from the side of the vehicle, and (b) is a plan view seen from above the vehicle. The night vision device is a device that assists the driver so that a pedestrian or an obstacle ahead can be visually recognized even if the headlamp is a low beam, and the visible light in FIG. 7 indicates a low beam state.

図7(a)に示すように、赤外光20は可視光よりも上向きの角度で投射されるため、可視光が照射される範囲よりも前方(図示左側)に照射されることになる。図7(b)は照射範囲の一例を示したものであり、ロービーム状態の可視光は車両前方50m先まで照射される。   As shown in FIG. 7A, since the infrared light 20 is projected at an angle higher than the visible light, the infrared light 20 is irradiated forward (left side in the drawing) from the range irradiated with the visible light. FIG. 7B shows an example of the irradiation range, and visible light in a low beam state is irradiated up to 50 m ahead of the vehicle.

一方、赤外光20に関しては、図7(a)の可視光側の光束20eが赤外光20の中で最も手前側に照射される。そして、車両から遠ざかる方向に、光束20d,20c,20b,20aの順に照射される。光束20eは距離50m〜80mに照射され、光束20dは距離80m〜110mに、光束20cは距離110m〜140mに、光束20bは距離140m〜170mに、そして光束20aは距離170m〜200mにそれぞれ照射される。   On the other hand, with respect to the infrared light 20, the visible light side luminous flux 20 e in FIG. Then, light beams 20d, 20c, 20b, and 20a are irradiated in the direction away from the vehicle. The light beam 20e is irradiated to a distance of 50m to 80m, the light beam 20d is irradiated to a distance of 80m to 110m, the light beam 20c is irradiated to a distance of 110m to 140m, the light beam 20b is irradiated to a distance of 140m to 170m, and the light beam 20a is irradiated to a distance of 170m to 200m. The

このように、波長の短い近赤外光ほど遠くの領域を照射するように構成すると、以下のような利点がある。図2に示したように赤外線カメラ2に搭載されている撮像素子の感度は、近赤外光領域では波長が長くなるほど低下する。そのため、同一光量の近赤外光を受光しても、波長の短い方がコントラストの高い鮮明な画像を撮影することができる。そこで、本実施の形態では、撮像素子の感度の高い低波長域の近赤外光を遠方に照射し、撮像素子の感度の低い長波長域の近赤外光については車両に近い領域へ照射することによって、遠くのものをより高精度に撮影できるようにした。   As described above, when the configuration is such that the near-infrared light having a shorter wavelength irradiates the farther region, the following advantages are obtained. As shown in FIG. 2, the sensitivity of the image sensor mounted on the infrared camera 2 decreases as the wavelength increases in the near-infrared light region. Therefore, even when near-infrared light having the same amount of light is received, a clear image with higher contrast can be taken with a shorter wavelength. Therefore, in this embodiment, near-infrared light in the low wavelength region where the sensitivity of the image sensor is high is irradiated in the distance, and near infrared light in the long wavelength region where the sensitivity of the image sensor is low is irradiated in a region close to the vehicle. By doing so, it has become possible to photograph distant objects with higher accuracy.

一方、上述した従来の投光器では、特性L1で示すようなヘッドランプの光から、ダイクロイックミラーで分離した近赤外光領域の光を波長の区別なく車両前方に投光するようにしている。そのため、遠方に照射される近赤外光には、撮像素子において感度の低い波長域の近赤外光も含まれるため、本実施の形態のように波長の短い光束20aだけを分離して照射する場合に比べて鮮明さに欠け精度が低下することになる。   On the other hand, in the conventional projector described above, light in the near-infrared light region separated by the dichroic mirror from the light of the headlamp as indicated by the characteristic L1 is projected forward of the vehicle without distinguishing the wavelength. For this reason, the near-infrared light irradiated in the distance includes near-infrared light in a wavelength range with low sensitivity in the image sensor, so that only the light beam 20a having a short wavelength is separated and irradiated as in the present embodiment. As compared with the case of doing so, the lack of clarity and the accuracy of the drop are reduced.

さらに、本実施の形態では、同一光源の光を可視光と近赤外光とに分離して、可視光をヘッドランプ用照明光として用いるとともに近赤外光を暗視用照明光に用いることにより、投光装置1L,1Rがヘッドランプと暗視用投光器とを兼ねている。その結果、光源10の光を有効に利用することができるとともに、新たな赤外線投光器を増設する必要がなく、コストや設置スペースの増加を極力低減することができる。また、プリズム11を用いて赤外光の分光をするようにしているため、分光機構を簡単な構成とすることができ、スペースの増大を抑制できる。   Furthermore, in this embodiment, the light from the same light source is separated into visible light and near-infrared light, and visible light is used as headlamp illumination light and near-infrared light is used as night-light illumination light. Thus, the light projecting devices 1L and 1R serve as both a headlamp and a night vision projector. As a result, the light from the light source 10 can be used effectively, and it is not necessary to add a new infrared projector, and an increase in cost and installation space can be reduced as much as possible. In addition, since the infrared light is split using the prism 11, the spectroscopic mechanism can be configured simply and an increase in space can be suppressed.

上述した実施の形態では、光源10から出射された全ての波長の光をプリズム11で分光するようにしているので、可視光も分光される。そのため、拡散光学素子14により拡散してから車両前方に投光するようにしている。そこで、図8に示す他の実施の形態では、ダイクロイックミラー30を透過した赤外光をプリズムで分光して車両前方に投光するようにした。   In the above-described embodiment, since all the wavelengths of light emitted from the light source 10 are split by the prism 11, visible light is also split. Therefore, the light is diffused by the diffusing optical element 14 and then projected forward of the vehicle. Therefore, in another embodiment shown in FIG. 8, infrared light transmitted through the dichroic mirror 30 is split by a prism and projected to the front of the vehicle.

ダイクロイックミラー30は、例えば、誘電体薄膜を多数積層した多層膜ミラーで構成される。多層膜を構成する膜の厚さや屈折率は、赤外光に対しては透過率が高く可視光に対しては透過率が低くなり、逆に、赤外光に対しては反射率が低く可視光に対しては反射率が高くなるように設定されている。そのため、光源10の光に含まれる赤外光はダイクロイックミラー30を透過し、可視光はダイクロイックミラー30により反射される。   The dichroic mirror 30 is composed of, for example, a multilayer mirror in which a large number of dielectric thin films are stacked. The thickness and refractive index of the film constituting the multilayer film are high for infrared light and low for visible light, and conversely, low for infrared light. For visible light, the reflectance is set to be high. Therefore, infrared light contained in the light from the light source 10 is transmitted through the dichroic mirror 30, and visible light is reflected by the dichroic mirror 30.

ダイクロイックミラー30を透過した赤外光は、上述したようにプリズム11により分光される。図8の場合、プリズム11の向きを図3とは上下逆にしているため、プリズム11から出射される赤外光20の図示上側が屈折角の大きな短波長側の光束20aとなり、赤外光20の図示下側が屈折角の小さな長波長側の光束20eとなる。プリズム11から出射された赤外光20は配光レンズ18により車両前方に投光される。   The infrared light transmitted through the dichroic mirror 30 is split by the prism 11 as described above. In the case of FIG. 8, since the direction of the prism 11 is upside down from that of FIG. 3, the upper side of the infrared light 20 emitted from the prism 11 becomes a light beam 20a on the short wavelength side with a large refraction angle. The lower side of the figure 20 is a long wavelength light beam 20e having a small refraction angle. The infrared light 20 emitted from the prism 11 is projected forward of the vehicle by the light distribution lens 18.

一方、ダイクロイックミラー30で反射された可視光は、反射鏡31で反射された後に配光レンズ15を介して車両前方に投光される。可視光および赤外光の投光角度は図3の場合と同様であり、それらの照射領域は図7に示したものと同様となる。図8に示した装置では、可視光はプリズム11により分光されることがないので、図3の拡散光学部材14を必要としない。   On the other hand, the visible light reflected by the dichroic mirror 30 is reflected by the reflecting mirror 31 and then projected forward of the vehicle via the light distribution lens 15. The projection angles of visible light and infrared light are the same as those in FIG. 3, and their irradiation areas are the same as those shown in FIG. In the apparatus shown in FIG. 8, since the visible light is not split by the prism 11, the diffusion optical member 14 shown in FIG. 3 is not required.

本発明は上述したようなヘッドランプと暗視装置用投光器とを兼ね備えた投光装置だけでなく、図9に示すような暗視装置専用の赤外線投光器40にも適用することができる。図9において、41は近赤外線投光器に用いられる光源であって、例えば、ハロゲンランプが使用される。光源41から出射した光は、プリズム11で分光される。図9に示す投光器40の場合も、出射光に含まれる短波長側の光が図示上側となるようにプリズム11は配置されている。   The present invention can be applied not only to the projector having both the headlamp and the night vision device projector described above, but also to the infrared projector 40 dedicated to the night vision device as shown in FIG. In FIG. 9, reference numeral 41 denotes a light source used in the near-infrared projector, and for example, a halogen lamp is used. The light emitted from the light source 41 is split by the prism 11. Also in the case of the projector 40 shown in FIG. 9, the prism 11 is arranged so that the light on the short wavelength side included in the emitted light is on the upper side in the drawing.

プリズム11を出射した光(分散光)は、可視カットフィルタ42に入射する。可視カットフィルタ42では入射光に含まれる可視光がカットされ、赤外光20だけが可視カットフィルタ42を透過して図示左側(車両前方)に投光される。上述したようにプリズム11を出射した光は図示下側が長波長側になっているので、可視カットフィルタ42を透過した赤外光20は、下から上へと光束20e,光束20d,光束20c,光束20b,光束20aの順に並んでいる。そのため、短波長の赤外光ほど遠方に投光されることになり、赤外線カメラで車両前方を撮影した場合、遠方を従来より明るく鮮明に撮影することができる。   The light (dispersed light) emitted from the prism 11 enters the visible cut filter 42. The visible cut filter 42 cuts the visible light included in the incident light, and only the infrared light 20 passes through the visible cut filter 42 and is projected to the left side of the figure (front of the vehicle). As described above, since the light emitted from the prism 11 has a long wavelength side on the lower side in the figure, the infrared light 20 that has passed through the visible cut filter 42 has a light beam 20e, a light beam 20d, a light beam 20c, The light beam 20b and the light beam 20a are arranged in this order. Therefore, the shorter wavelength infrared light is projected farther, and when the front of the vehicle is photographed with an infrared camera, the far field can be photographed brighter and clearer than before.

なお、図8,図9に示す実施形態においては、例えばプリズム11の代わりに、900nm以上の波長領域を透過し、900nmよりも小さな波長領域を反射する特性を有するダイクロイックミラーを用いても良い。このダイクロイックミラーを透過した長波長の赤外光は、レンズ18(または可視カットフィルタ42)を介して下向きの角度で投射され、ダイクロイックミラーで反射された短波長の赤外光は、ミラー等の偏向部材によって上向きの角度に偏向され、レンズ18(または可視カットフィルタ42)を介して長波長の赤外光よりも遠方に投射される。このような構成によっても、遠方を従来よりも明るく鮮明に撮像することができるとともに、プリズムを用いないので重量が軽くなるという効果も有する。もちろん、900nm以上の波長領域を反射し、900nmよりも小さな波長領域を透過する特性を有するダイクロイックミラーを用いても良い。   In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, for example, instead of the prism 11, a dichroic mirror having a characteristic of transmitting a wavelength region of 900 nm or more and reflecting a wavelength region smaller than 900 nm may be used. The long-wavelength infrared light transmitted through the dichroic mirror is projected at a downward angle through the lens 18 (or the visible cut filter 42), and the short-wavelength infrared light reflected by the dichroic mirror is reflected by a mirror or the like. The light is deflected upward by the deflecting member, and is projected farther than the long-wavelength infrared light through the lens 18 (or the visible cut filter 42). Even with such a configuration, it is possible to take an image of a distant area brighter and clearer than in the prior art, and there is an effect that the weight is reduced because no prism is used. Of course, a dichroic mirror having a characteristic of reflecting a wavelength region of 900 nm or more and transmitting a wavelength region smaller than 900 nm may be used.

また、図4のレンズ18の手前に拡散板を挿脱自在に配置し、運転者の操作によって電動モータ等で拡散板を駆動することで、近赤外線を遠方に投射する第1の状態と、従来通り赤外光全体を広い範囲で投射する第2の状態とを切り替えるようにしても良い。このことにより、例えば遠方の物体が誇張されすぎて逆に近くの物体を認識し難くなってしまうような走行環境の場合は、従来のモードに変更することができる。同様に、図8や図9における実施形態においては、プリズム11を光路上に挿脱自在に配置し、運転者の操作によって電動モータ等でプリズムを駆動すれば良い。   Further, a first state of projecting near-infrared rays far away by disposing the diffusing plate in front of the lens 18 in FIG. 4 and driving the diffusing plate with an electric motor or the like by a driver's operation; You may make it switch to the 2nd state which projects the whole infrared light in the wide range as usual. Thus, for example, in a traveling environment where distant objects are too exaggerated and it becomes difficult to recognize nearby objects, the mode can be changed to the conventional mode. Similarly, in the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the prism 11 may be detachably disposed on the optical path, and the prism may be driven by an electric motor or the like by the driver's operation.

上述した実施の形態では、赤外線カメラ2に用いられている撮像素子が図2に示すような感度特性を有する場合を例に説明したので、高感度領域である近赤外光の短波長領域の赤外光を遠方に投射するように構成した。しかし、図2とは異なる特性を有する撮像素子に対しても同様に適用することができ、その撮像素子において高感度な波長領域の赤外光を遠方に投射するような構成とすればよい。さらに、本発明による投光器や暗視装置は、車両に限らず使用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。   In the embodiment described above, the case where the imaging device used in the infrared camera 2 has sensitivity characteristics as shown in FIG. 2 has been described as an example. It was configured to project infrared light far away. However, the present invention can be similarly applied to an image sensor having characteristics different from those in FIG. 2, and the image sensor may be configured to project infrared light in a highly sensitive wavelength region far away. Furthermore, the projector and night-vision device according to the present invention can be used without being limited to vehicles. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、光束20aは第1領域の光を、光束20b〜20eは第2領域の光を、プリズム11は赤外光分離手段および分光手段を、反射鏡16,17および配光レンズ18は赤外光投射手段を、反射鏡12,13,拡散光学部材14および配光レンズ15は可視光投射手段を、投光装置1L,1Rは請求項5の投光器を、赤外線カメラ2は撮像手段を、ヘッドアップディスプレイ4は表示手段をそれぞれ構成する。   In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the light beam 20a is the light in the first region, the light beams 20b to 20e are the light in the second region, the prism 11 is the infrared light separating means and the spectroscopic device. The reflecting mirrors 16 and 17 and the light distribution lens 18 are infrared light projecting means, the reflecting mirrors 12 and 13, the diffusion optical member 14 and the light distribution lens 15 are visible light projecting means, and the light projecting devices 1L and 1R are In the projector according to claim 5, the infrared camera 2 constitutes an imaging means, and the head-up display 4 constitutes a display means.

本発明による車両用暗視装置の一実施の形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a night vision device for a vehicle according to the present invention. CCD撮像素子における波長と感度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength and sensitivity in a CCD image pick-up element. 光源10から出射される光の可視光領域および近赤外光領域のパワー比を示す図である。It is a figure which shows the power ratio of the visible light area | region of the light radiate | emitted from the light source 10, and a near-infrared-light area | region. 投光装置1Lを車両側方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at 1L of light projection apparatuses from the vehicle side. 図4の領域Aにおける分光状態を模式的に示した拡大図であFIG. 5 is an enlarged view schematically showing a spectral state in a region A in FIG. 4. 反射鏡16,17による光の反射を説明する図である。It is a figure explaining reflection of the light by the reflective mirrors 16 and 17. FIG. 可視光および赤外光20の照射範囲を説明する図であり、(a)は車両側方から見た図であり、(b)は車両上方から見た平面図である。It is a figure explaining the irradiation range of visible light and the infrared light 20, (a) is the figure seen from the vehicle side, (b) is the top view seen from the vehicle upper direction. 投光装置の他の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of a light projector. 暗視装置専用の赤外線投光器40を示す図である。It is a figure which shows the infrared projector 40 only for a night vision apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1L,1R 投光装置
2 赤外線カメラ
3 電子制御ユニット
4 ヘッドアップディスプレイ
10,41 光源
11 プリズム
12,13,16,17 反射鏡
14 拡散光学部材
15,18 配光レンズ
20 赤外光
20a〜20e,B1,B2 光束
30 ダイクロイックミラー
40 赤外線投光器
42 可視カットフィルタ
1L, 1R Projecting device 2 Infrared camera 3 Electronic control unit 4 Head-up display 10, 41 Light source 11 Prism 12, 13, 16, 17 Reflector 14 Diffusing optical member 15, 18 Light distribution lens 20 Infrared light 20a-20e, B1, B2 Luminous flux 30 Dichroic mirror 40 Infrared projector 42 Visible cut filter

Claims (8)

光源と、
前記光源から出射された赤外光を、波長の短い第1領域の光とその他の第2領域の光とに分離する赤外光分離手段と、
前記第1領域の光が前記第2領域の光よりも遠方に照射されるように前記赤外光を投射する赤外光投射手段を備えたことを特徴とする投光器。
A light source;
Infrared light separating means for separating the infrared light emitted from the light source into light of a first region having a short wavelength and light of another second region;
The projector according to claim 1, further comprising: an infrared light projecting unit configured to project the infrared light so that the light in the first region is irradiated farther than the light in the second region.
請求項1に記載の投光器において、
前記赤外光分離手段は前記光源から出射された赤外光を波長に応じて連続的に分離し、
前記赤外光投射手段は、波長の短い光ほどより遠方に照射されるように前記赤外光を投射することを特徴とする投光器。
The projector according to claim 1,
The infrared light separating means continuously separates infrared light emitted from the light source according to wavelength,
The projector for projecting infrared light, wherein the infrared light projecting unit projects the infrared light so that light having a shorter wavelength is irradiated more distantly.
請求項1または2に記載の投光器において、
前記赤外光分離手段は、光を波長に応じて分光するプリズムを有することを特徴とする投光器。
The projector according to claim 1 or 2,
The projector according to claim 1, wherein the infrared light separating means includes a prism that separates light according to a wavelength.
対象物からの光を撮像手段で撮像して、前記撮像手段で撮像された映像を表示手段で表示する暗視装置に用いられ、前記対象物に赤外光を投射する投光器において、
前記投光器より出射される赤外光を、前記撮像手段の高感度波長領域の光とその他の波長領域の光とに分離する赤外光分離手段と、
前記高感度波長領域の光が前記その他の波長領域の光よりも遠方に照射されるように前記赤外光を投射する赤外光投射手段を備えたことを特徴とする投光器。
In a projector that projects light from an object with an imaging unit and displays an image captured by the imaging unit with a display unit, and projects infrared light onto the object.
Infrared light separating means for separating infrared light emitted from the projector into light in a high sensitivity wavelength region of the imaging means and light in other wavelength regions;
The projector according to claim 1, further comprising: an infrared light projecting unit that projects the infrared light so that the light in the high sensitivity wavelength region is irradiated farther than the light in the other wavelength regions.
請求項1〜4のいずれかに記載の投光器において、
前記光源は可視光も出射し、
前記光源の出射光から可視光を分離して、分離した前記可視光を前記赤外光の投射方向よりも下向き方向に投射する可視光投射手段を備えたことを特徴とする投光器。
In the light projector in any one of Claims 1-4,
The light source also emits visible light,
A projector that includes visible light projection means for separating visible light from light emitted from the light source and projecting the separated visible light in a downward direction with respect to a projection direction of the infrared light.
請求項1に記載の投光器において、
前記赤外光分離手段は、前記光源から出射された赤外光を前記第1領域の光と前記第2領域の光とに分離するダイクロイックミラーを有することを特徴とする投光器。
The projector according to claim 1,
The infrared light separating means includes a dichroic mirror that separates infrared light emitted from the light source into light of the first region and light of the second region.
請求項1〜6のいずれかに記載の投光器において、
前記赤外光分離手段は、前記第1領域の光と前記第2領域の光とを分離する第1の状態と、前記第1領域の光と前記第2領域の光とを分離しない第2の状態とを切り替え可能であることを特徴とする投光器。
In the light projector in any one of Claims 1-6,
The infrared light separating means includes a first state that separates the light of the first region and the light of the second region, and a second that does not separate the light of the first region and the light of the second region. It is possible to switch between the state of the projector.
請求項1〜7のいずれかに記載の投光器と、
前記赤外光が照射された領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された映像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする車両用暗視装置。
The projector according to any one of claims 1 to 7,
Imaging means for imaging the region irradiated with the infrared light;
A vehicle night vision apparatus comprising: display means for displaying an image picked up by the image pickup means.
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