JP2005523200A - 夜間視界装置 - Google Patents

Abstract

自動車用の夜間視界装置において、後でディスプレイ装置（３）上に表示される像を捕捉するカメラ（１）が提供され、ディスプレイ装置は、ヘッドアップディスプレイ装置であるのがよい。カメラ（１）は、ビーム偏向装置（６）に位置合わせされた窓（４）を有し、ビーム偏向装置は、ビームを偏向させてこれをネック（８）に沿って進め、レンズ（１０）を通過させてセンサ（１１）に当たるようにするミラー（７）によって構成されたものであるのがよい。カメラは、自動車内の定位置に比較的容易に設置できる。

Description

本発明は、乗物、例えば自動車の夜間視界を向上させる装置の形態をした夜間視界装置に関する。

自動車に夜間視界装置を装備することが従来提案された。米国特許第５，４１４，４３９号明細書は、乗物が乗物の前の道路の像を捕捉するよう差し向けられる赤外線感知カメラを装備した構成を開示している。このカメラは、ビデオ信号の形態をした出力を生じさせ、このビデオ信号は、ビデオプロセッサで処理され、次にヘッドアップディスプレイに送られる。乗物、例えば戦用機にヘッドアップディスプレイユニットを設置して飛行機のパイロットが飛行機の外部の景色とヘッドアップディスプレイ上に投影された画像を同時に見ることができるようにすることが従来知られている。米国特許第５，４１４，４３９号は、乗物の運転手が乗物の前の道路を見ると同時に赤外線カメラから得た画像を見ることができるようなこの一般形式のヘッドアップディスプレイを利用している。

米国特許第５，４１４，４３９号の装置では、ウインドシールドは、運転手の見た自動車の前の道路の実際の画像と道路の前方の仮の画像を組み合わせるコンバイナとして利用される半透明ミラーを備えている。

米国特許第５，４１４，４３９号の赤外線感知カメラは、像を比較的大型のセンサ要素上に合焦させるのに役立つレンズ装置を有する従来設計のものであり、このセンサ要素は、レンズ装置の光軸と整列して配置されている。カメラ全体はかなり嵩張っており、カメラの位置は、カメラが乗物のエンジンコンパートメント内に設置された状態で概略的に示される。

本発明は、改良型夜間視界装置を提供することを目的としている。
本発明によれば、乗物用の夜間視界装置であって、赤外光に対して実質的に透明な非変形窓及び別個のレンズを有するカメラと、窓を通して受け取った像を捕捉する赤外線センサとを含み、捕捉した像を乗物の運転手に表示するディスプレイユニットが設けられている視界装置において、ビーム偏向装置が、窓と整列した状態でカメラ内に設けられていて、窓を通して受け取ったビームを偏向させ、偏向させたビームを前記レンズを通して前記検出手段に差し向けるようになっていることを特徴とする装置が提供される。

好ましくは、ビーム偏向装置は、ビームを約９０°偏向させるようになっている。ビーム偏向装置によって偏向されたビームの偏向角度は、カメラの詳細設計及びカメラの所期の配置場所で決まる。カメラは、窓だけが露出された状態で定位置に設けられるようになっている。
有利には、ビーム偏向装置は、ミラーから成る。変形例として、ビーム偏向装置は、プリズム又はビームを偏向させる他の幾つかの光学ユニットであってもよい。

好ましくは、偏向装置及びレンズは、密閉ハウジング内に設けられ、ハウジングは、前記窓を備える。
有利には、窓は、微小ダイヤモンドでコーティングされたハードコート外面を備える。これにより、レンズは、特にこの装置が空中に砂ぼこりやダストがある過酷な環境で用いられても耐久性があるようにする。

有利には、センサを内蔵したカメラの一部は、乗物のエンベロープ内に設けられ、窓は、乗物の外部上に位置決めされ又は位置決め可能である。センサを内蔵したカメラの主要部分が乗物のエンベロープ内に設けられている場合、乗物の空力的性質はカメラ装置の影響を実質的に受けないであろう。また、乗物の組立て中、カメラを定位置に取り付けることが容易になる。
有利には、カメラの窓を加熱する手段が設けられる。これによりもしそのように構成していない場合に凝縮により生じる可能性のある問題が最小限に抑えられる。

好ましくは、窓を水ですすぎ洗いする手段が設けられる。窓を水ですすぎ洗いする手段は、ウインドスクリーンウォッシャ装置から成るのがよい。窓を水ですすぎ洗いすることは、窓をクリーンな状態に保つのを助長することができる。
有利には、窓を拭う手段が設けられる。窓を拭う手段は、ワイパブレードから成るのがよく、窓とワイパブレードとの相対温度を行わせる機構が設けられている。
有利には、窓を環境から保護する手段が設けられる。かくして、窓を夜間装置が使用されていないときに環境から保護することができる。

一実施形態では、窓を環境から保護するために設けられる手段は、レンズを覆う位置まで動くことができるカバーから成る。
別の実施形態では、窓を保護する手段は、カメラ及びレンズを移動させてレンズが引っ込み保護位置にあるようにする手段から成る。
一実施形態では、カメラは、自動車のフードの後部とウインドシールドとの間に設けられている。

好ましくは、カメラは、自動車の軸線に平行な水平軸線回りに作動位置と引っ込み位置との間で回動運動自在に定位置に設けられ、カメラが動いているときに窓を拭うワイパが設けられている。

変形実施形態では、カメラは、ミラーハウジング内に組み込まれている。
別の変形実施形態では、カメラは、フェンダ又はバンパ内に設けられている。
有利には、カメラは、作動位置と引っ込み位置との間で垂直方向に動かされるよう設けられる。

変形例として、カメラは、窓を露出させる引っ込み位置と、窓を覆う閉鎖位置との間で動くことができるカバーを備える。
本発明の別の実施形態では、カメラは、乗物のルーフ上に設置されるようになっている。
有利には、カメラは、ルーフ設置型空中線装置内に組み込まれる。
変形例として、カメラは、ルーフレール内に組み込まれる。

本発明の理解を容易にし、その特徴を理解できるようにするため、添付の図面を参照して本発明の実施形態を例示として説明する。

先ず最初に添付の図面のうち図１を参照すると、乗物、例えば自動車用の夜間視界装置が、像を捕捉するカメラ装置１と、信号処理ユニット２と、像を表示するようになったディスプレイ装置３とから成っている。

カメラ装置１は、赤外光に対して透明であり、像を形成する赤外光のビームがカメラの内部に入るようにする窓４を有している。窓は、赤外光のビームを歪めず、ビームを反射したり拡散させることがないようなものである。かくして、窓は、ビームを合焦させない。窓４は、平らな前側フェースを備え、この平らな前側フェースは、好ましくはミクロサイズのダイヤモンドで形成されたハードコーティング又はハードコート層５を備えている。

窓４は、光軸に垂直であり、カメラユニット１を自動車に設置すると、窓の前の光軸は、自動車の前の道路に差し向けられ、したがってカメラが自動車の前の道路の像を捕捉することができるようになっている。

ビーム偏向装置６が、窓と整列した状態で窓４の後ろに設けられており、このビーム偏向装置は、本発明の図示の実施形態では、光軸に対し実質的に４５°の角度をなして傾斜したミラー７によって構成されている。かくして、ビーム偏向装置６は、窓４を通過したビームを約９０°偏向させるのに役立つ。

ビーム偏向装置６は、細長い中空ネック８によりカメラ１のハウジング９の主要部分に連結されている。合焦レンズ１０が細長いネック８内に納められており、この合焦レンズは、ビーム偏向装置６からの光をハウジング９の主要部分内に位置するセンサ１１上に合焦させるのに役立つ。センサ１１は、赤外線センサであり、マイクロボロメータから成るのがよい。センサは、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）であるのがよい。センサは、センサからの信号を受け取り、出力リード線１３上に出力を出す電子ユニット１２に取り付けられた状態で示されている。

したがって、赤外線感知カメラ１は、像を捕捉するようになった赤外線センサ１１を収容したハウジング９を備え、ハウジングは、窓４に隣接して位置するビーム偏向装置６まで延びる中空ネック８を有することは理解されるべきである。ハウジングは、汚れ又は湿気が入らないように密閉されている。
変形構造では、窓は、ビーム偏向装置として働くプリズムの一フェースによって形成されたものであってもよい。

カメラ１からの出力１３は、画像プロセッサユニット２を通り、この画像プロセッサユニットは、画像生成装置１５まで延びるリード線１４上に信号を出力する。画像生成装置１５は、陰極線管装置又は他の幾つかのこれと同等な装置であるのがよい。画像生成装置１５は、全体としてコンバイナ１６の前の適当な場所に配置され、このコンバイナは、自動車のウインドシールド上に設置され、半透明の非球面ミラーであるのがよい。

この装置の使用に当たり、図１に示すように、カメラ１を自動車内に設置して窓４に垂直な光軸が全体として自動車の前の道路に沿って差し向けられ、それによりカメラ１が自動車の前の道路の赤外画像を生成できるようにする。この画像は、画像生成装置１５に提供される。自動車の運転手はかくして、コンバイナ１６で自動車の外部の道路の実際の画像と画像生成装置１５で提供された道路の仮の画像を同時に見ることができる。

図２は、カメラ１及び信号プロセッサ２が図１を参照して上述したそのものであるような本発明の第２の実施形態を示している。これらコンポーネントについては繰り返し説明しない。この実施形態では、信号処理ユニット２の出力１４は直接モニタ１７に送られ、このモニタは、陰極線管等の形態をしているのがよい。モニタ１７は、これを自動車の運転手が見ることができるような位置に配置されている。

次に図３〜図５を参照すると、カメラ１は、上述したように自動車上の定位置に取り付けられた状態で示されている。カメラの内部コンポーネントは、これらの図には示されていない。

先ず最初に図３を参照すると、カメラ１は、主ハウジング９がウインドスクリーン２１の下縁部とフード又はボンネット２２との上縁部との間に形成された凹部２０内に配置された状態で定位置に設けられている。凹部２０は、ウインドスクリーンワイパ機構の一部を更に収容するのがよい。

カメラ１は、ネック８が垂直方向上方に延びた状態で主ハウジング９が凹部内に配置され、窓４がボンネット２２の上縁部の上方に配置されるように定位置に設けられており、かくして窓４は、自動車の前の道路の適当な「視界」を有するようになる。かくして、主ハウジング９は、窓４を支持したネック８のその部分だけが主エンベロープを越えて突き出た状態で自動車により画定された主エンベロープ内に配置される。

ウインドスクリーンウォッシャノズル２３がボンネット２２に取り付けられている。ウインドスクリーンウォッシャノズル２３は、ウインドスクリーンウォッシャを作動させたとき、ノズル２３からの水が窓４に当たり、かくして窓４のクリーニングを容易にするよう配置されている。

図３〜図５に示す実施形態のカメラ１は、実質的に水平ピボット軸線２４回りに回動運動自在に定位置に設けられており、ピボット軸線は、自動車の軸線と整列している。かくして、カメラ全体は、窓４がボンネット２２の後縁部の上方に位置する図３及び図４に示すような第１の作動位置からレンズがフード又はボンネット２の後縁部の下に位置する図５に示すような引っ込み位置に回動することができる。レンズは、この引っ込み位置では、雨又はダストを含む環境から幾分保護される。

図示の実施形態では、ワイパブレード２５が、フード又はボンネット２２の後縁部に隣接した定位置に設けられており、フード又はボンネットは、カメラ１が図４の作動位置から図５の引っ込み位置に動いているときに、ワイパ２５が窓４を拭うように配置されている。かくして、窓４は、ワイパ２５の作用により清浄な状態に保たれる。

図３〜図５の実施形態では、カメラの主ハウジング９は、常時自動車のエンベロープ内にあり、窓４は、これが自動車のエンベロープを越えて延びる作動位置まで動くことができることは理解されるべきである。窓４の光軸は、カメラが作動位置にあるとき、もしカメラが運転手の直ぐ前に位置決めされていると、自動車の運転手の実際の視線に非常に近く位置する。これは、そのように構成しない場合に生じる恐れのある視差誤差を最小限に抑えるのに役立つ。

図３〜図５の実施形態のカメラは、適当な電気又は油圧モータによりピボット軸線２４回りに駆動可能である。夜間視界装置を作動させたときカメラを作動位置にのみ動かすようにモータを制御するのがよい。ただし、運転手は、カメラが作動位置から引っ込み位置に動くようにし、そして再び戻って運転手がカメラのレンズのクリーニングを行うことができるよう作動可能な制御装置を有するのがよい。

図６は、上述したようなカメラ１がウイング（サイド）ミラーユニット３０の一部を形成するよう定位置に設けられた状態で自動車内に設置されている本発明の別の実施形態を示している。この場合も又カメラの内部コンポーネントが示されていない。ウイングミラーユニット３０は、自動車のドアの一部３２に連結されたベース部分３１を有すると共に実際のミラー３４を収納した延長部分３３を有している。この実施形態では、カメラ１は、主ハウジング９がドア内に配置され、ネック８がウイングミラーユニット３０のベース部分３１内に水平に延びる状態で定位置に設けられている。窓４は、ウイングミラーユニット３０のベース部分３１の前方に向いた部分に形成された適当な孔内に配置されている。カメラを自動車の製作中にこの位置に容易に設けることができる。

次に添付の図面の図７を参照すると、上述した形式のカメラ１が、自動車のバンパ又はフェンダ４０内の定位置に設けられた状態で示されている。この場合も又、カメラの内部コンポーネントは示されていない。カメラ１は、ヘッドライト４１の下の定位置で示されている。カメラは、ハウジング９が自動車のエンベロープ内に位置した状態でバンパ又はフェンダに形成された凹部４２内の定位置に設けられている。カメラは、ネック８が垂直方向上方に延びる状態で定位置に配置され、窓４がバンパ又はフェンダの頂面の真上に位置するようになっている。好ましくは、カメラは、視差誤差に関する問題を最小限に抑えるために運転手の直ぐ前に位置決めされている。図示の実施形態では、カメラは、実線で示すような上方又は上昇位置から破線４３で示すような下方又は引っ込み位置に垂直方向に動くことができる。カメラが下方位置にあるとき、窓４は、バンパ又はフェンダ４０に形成された凹部４２内に引っ込められ、かくして窓４が環境から保護される。

図８は、上述した形式のカメラ１がバンパ又はフェンダ５０内の定位置に設けられた別の実施形態を示しており、この図では、カメラの内部コンポーネントは示されていない。この場合も又、カメラ１は、ヘッドライト５１に隣接して位置している。本発明のこの実施形態では、バンパ又はフェンダ５０は、凹部５２を構成し、カメラ１は、ハウジング９が自動車のエンベロープ内に位置した状態で凹部５２内の固定位置に設けられている。カメラのネック８は、窓４がバンパ又はフェンダの上縁部の上方に位置するよう上方に延びている。回動自在に動くことができるカバー５３が、バンパ又はフェンダ内に設けられている。カバー５３は、ピボット軸線５４回りに回動するようになっている。カバーは、露出された窓がバンパ又はフェンダ５０の頂部を横切ってはっきりとした視界を有する図８において実線で示すような引っ込み位置からカバー５３が窓４を覆って保護するよう窓４の前であって且つその上に延びる図８において破線５４で示すような閉鎖位置に動くことができる。

次に、添付の図面の図９及び図１０を参照すると、これらの図には、空中線ユニット６０が自動車のルーフ６１に取り付けられた状態で示されている。空中線ユニットの内部コンポーネントは、図９には示されていない。空中線ユニット６０は、上側ハウジング６３に取り付けられた空中線又はアンテナ６２を有している。上側ハウジング６３の前側部分は、上述したカメラの窓４と類似した窓６４を備え、この窓６４は、上側ハウジング６３内に収納されたビーム偏向装置６５と整列している光軸に垂直である。上側ハウジング６３は、上側ハウジング６３の下側部分から延びるネック６６により下側ハウジング６７に連結されている。画像検出器６８が、下側ハウジング６７内に納められており、この画像検出器は、上述の画像検出器１１に一致している。合焦レンズ６９は、ビーム偏向装置６５と画像検出器６８との間に配置されている。ビーム偏向装置６５は、窓４を通ってカメラに入ったビームを約９０°偏向させ、偏向したビームがレンズ６９を通って画像検出器６８上に合焦されるようになっている。かくして、上側ハウジング６３と下側ハウジング６７は協働して、事実上上述したカメラ１と同一の作動的設計のものであるカメラを構成している。図９及び図１０の実施形態のカメラは、ネック６６が自動車のルーフシートに形成された孔７０を貫通した状態で定位置に設けられていることは注目されるべきである。かくして、センサ６８を収容した下側ハウジング６７は、自動車のエンベロープ内に設けられる。下側ハウジング６７は、孔７０よりも大きく、したがって空中線ユニット６０は、自動車から容易には取り出せない。

図１１は、カメラが自動車のルーフレール内に組み込まれた本発明の別の実施形態を示している。図１１を参照すると、自動車のルーフレール７０は、その最も前方に位置する端部のところにチャンバ７１を有し、チャンバの前側部分は、窓７２を備えている。窓７２は、上述したような窓４と一致している。この実施形態では傾斜ミラー７３によって構成されたビーム偏向装置が、レンズ４の光軸と整列した状態でチャンバ７１内に納められている。チャンバ７１の下側部分は、自動車のルーフに形成された孔７５を貫通した比較的幅の狭いネック７４により連結されており、ネック７４は、上述した形式の赤外線センサ７７を収容した拡大下側ハウジング７６で終端している。レンズ７２を通ってカメラに入ったビームは、ミラー７３とセンサ７７との間に配置されたレンズ７８によって赤外線センサ上に合焦される。この実施形態では、センサを収容したハウジングは自動車のエンベロープ内に位置していることは理解されるべきである。

本発明の上述した実施形態の全てにおいて、カメラの窓を加熱して窓上の凝縮を最小限に押さえ又は無くすためのヒータを設けるのがよい。ヒータは、電気ヒータであるのがよく、或いは自動車暖房システムからの加熱空気を窓に当てるよう差し向ける手段であってもよい。

本発明の自動車用夜間視界装置の略図である。 本発明の改造型実施形態を示す図１と類似した図である。 自動車上の定位置に設置された本発明の一実施形態のカメラを示す概略側面図である。 作動位置にある図３のカメラの正面図である。 非作動位置にある図３のカメラを示す図４に対応した正面図である。 本発明の別の実施形態のカメラを示す略図である。 本発明の更に別の実施形態のカメラを示す略図である。 本発明の別の実施形態のカメラを示す概略側面図である。 本発明の実施形態の一部をなすカメラを備えた自動車の一部の概略側面図である。 図９の一部の拡大図である。 本発明の更に別の実施形態の一部をなすカメラを備えた乗物の一部の側面図である。

Claims (21)

1. 乗物用の夜間視界装置であって、赤外光に対して実質的に透明な非変形窓及び別個のレンズを有するカメラと、窓を通して受け取った像を捕捉する赤外線センサとを含み、捕捉した像を乗物の運転手に表示するディスプレイユニットが設けられている視界装置において、ビーム偏向装置が、窓と整列した状態でカメラ内に設けられていて、窓を通して受け取ったビームを偏向させ、偏向させたビームを前記レンズを通して前記検出手段に差し向けるようになっていることを特徴とする装置。
2. ビーム偏向装置は、ビームを約９０°偏向させるようになっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. ビーム偏向装置は、ミラーから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 偏向装置及びレンズは、密閉ハウジング内に設けられ、ハウジングは、前記窓を備えていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一に記載の装置。
5. 窓は、微小ダイヤモンドでコーティングされたハードコート被着外面を備えていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一に記載の装置。
6. センサを内蔵したカメラの一部は、乗物のエンベロープ内に設けられ、窓は、乗物の外部上に位置決めされ又は位置決め可能であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一に記載の装置。
7. カメラの窓を加熱する手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一に記載の装置。
8. 窓を水ですすぎ洗いする手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一に記載の装置。
9. 窓を拭う手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか一に記載の装置。
10. 窓を環境から保護する手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一に記載の装置。
11. 窓を環境から保護するために設けられた手段は、レンズを覆う位置まで動くことができるカバーから成ることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. 窓を保護する手段は、カメラ及びレンズを移動させてレンズが引っ込み保護位置にあるようにする手段から成ることを特徴とする請求項１０記載の装置。
13. カメラは、自動車のフードの後部とウインドシールドとの間に設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の装置。
14. カメラは、自動車の軸線に平行な水平軸線回りに作動位置と引っ込み位置との間で回動運動自在に定位置に設けられ、カメラが動いているときに窓を拭うワイパーが設けられていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. カメラは、ミラーハウジング内に組み込まれていることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の装置。
16. カメラは、フェンダ又はバンパ内に設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の装置。
17. カメラは、作動位置と引っ込み位置との間で垂直方向に動かされるよう設けられていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. カメラは、窓を露出させる引っ込み位置と、窓を覆う閉鎖位置との間で動くことができるカバーを備えていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
19. カメラは、乗物のルーフ上に設置されるようになっていることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の装置。
20. カメラは、ルーフ設置型空中線装置内に組み込まれていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
21. カメラは、ルーフレール内に組み込まれていることを特徴とする請求項１９記載の装置。

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