JP2008181711A - 暗視撮像装置、ヘッドライトモジュール、車両及び暗視撮像装置の制御方法 - Google Patents

暗視撮像装置、ヘッドライトモジュール、車両及び暗視撮像装置の制御方法 Download PDF

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    • F21S41/13—Ultraviolet light; Infrared light

Abstract

【課題】対向車両の光の影響を低減できる暗視撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る暗視撮像装置は、第１の赤外光を発光する第１の赤外ＬＥＤ２０１と、第１の赤外光と異なる波長帯域の第２の赤外光を発光する第２の赤外ＬＥＤ２０２と、第１の赤外光を第１の信号に変換する第１の画素１６２と、第２の赤外光を第２の信号に変換する第２の画素１６３と、第１の赤外ＬＥＤ２０１に、時間的に擬似ランダムである第１の変調により変調された第１の赤外光を発光させ、第２の赤外ＬＥＤ２０２に、時間的に擬似ランダムであり、第１の変調と異なる第２の変調により変調された第２の赤外光を発光させる発光制御部２０４と、第１の変調に合わせて第１の信号を抽出し、第２の変調に合わせて第２の信号を抽出する抽出部１１１とを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、暗視撮像装置、ヘッドライトモジュール、車両及び暗視撮像装置の制御方法に関し、特に、赤外光を発光する赤外ＬＥＤを有する暗視撮像装置に関する。
夜間の車の運転は視界が悪く、ドライバーを悩ませる危険な状況である。夜間走行での事故発生率は、良好な視界の得られる日中走行の事故発生率よりも格段に高い。
例えば、相互通行時にはロービームの視距離が小さく、多くのドライバーが目測を誤ってしまう。このため、照明されていない障害物、歩行者、無灯火の自転車及び動物などの認識が遅れ、事故につながる。さらに、雨、霧及び雪等の悪天候時には視界特性はさらに低下する。
従来から、夜間走行時に用いる車両用前照灯の配光は、対向車への眩惑を考慮して、いわゆるロービームで路面を照明し、遠方を見たい走行状況のときにはロービームからハイビームへの切り換えを行うようにしている。しかしながら、そのロービームとハイビームとの切り換えは面倒である。また、ハイビームへ切り替えた場合には歩行者及び対向車の乗員に眩惑を与えることがある。
これに対し、人及び動物が発生する遠赤外光を遠赤外光カメラで捕捉して、これを画像化して表示する車両用暗視撮像装置が提案されている。しかしながら、遠赤外光を捕捉できる遠赤外光カメラは大変高価であり、また、日中走行の画像を撮ることができない。
また、車両前方に波長が１μｍ付近の近赤外光の光束を照射して、車両前方の物体により反射された反射光束をカメラで撮像して画像化する車両用暗視撮像装置が提案されている。
例えば、車両前方の物体により反射された反射光束をカメラで撮像して画像化する車両用暗視撮像装置として、先行技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載の暗視撮像装置の先行技術として、独国特許出願公開第４００７６４６号明細書（特許文献２）が記載されている。特許文献２に記載の暗視撮像装置を備えるヘッドライトは、通常のヘッドライトの構成に加えて、近赤外で発光するレーザーダイオードを光源とした２つの近赤外光ヘッドライトを有している。特許文献２記載のヘッドライトにおいて、撮像用のＣＣＤカメラは、車両のルーフ領域に搭載されている。ハロゲンランプなどの可視光源は、数１００ｎｍ幅の広いスペクトル幅を有する。
このような、暗視撮像装置を備えたヘッドライトでは、対向車両の光の影響を取り除く必要がある。特許文献２記載のヘッドライトでは、カメラの対物レンズ前方には光学バンドパスフィルタが配置されている。狭い透過帯域の光学バンドパスフィルタを用いることで、対向車両の可視光源は大きく減衰することができる。また、レーザ光は数ｎｍのスペクトル幅しか有していないので、狭い透過帯域の光学バンドパスフィルタをほとんど透過する。さらに、従来のヘッドライトは、レーザーダイオードをパルス駆動し、レーザと同期した電子ロックを備えたビデオカメラを使用し、対向車両の光をさらに低減している。
特開２００３―４５２１０号公報 独国特許出願公開第４００７６４６号明細書
しかしながら、従来の暗視撮像装置を備えたヘッドライトは、光学フィルタにより、対向車両の光の影響を低減しているので、対向車両のヘッドライトが同じ構造の場合（同じスペクトル幅のレーザを用い、同じ帯域の光学フィルタを用いている場合）は、対向車両の光（近赤外光）の影響を低減することができない。また、この対向車両の光の影響を低減するためには、レーザのスペクトル幅及び光学フィルタの帯域を、車両毎に変更しなくてはならず、実施が困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対向車両の光の影響を容易に低減することができる暗視撮像装置、ヘッドライトモジュール、車両及び暗視撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る暗視撮像装置は、第１の赤外光を発光する第１の赤外ＬＥＤと、前記第１の赤外光と異なる波長帯域の第２の赤外光を発光する第２の赤外ＬＥＤと、第１の赤外光を第１の信号に変換する第１の画素と、第２の赤外光を第２の信号に変換する第２の画素と、前記第１の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムである第１の変調により変調された第１の赤外光を発光させ、前記第２の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムであり、前記第１の変調と異なる第２の変調により変調された第２の赤外光を発光させる発光制御手段と、前記第１の変調に合わせて前記第１の信号を抽出し、前記第２の変調に合せて前記第２の信号を抽出する抽出手段とを備える。
この構成によれば、本発明に係る暗視撮像装置は、照射する赤外光を時間的に擬似ランダムに変調し、変調に合わせて信号を抽出する。よって、各車両における赤外光のパターンは一致しないので、自身の車両が照射した赤外光のみを抽出することができる。これにより、対向車両の光の影響を低減することができる。
さらに、本発明に係る暗視撮像装置は、時間的に擬似ランダムに変調された、波長帯域の異なる第１の赤外光及び第２の赤外光を照射し、対象物に反射した第１の赤外光及び第２の赤外光を撮像する。時間的に擬似ランダムに変調した単一の赤外光を用いた場合、変調により赤外光が照射されない時間が生じる。これにより、対象物に反射した赤外光を撮像すると、撮像した画像に欠落が生じる。一方、本発明に係る暗視撮像装置は、２つの赤外光を用いることにより、第１の赤外光が照射させていない間に、第２の赤外光を照射し、第２の赤外光が照射されていない間に、第１の赤外光を照射することができる。よって、赤外光が照射されない期間を減少することができる。これにより、撮像した画像の欠落を低減し、高画質な画像を出力することができる。
さらに、ＬＥＤを用いているため、歩行者などの人間の目に入った場合でも、失明の恐れがない。
また、前記第１の変調と前記第２の変調とは、時間的に反転した変調であってもよい。
この構成によれば、第１の赤外光が照射させていない間に、第２の赤外光を照射し、第２の赤外光が照射されていない間に、第１の赤外光を照射する。よって、赤外光を常に照射し、反射光を撮像することができる。これにより、撮像した画像の欠落を防止し、高画質な画像を出力することができる。
また、前記暗視撮像装置は、さらに、スペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調されたパルス信号を生成するパルス生成手段を備え、前記発光制御手段は、前記パルス信号の変化のタイミングで、前記第１の赤外ＬＥＤ及び前記第２の赤外ＬＥＤの発光を切り替え、前記抽出手段は、前記パルス信号の変化のタイミングで、前記第１の信号及び前記第２の信号を抽出してもよい。
この構成によれば、本発明に係る暗視撮像装置は、スペクトラム拡散した第１の赤外光及び第２の赤外光を照射し、対象物に反射したスペクトラム拡散した第１の赤外光及び第２の赤外光を受光する。これにより、スペクトラム拡散により、赤外光は広帯域に拡散されているので、狭帯域の対向車のヘッドライト光を容易に分離することができる。よって、本発明に係る暗視撮像装置は、対向車両の光の影響を容易に低減することができる。さらに、スペクトラム拡散方式で変調された光を用いることで、光の到着時間差で移動体の相対位置を計測することができる。
また、前記暗視撮像装置は、さらに、前記第１の信号及び前記第２の信号のうち少なくとも一方が、所定の強度以上であるかを検出する検出手段と、前記検出手段が所定の強度以上であると検出した場合、前記第１の画素及び前記第２の画素が撮像する第１の赤外光及び第２の赤外光を減光する減光手段とを備えてもよい。
この構成によれば、対向車両のヘッドライト光等により、撮像された信号が飽和した場合には、撮像される光を減光することができる。よって、対向車両のヘッドライト光の影響を除去し、対象物に反射した赤外光のみを抽出することができる。
また、前記暗視撮像装置は、さらに、可視波長帯域の光を第３の信号に変換する第３の画素を備えてもよい。
この構成によれば、可視光に感度を有する画素と、赤外光に感度を有する画素を備えることで、昼間の画像（可視光画像）と、赤外光画像とを撮影することができる。さらに、赤外光画像と、可視光画像を容易に合成することができる。
また、本発明に係るヘッドライトモジュールは、車両に用いられるヘッドライトモジュールであって、前記暗視撮像装置を備える。
この構成によれば、本発明に係るヘッドライトモジュールは、照射する赤外光を時間的に擬似ランダムに変調し、変調に合わせて信号を抽出する。よって、各車両における赤外光のパターンは一致しないので、自身の車両が照射した赤外光のみを抽出することができる。これにより、対向車両の光の影響を低減することができる。
さらに、本発明に係るヘッドライトモジュールは、時間的に擬似ランダムに変調された、波長帯域の異なる第１の赤外光及び第２の赤外光を照射し、対象物に反射した第１の赤外光及び第２の赤外光を撮像する。本発明に係るヘッドライトモジュールは、２つの赤外光を用いることにより、第１の赤外光が照射させていない間に、第２の赤外光を照射し、第２の赤外光が照射されていない間に、第１の赤外光を照射することができる。よって、赤外光が照射されない期間を減少することができる。これにより、撮像した画像の欠落を低減し、高画質な画像を出力することができる。
さらに、ＬＥＤを用いているため、歩行者などの人間の目に入った場合でも、失明の恐れがない。
また、前記第１の赤外ＬＥＤと、前記第２の画素とを含み、前記車両の前部の左右の一方に搭載される第１のモジュールと、前記第２の赤外ＬＥＤと、前記第１の画素とを含み、前記車両の前部の左右の他方に搭載される第２のモジュールとを備えてもよい。
この構成によれば、第１のモジュールが第１の赤外光を発光し、第２のモジュールが第１の赤外光の反射光を受光する。また、第２のモジュールが第２の赤外光を発光し、第１のモジュールが第２の赤外光の反射光を受光する。さらに、第１のモジュールと、第２のモジュールとは、車両の前部に離間して搭載される。これにより、自身が照射し対象物に反射する前の第１の赤外光及び第２の赤外光が撮像する画像に与える影響を低減することができる。
さらに、第１のモジュールと第２のモジュールとをステレオに配置しているので、光の到着時間差で移動体の相対位置を計測することができる。
また、本発明に係る車両は、前記ヘッドライトモジュールを備える。
この構成によれば、本発明に係る車両は、照射する赤外光を時間的に擬似ランダムに変調し、変調に合わせて信号を抽出する。よって、各車両における赤外光のパターンは一致しないので、自身の車両が照射した赤外光のみを抽出することができる。これにより、対向車両の光の影響を低減することができる。
さらに、本発明に係る車両は、時間的に擬似ランダムに変調された波長帯域の異なる第１の赤外光及び第２の赤外光を照射し、第１の赤外光及び第２の赤外光を抽出する。これにより、第１の赤外光が照射させていない間に、第２の赤外光を照射し、第２の赤外光が照射されていない間に、第１の赤外光を照射することができる。よって、赤外光が照射されない期間を減少することができる。これにより、撮像した画像の時間的な抜けを低減し、高画質な画像を出力することができる。
さらに、ＬＥＤを用いているため、歩行者などの人間の目に入った場合でも、失明の恐れがない。
また、本発明に係る暗視撮像装置の制御方法は、第１の赤外光を発光する第１の赤外ＬＥＤと、前記第１の赤外光と異なる波長帯域の第２の赤外光を発光する第２の赤外ＬＥＤと、第１の赤外光を第１の信号に変換する第１の画素と、第２の赤外光を第２の信号に変換する第２の画素とを備える暗視撮像装置の制御方法であって、前記第１の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムである第１の変調により変調された第１の赤外光を発光させ、前記第２の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムであり、前記第１の変調と異なる第２の変調により変調された第２の赤外光を発光させる発光ステップと、前記第１の変調に合わせて前記第１の信号を抽出し、前記第２の変調に合せて前記第２の信号を抽出する第２のステップとを含む。
これによれば、本発明に係る暗視撮像装置の制御方法は、照射する赤外光を時間的に擬似ランダムに変調し、変調に合わせて信号を抽出する。よって、各車両における赤外光のパターンは一致しないので、自身の車両が照射した赤外光のみを抽出することができる。これにより、対向車両の光の影響を低減することができる。
さらに、本発明に係る暗視撮像装置は、時間的に擬似ランダムに変調された波長帯域の異なる第１の赤外光及び第２の赤外光を照射し、第１の赤外光及び第２の赤外光を抽出する。これにより、第１の赤外光が照射させていない間に、第２の赤外光を照射し、第２の赤外光が照射されていない間に、第１の赤外光を照射することができる。よって、赤外光が照射されない期間を減少することができる。これにより、撮像した画像の時間的な抜けを低減し、高画質な画像を出力することができる。
さらに、ＬＥＤを用いているため、歩行者などの人間の目に入った場合でも、失明の恐れがない。
本発明は、対向車両の光の影響を低減できる暗視撮像装置、ヘッドライトモジュール、車両及び暗視撮像装置の制御方法を提供することができる。
以下、本発明に係るヘッドライトモジュールの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュールは、２種類の波長帯域の異なる赤外光を時間的に擬似ランダムに変調して照射し、その変調に合わせて固体撮像素子の信号を取り込む。よって、各車両における赤外光の照射パターンは一致しないので、自身の車両が照射した赤外光のみを抽出することができる。これにより、対向車両の光の影響を低減することができる。
まず、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュールの構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュールの概略構成を示す図である。図１に示すヘッドライトモジュール１００は、例えば、自動車等の車両に用いられる。ヘッドライトモジュール１００は、暗視撮像装置１２０と、白色ＬＥＤランプユニット１５０とを備える。暗視撮像装置１２０は、カメラユニット１３０と、赤外ＬＥＤランプユニット１４０とを備える。
カメラユニット１３０は、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が照射し、車両前方の物体により反射された反射光束を撮像し、画像化する。また、カメラユニット１３０は、可視光の画像を撮像し、画像化する。
赤外ＬＥＤランプユニット１４０は、ハイビームとして用いられる波長帯域の異なる赤外光である第１の赤外光と、第２の赤外光とを発光する。例えば、第１の赤外光及び第２の赤外光は、近赤外光である。
白色ＬＥＤランプユニット１５０は、ロービームとして用いられる白色光を発光する。また、白色ＬＥＤランプユニット１５０は、白色光を照射する角度を変更することでハイビームとして用いられる。また、赤外ＬＥＤランプユニット１４０は、白色ＬＥＤランプユニット１５０が点灯しているときは、常に点灯する。すなわち、ユーザの操作により、白色光が照射されている間は、赤外光も照射され、赤外光による映像がユーザに表示される。これにより、ユーザは、従来と同様にヘッドライトの点灯の操作を行うだけで、ヘッドライトの点灯及び赤外光による映像の表示を同時に行うことができる。よって、ユーザの利便性を向上させることができる。
なお、図１において、図の上方より、カメラユニット１３０、赤外ＬＥＤランプユニット１４０及び白色ＬＥＤランプユニット１５０の順に配置されているが、各ユニットの配置順序及び配置位置は、任意でよい。
図２は、本発明の実施の形態に係るヘッドライトモジュール１００を自動車に搭載した場合の搭載例を示す図である。図２は、ヘッドライトモジュール１００から、白色光のロービーム及び近赤外光のハイビームが照射されている様子を示す図である。また、カメラユニット１３０は、車両の前方を撮像している。なお、本発明の実施の形態に係るヘッドライトモジュール１００は、自動車、バス及びトラック等の車両に搭載することができる。
図３は、赤外ＬＥＤランプユニット１４０の構成を示すブロック図である。図３に示す赤外ＬＥＤランプユニット１４０は、第１の赤外ＬＥＤ２０１と、第２の赤外ＬＥＤ２０２と、パルス発生部２０３と、発光制御部２０４とを備える。
第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２は、発光制御部２０４の制御により、赤外光を発光するＬＥＤである。第１の赤外ＬＥＤ２０１は、第１の赤外光を発光する。第２の赤外ＬＥＤ２０２は、第１の赤外光と異なる波長帯域の第２の赤外光を発光する。
パルス発生部２０３は、時間的に擬似ランダムに変調したパルス信号２０５を発生する。パルス発生部２０３が発生したパルス信号２０５は、発光制御部２０４及びカメラユニット１３０に出力される。
発光制御部２０４は、パルス発生部２０３が発生したパルス信号２０５のタイミングにあわせ、第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２に時間的に擬似ランダムに変調した赤外光を発光させる制御を行う。また、第１の赤外光の変調と、第２の赤外光の変調とが、時間的に反転した変調である。すなわち、発光制御部２０４は、第２の赤外ＬＥＤ２０２に、第１の赤外光に対する変調と時間的に反転した変調により擬似ランダムに変調された第２の赤外光を発光させる。
図４は、カメラユニット１３０の構成を示すブロック図である。図４に示すカメラユニット１３０は、固体撮像素子１６０と、Ａ／Ｄ変換部１０１と、フレームメモリ１０２と、検出部１０４と、減光部１０５と、フレームメモリ１０６と、画像合成部１０７と、画像出力部１０８とを備える。
固体撮像素子１６０は、可視光と、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が照射し、対象物に反射した第１の赤外光及び第２の赤外光とをアナログ信号に光電変換し出力する。
Ａ／Ｄ変換部１０１は、固体撮像素子１６０が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。
フレームメモリ１０２は、Ａ／Ｄ変換部１０１が出力するデジタル信号を保持する。
検出部１０４は、フレームメモリ１０２に保持されている信号を赤外ＬＥＤランプユニット１４０のパルス発生部２０３により発生されたパルス信号２０５のタイミングで抽出する。また、検出部１０４は、フレームメモリ１０２に保持されている信号の対向車両のヘッドライトの影響等を除去する。検出部１０４は、ＤＣ検出部１０９と、ＡＣ検出部１１０と、抽出部１１１とを備える。
ＤＣ検出部１０９は、固体撮像素子１６０が撮像しフレームメモリ１０２に保持されている信号の対向車両のヘッドライト等によるＤＣ成分の信号を検出する。また、ＤＣ検出部１０９は、固体撮像素子が撮像しフレームメモリ１０２に保持されている信号が、所定の強度以上であるかを検出する。
減光部１０５は、ＤＣ検出部１０９が所定の強度以上であると検出した場合、固体撮像素子１６０に入射する光の減光を行う。
ＡＣ検出部１１０は、フレームメモリ１０２に保持されている信号、又は、減光部１０５が減光した信号に対して、パルス信号２０５のタイミング（周波数特性）と異なる成分の信号を検出する。
抽出部１１１は、フレームメモリ１０２に保持されている信号、又は、減光部１０５が減光した信号をパルス信号２０５の変化のタイミングで抽出する。すなわち、抽出部１１１は、第１の赤外ＬＥＤ２０１が照射した第１の赤外光の時間的に擬似ランダムな変調に合わせて固体撮像素子１６０が撮像した第１の赤外光に対応する信号を抽出する。抽出部１１１は、第２の赤外ＬＥＤ２０２が照射した第２の赤外光の時間的に擬似ランダムな変調に合わせて固体撮像素子１６０が撮像した第２の赤外光に対応する信号を抽出する。また、抽出部１１１は、フレームメモリ１０２に保持されている信号、又は、減光部１０５が減光した信号から、ＤＣ検出部１０９及びＡＣ検出部１１０が検出した対向車両のヘッドライト等による信号を差分することで、自車両が照射した赤外光の信号を抽出する。
フレームメモリ１０６は、抽出部１１１が抽出した自車両が照射した第１の赤外光及び第２の赤外光の信号を保持する。
画像合成部１０７は、フレームメモリ１０６に保持されている第１の赤外光及び第２の赤外光の信号の画像を補正及び合成する。
画像出力部１０８は、画像合成部１０７が補正及び合成した画像を出力する。画像出力部１０８が出力する画像は、例えば、自車両の車内に設置された表示部（ディスプレイ）等に表示される。
以下、固体撮像素子１６０における画素の配置例を説明する。
図５は、カメラユニット１３０が備える固体撮像素子１６０の概略構成及び固体撮像素子１６０の画素配置を示す図である。固体撮像素子１６０は、デジタルカメラ及びカメラ付携帯電話などに適用されている撮像素子であり、撮像領域１６１において単位画素（例えば、画素サイズ□５．６μｍ）が２次元状に配置されている。撮像領域１６１に配置される単位画素は、第１の赤外光の波長帯のみを透過するフィルタ機能を有し、第１の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６２と、第２の赤外光の波長帯のみを透過するフィルタ機能を有し、第２の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６３とを含む。単位画素１６２は、第１の赤外光を電気信号に変換する。単位画素１６３は、第２の赤外光を電気信号に変換する。図５に示すように、撮像領域１６１において、単位画素１６２と単位画素１６３とは１画素おきの千鳥配置にすることで、画像の合成を容易に行うことができる。
なお、単位画素１６２及び１６３の配列はストライプ状であってもよい。図６は、単位画素１６２と単位画素１６３とを横ストライプ状に配置した単位画素の配置例を示す図である。撮像領域１６１において、単位画素１６２と単位画素１６３とを横ストライプ状に配置した場合も、画像の合成を容易に行うことができる。なお、単位画素１６２と単位画素１６３とを縦ストライプ状に配置してもよい。
さらに、撮像領域１６１に、第１の赤外ＬＥＤの光の波長帯のみを透過するフィルタ機能を有し、第１の赤外ＬＥＤの光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６２と、第２の赤外ＬＥＤの光の波長帯のみを透過するフィルタ機能を有し、第２の赤外ＬＥＤの光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６３と、可視光が透過し、可視光の波長帯に感度を有する単位画素１６４とを配置してもよい。単位画素１６４は、可視波長帯域の光を電気信号に変換する。
図７は、単位画素１６２と、単位画素１６３と、可視光の波長帯に感度を有する単位画素１６４とを千鳥配置した単位画素の配置例を示す図である。図７に示すように、単位画素１６２及び単位画素１６３と、単位画素１６４とが千鳥配置される。また、各行において、単位画素１６２又は１６３と、単位画素１６４とが交互に配置される。単位画素１６２及び単位画素１６４が交互に配置される行と、単位画素１６３及び単位画素１６４が交互に配置される行とは、列方向に交互に配置される。単位画素１６２、１６３及び１６４を配置することにより、可視光画像及び赤外画像の両方を撮像することができる。また、撮像した可視光画像と赤外画像との合成を容易に行うことができる。
なお、単位画素１６２、１６３及び１６４の配列はストライプ状であってもよい。図８は、単位画素１６２、１６３及び１６４を横ストライプ状に配置した単位画素の配置例を示す図である。図８に示すように、単位画素１６２、単位画素１６４、単位画素１６３及び単位画素１６４の順に、単位画素１６２、１６３及び１６４を横ストライプ状に配置してもよい。単位画素１６２、１６３及び１６４を横ストライプ状に配置した場合も、可視光画像と赤外画像との合成を容易に行うことができる。なお、単位画素１６２、１６３及び１６４を縦ストライプ状に配置してもよい。
図９は、第１の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６２と、可視光の波長帯に感度を有する単位画素１６４との断面構造を示す図である。
図９に示すように、固体撮像素子１６０の可視光が透過する単位画素１６４は、マイクロレンズ３０１と、可視光及び赤外光を受光する受光素子（Ｓｉフォトダイオード）３０３と、配線３０２と、Ｓｉ基板３０４と、可視波長帯のみを透過するフィルタ３０７とを備える。
可視波長帯のみを透過するフィルタ３０７は、例えば、ＴｉＯ2膜とＳｉＯ2膜とを交
互に積層した積層膜で構成される。
固体撮像素子１６０の第１の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６２は、フィルタの構成のみが、単位画素１６４と異なる。単位画素１６２は、フィルタ３０５を備える。フィルタ３０５は、第１の赤外光のみを透過するフィルタであり、例えば、ＴｉＯ2膜とＳｉＯ2膜とを交互に積層した積層膜で構成される。
図１０は、第１の赤外ＬＥＤの光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６２と、第２の赤外ＬＥＤの光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６３との断面構造を示す図である。固体撮像素子１６０の第２の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６３は、フィルタの構成のみが、単位画素１６４と異なる。単位画素１６３は、フィルタ３０６を備える。フィルタ３０６は、第２の赤外光のみを透過するフィルタであり、例えば、ＴｉＯ2膜とＳｉＯ2膜とを交互に積層した積層膜で構成される。
次に、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュール１００の動作について説明する。
図１１は、固体撮像素子の一般的なタイミングチャートである。図１１において、期間Ｔ１は、信号の取り込みを行わないブランキング期間であり、期間Ｔ２は、信号の取り込みを行う撮像期間（１フレーム）である。一般的なタイミングチャートでは、ブランキング期間Ｔ１は、それぞれ同じ長さの期間であり、撮像期間Ｔ２はそれぞれ同じ長さの期間である。
図１２は、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュール１００の第１の赤外ＬＥＤ２０１の点灯及び消灯のタイミングを示す図である。図１３は、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュール１００の第２の赤外ＬＥＤ２０２の点灯及び消灯のタイミングを示す図である。
図１２に示すように、第１の赤外ＬＥＤ２０１は、擬似ランダムに時間的に変調した第１の赤外光を発光する。図１３に示すように、第２の赤外ＬＥＤ２０２は、擬似ランダムに時間的に変調した第２の赤外光を発光する。これにより、対向車のヘッドライト光の影響を除去することができる。
さらに、第１の赤外ＬＥＤ２０１と第２の赤外ＬＥＤ２０２とは、時間的に反転した赤外光を発光する。これにより、第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２のどちらか一方が常に点灯しているので、画像の欠落なくすことができる。よって、画像の合成を容易に行うことができる。
また、図１２及び図１３に示すように、赤外ＬＥＤランプユニット１４０は、第１の赤外光を照射し、かつ第２の赤外光を照射しないフレームと、第２の赤外光を照射し、かつ第１の赤外光を照射しないフレームとを擬似ランダムに選択する。例えば、赤外ＬＥＤランプユニット１４０は、パルス発生部２０３が発生するパルス信号２０５のタイミングに合わせて、第１の赤外光又は第２の赤外光を照射するフレームを選択する。
図１４は、本実施の形態に係るヘッドライトモジュール１００のカメラユニット１３０の動作を示すフローチャートである。
まず、固体撮像素子１６０は、赤外ＬＥＤランプユニット１４０の第１の赤外ＬＥＤ２０１と第２の赤外ＬＥＤ２０２とが照射し、対象物に反射した第１の赤外光及び第２の赤外光を撮像する（Ｓ１０１）。
図１５は、図１２に示すタイミングで点灯される擬似ランダムな第１の赤外光が照射されたときの、固体撮像素子１６０の単位画素１６２が出力する出力信号ＩＲ１を示す図である。図１５に示すように、単位画素１６２からの出力信号ＩＲ１は、第１の赤外光が照射されるタイミングにあわせて擬似ランダムに時間的に変調されている。ここで、対向車両の照射するヘッドライト光は、図１２及び図１５に示すタイミングとは、異なるパターンに変調されている。よって、自身が照射した第１の赤外光のタイミングに合わせて固体撮像素子１６０が出力する単位画素１６２に対応する出力信号ＩＲ１を取り込むことで、対向車両のヘッドライト光の影響を容易に除外し、自身が照射した第１の赤外光のみを抽出することができる。
図１６は、図１３に示すタイミングで点灯される擬似ランダムな第２の赤外光が照射されたときの、固体撮像素子１６０の単位画素１６３が出力する出力信号ＩＲ２を示す図である。図１６に示すように、単位画素１６３からの出力信号ＩＲ２は、第２の赤外光が照射されるタイミングにあわせて擬似ランダムに時間的に変調されている。第１の赤外光の場合と同様に、対向車両の照射するヘッドライト光は、図１３及び図１６に示すタイミングとは、異なるパターンに変調されている。よって、自身が照射した第２の赤外光のタイミングに合わせて固体撮像素子１６０が出力する単位画素１６３に対応する出力信号ＩＲ２を取り込むことで、対向車両のヘッドライト光の影響を容易に除外し、自身が照射した第２の赤外光のみを抽出することができる。
固体撮像素子１６０は、図１５及び図１６に示す出力信号ＩＲ１及びＩＲ２を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０１は、固体撮像素子１６０が出力したアナログ信号（出力信号ＩＲ１及びＩＲ２）をデジタル信号に変換する（Ｓ１０２）。フレームメモリ１０２は、Ａ／Ｄ変換部１０１がＡ／Ｄ変換した信号を保持する。検出部１０４のＤＣ検出部１０９は、フレームメモリ１０２に保持されている信号が、対向車両のヘッドライト光等により、飽和しているか否かを検出する（Ｓ１０３）。すなわち、ＤＣ検出部１０９は、固体撮像素子１６０が撮像した信号の信号レベルが所定のレベル以上であるかを検出する。
図１７は、固体撮像素子１６０の出力が飽和した場合の出力信号ＩＲ１の一例を示す図である。図１７に示すように、出力信号ＩＲ１が飽和している場合には（Ｓ１０３でＹｅｓ）、減光部１０５は、フレームメモリ１０２が保持している信号が所定の強度になるまで減光する（Ｓ１０４）。例えば、減光部１０５は、光学絞り、又は、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ等により、減光を行う。図１８は、図１７に示す飽和した信号に対して、減光部１０５が絞りを行った後の出力信号ＩＲ１を示す図である。図１８に示すように減光を行うことで、対向車両のヘッドライト光の影響により、出力信号ＩＲ１が飽和した場合でも、信号の抽出を行うことが可能となる。なお、出力信号ＩＲ２が飽和した場合にも、同様の処理が行われる。
ＤＣ検出部１０９が信号が飽和していないと判定した場合（Ｓ１０３でＮｏ）、又は、減光（Ｓ１０４）後に、ＤＣ検出部１０９は、対向車両のヘッドライト等の影響によるＤＣ成分の信号を検出する（Ｓ１０５）。例えば、ＤＣ検出部１０９は、第１の赤外ＬＥＤが第１の赤外光を発光していない期間の単位画素１６２の信号レベルを検出することで、対向車両のヘッドライト等の影響によるＤＣ成分の信号を検出する。なお、ＤＣ検出部１０９は、第２の赤外ＬＥＤが第２の赤外光を発光していない期間の単位画素１６３の信号レベルを検出してもよい。
次に、ＡＣ検出部１１０は、パルス信号２０５に基づき、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が照射した第１の赤外光及び第２の赤外光と周波数成分の異なる信号を検出する（Ｓ１０６）。なお、ＤＣ検出（ステップＳ１０５）及びＡＣ検出（ステップＳ１０６）の順序は任意でよい。例えば、ＡＣ検出の後に、ＤＣ検出をおこなってもよいし、同時におこなってもよい。
抽出部１１１は、ステップＳ１０５において、ＤＣ検出部１０９が検出した対向車両のヘッドライト光によるＤＣ成分の信号、及び、ＡＣ検出部１１０が検出した対向車両のヘッドライト光によるＡＣ成分の信号をフレームメモリ１０２が保持している信号から除去し、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が照射した第１の赤外光及び第２の赤外光のみを抽出する（Ｓ１０７）。フレームメモリ１０６は、抽出部１１１が抽出した赤外ＬＥＤランプユニット１４０が照射した第１の赤外光及び第２の赤外光に対応する信号を保持する。
画像合成部１０７は、フレームメモリ１０６が保持する信号に対して、第１の赤外ＬＥＤの赤外光が照射された期間のフレーム画像と第２の赤外ＬＥＤの赤外光が照射された期間のフレーム画像とを合成し（Ｓ１０８）、人間の目に違和感のない画像を形成する。
画像出力部１０８は、画像合成部１０７が画像合成した画像を出力する（Ｓ１０９）。例えば、画像出力部１０８が出力する画像は、車内に設置された表示部（ディスプレイ）等に送られ、表示部は、赤外光画像をユーザ（ドライバー）に表示する。
ここで、固体撮像素子１６０には、ＣＣＤセンサ又はＭＯＳセンサを用いることができる。なお、固体撮像素子１６０は、擬似ランダムに高速で信号を読み出すので、ＭＯＳセンサを用いることが好ましい。
以上より、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュール１００において、第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２を備える赤外ＬＥＤランプユニット１４０が擬似ランダムに時間的に変調した第１の赤外光及び第２の赤外光を発光する。これにより、自身が照射する赤外光は、対向車両のヘッドライトのタイミングと異なるので、対向車両の影響を容易に除外し、自身が照射した赤外光のみを抽出することができる。さらに、カメラユニット１３０に、対向車両のヘッドライトの光を除去する光学フィルタ等を形成する必要がないので、カメラユニット１３０の小型化及び低コスト化を実現することができる。よって、ヘッドライトモジュール１００の小型化及び低コスト化を実現することができる。
また、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュール１００において、第１の赤外ＬＥＤ２０１と第２の赤外ＬＥＤ２０２とは、時間的に反転した赤外光を発光する。これにより、第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２のどちらか一方が常に点灯しているので、画像の欠落なくすことができる。よって、画像の合成を容易に行うことができる。また、高画質な画像を出力することができる。
また、本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュール１００において、赤外ＬＥＤランプユニット１４０は、白色ＬＥＤランプユニット１５０が白色光を照射している期間は、常に赤外光を照射する。すなわち、ユーザの操作により、白色光が照射されている間は、赤外光も照射され、赤外光による映像がユーザに表示される。これにより、ユーザは、従来と同様にヘッドライトの点灯の操作を行うだけで、ヘッドライトの点灯及び赤外光による映像の表示を同時に行うことができる。よって、ユーザの利便性を向上させることができる。
また、第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２は、ハイビーム用光源として用いられる。これにより、夜間の走行において、遠方まで安定して撮像することができる。また、ハイビームとして用いた場合でも、赤外光が擬似ランダムに変調されているため、対向車両の邪魔にならない。
また、本発明に係るヘッドライトモジュール１００は、赤外ＬＥＤ、白色ＬＥＤ及び固体撮像素子を一つのモジュールに集積している。これにより、ヘッドライトモジュール１００の小型化及び低コスト化を実現できる。
また、本発明に係るヘッドライトモジュール１００は、レーザではなくＬＥＤを用いているので、歩行者等の人間の目に入った場合でも、失明の恐れがない。
なお、上記説明において、図４に示すように、カメラユニット１３０は、固体撮像素子１６０と、Ａ／Ｄ変換部１０１と、フレームメモリ１０２と、検出部１０４と、減光部１０５と、フレームメモリ１０６と、画像合成部１０７と、画像出力部１０８とを備えるとしたが、検出部１０４、減光部１０５、フレームメモリ１０６、画像合成部１０７及び画像出力部１０８の全て又はいくつかを、自車両内の、任意の位置に設置してもよい。
また、上記説明において、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が、パルス発生部２０３を備えるとしたが、カメラユニット１３０がパルス発生部を備え、発生したパルス信号を赤外ＬＥＤランプユニット１４０に送ってもよい。さらに、カメラユニット１３０及び赤外ＬＥＤランプユニット１４０が、互いに同期した同じパターンのパルス信号を発生するパルス発生部を備えてもよい。
また、上記説明において、図１２及び図１３に示すように第１の赤外光の変調と、第２の赤外光の変調とは、時間的に反転するとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１の赤外光及び第２の赤外光が同時に発光する期間（フレーム）が含まれてもよい。すなわち、各フレームにおいて、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が、第１の赤外光及び第２の赤外光の少なくとも一方を照射することで、赤外光を常に照射することができる。よって、画像の欠落を防止することができる。一方、上述したように第１の赤外光の変調と、第２の赤外光の変調とを、時間的に反転させる場合には、同一のパルス信号２０５により、第１の赤外光及び第２の赤外光の発光及び抽出を制御することができる。すなわち、ヘッドライトモジュール１００の制御を容易に行うことができるという利点がある。
さらに、第１の赤外光及び第２の赤外光が共に発光しない期間（フレーム）を含んでもよい。例えば、第１の赤外光が発光しない期間のうちのいくつかの期間において、第２の赤外光が発光するようにすることで、単一の赤外光を用いた場合に比べて、赤外光が照射されない期間を減少させることができる。すなわち、撮像した画像の欠落を低減することができる。すなわち、発光制御部２０４は、第１の赤外ＬＥＤ２０１に、時間的に擬似ランダムである第１の変調により変調された第１の赤外光を発光させ、第２の赤外ＬＥＤ２０２に、時間的に擬似ランダムであり、第１の変調と異なる第２の変調により変調された第２の赤外光を発光させてもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、スペクトラム拡散方式により変調された赤外光を照射するヘッドライトモジュールについて説明する。
実施の形態２に係るヘッドライトモジュールの概略構成は、図１と同様であり、説明は省略する。また、カメラユニット１３０の構成は図４と同様であり、赤外ＬＥＤランプユニット１４０の構成は図３と同様である。
図１９は、本発明の実施の形態２に係るヘッドライトモジュールにおける第１の赤外ＬＥＤ２０１が第１の赤外光を発光するタイミングを示す図である。図２０は、図１９の破線枠４００の拡大図である。図１９に示すように第１の赤外ＬＥＤ２０１は、スペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調された第１の赤外光を照射する。
スペクトラム拡散方式に用いられる拡散符号系列は、データのビットレートを十分に上回る速度の符号で、帯域内で一様なスペクトルを持つことが望まれる。また復調の容易さから周期性を持つことが望まれる。こうした要求に応えるのが、疑似ランダム系列(ＰＮ系列)である。ＰＮ系列はシフトレジスタ及びフィードバックを用いた回路によって人工的にある規則に基づいて生成される。最も良く知られたＰＮ系列は、Ｍ系列（Ｍａｘｉｍａｌ−ｌｅｎｇｔｈ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）であり、優れた相関特性を持つ。Ｍ系列は、ある長さのシフトレジスタ及びフィードバックによって生成される符号系列のうち、その周期が最長になる系列である。ｎをシフトレジスタの段数とすると、Ｌ＝２ｎ−１がＭ系列のビット長となる。
本発明の実施の形態２に係るヘッドライトモジュールは、パルス発生部２０３がＭ系列信号発生器を備える。
図２１は、パルス発生部２０３が備える信号発生器の回路構成を示す図である。図２１に示す信号発生器は、「１００１０１１」の信号列を形成する。図２１に示す信号発生器は、３つのシフトレジスタＤ１、Ｄ２及びＤ３と、ＥＸＯＲ３１０とを備える。シフトレジスタＤ１、Ｄ２及びＤ３は、それぞれ１ビット遅延素子である。シフトレジスタＤ１及びＤ２の初期値を「０」とし、シフトレジスタＤ３の初期値を「１」とすることで、Ｌ＝２3−１＝７ビットの「１００１０１１」の信号列を生成することができる。
パルス発生部２０３は、図２１に示す信号発生器が形成した信号列に基づき、スペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調されたパルス信号２０５を生成する。
発光制御部２０４は、パルス発生部２０３が出力するスペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調されたパルス信号２０５の変化のタイミングで、第１の赤外ＬＥＤ２０１を発光させる。すなわち、発光制御部２０４は、第１の赤外ＬＥＤ２０１にスペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調した赤外光を発光させる。例えば、発光制御部２０４は、パルス信号２０５が「１」の間、第１の赤外ＬＥＤ２０１を発光させ、パルス信号が「０」の間、第１の赤外ＬＥＤ２０１を発光させない。
また、発光制御部２０４は、パルス発生部２０３が出力するスペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調されたパルス信号２０５の変化のタイミングで、第２の赤外ＬＥＤ２０２を発光させる。すなわち、発光制御部２０４は、第２の赤外ＬＥＤ２０２にスペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調した赤外光を発光させる。例えば、発光制御部２０４は、パルス信号２０５が「０」の間、第２の赤外ＬＥＤ２０２を発光させ、パルス信号２０５が「１」の間、第２の赤外ＬＥＤ２０２を発光させない。
固体撮像素子１６０は、赤外ＬＥＤランプユニット１４０が照射し、対象物に反射した第１の赤外光及び第２の赤外光を撮像する。検出部１０４は、固体撮像素子１６０が撮像した第１の赤外光及び第２の赤外光に対応する信号を、パルス発生部２０３が出力するスペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調されたパルス信号２０５の変化のタイミングでそれぞれ抽出することで、自身が照射した赤外光のみを抽出することができる。
なお、ＰＮ系列は、Ｇｏｌｄ系列などを用いてもよい。さらに、符号訂正として、リードソロモン符号などを用いてもよい。
以上より、本発明の実施の形態２に係るヘッドライトモジュールは、スペクトラム拡散した赤外光を照射し、対象物に反射した赤外光を受光する。受光した信号をスペクトラム拡散のタイミングで取り込むことで、自ら照射した赤外光の信号のみを読み出すことができる。また、スペクトラム拡散により、赤外光は広帯域に拡散されているので、狭帯域の対向車のヘッドライト光を容易に分離することができる。よって、本発明に係る実施の形態２に係るヘッドライトモジュールは、対向車両の光の影響を容易に低減することができる。
また、スペクトラム拡散方式で変調された光を用いることで、光の到着時間差で移動体の相対位置を計測することができる。
なお、上記説明では、検出部１０４は、パルス信号２０５のタイミングで、信号を取り込むとしたが、固体撮像素子１６０が撮像した信号を逆拡散してもよい。この場合、信号を逆拡散して取り込んでいるため、妨害波や干渉波に強くなる。すなわち、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るヘッドライトモジュールは、車両の前部の左右にそれぞれ搭載される第１の赤外光を照射し、第２の赤外光を受光する第１のモジュールと、第２の赤外光を照射し、第１の赤外光を受光する第２のモジュールとを備える。
図２２は、本発明の実施の形態３に係るヘッドライトモジュールの概略構成を示す図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、説明は省略する。
図２２に示すヘッドライトモジュール５００は、第１のモジュール５０１と、第２のモジュール５０２とを備える。例えば、第１のモジュールは車両の前部の右方に搭載され、第２のモジュールは車両の前部の左方に搭載される。
第１のモジュール５０１は、第１の赤外光を発光し、第２の赤外光を受光する。第１のモジュール５０１は、第１のカメラユニット５３１と、第１の赤外ＬＥＤランプユニット５４１と、白色ＬＥＤランプユニット１５０とを備える。
第２のモジュール５０２は、第２の赤外光を発光し、第１の赤外光を受光する。第２のモジュール５０２は、第２のカメラユニット５３２と、第２の赤外ＬＥＤランプユニット５４２と、白色ＬＥＤランプユニット１５０とを備える。
図２３は、第１の赤外ＬＥＤランプユニット５４１の構成を示す図である。図２３に示す第１の赤外ＬＥＤランプユニット５４１は、第１の赤外ＬＥＤ２０１と、パルス発生部２０３と、発光制御部２０４とを備える。なお、図３と同様の要素には同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。
図２４は、第２の赤外ＬＥＤランプユニット５４２の構成を示す図である。図２４に示す第２の赤外ＬＥＤランプユニット５４２は、第２の赤外ＬＥＤ２０２と、パルス発生部２０３と、発光制御部２０４とを備える。なお、図３と同様の要素には同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。
第１のカメラユニット５３１及び第２のカメラユニット５３２のブロック構成は図４と同様である。第１のカメラユニット５３１及び第２のカメラユニット５３２は、前述した実施の形態１に係るカメラユニット１３０と比べ、固体撮像素子１６０の構成が異なる。
図２５は、第１のカメラユニット５３１が備える固体撮像素子１６０の概略構成及び固体撮像素子１６０の画素配置を示す図である。第１のカメラユニット５３１が備える固体撮像素子１６０は、単位画素（例えば、画素サイズ□５．６μｍ）が２次元状に配置される撮像領域１６１を備える。第１のカメラユニット５３１の撮像領域１６１に配置される単位画素は、第２の赤外光の波長帯のみを透過するフィルタ機能を有し、第２の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６３を含む。なお、第１のカメラユニット５３１の撮像領域１６１に配置される単位画素は、可視光の波長帯に感度を有する単位画素１６４を含んでもよい。例えば、単位画素１６３と単位画素１６４とは、千鳥状、横ストライプ状又は縦ストライプ状に配置される。
図２６は、第２のカメラユニット５３２が備える固体撮像素子１６０の概略構成及び固体撮像素子１６０の画素配置を示す図である。第２のカメラユニット５３２が備える固体撮像素子１６０は、単位画素（例えば、画素サイズ□５．６μｍ）が２次元状に配置される撮像領域１６１を備える。第２のカメラユニット５３２の撮像領域１６１に配置される単位画素は、第１の赤外光の波長帯のみを透過するフィルタ機能を有し、第１の赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素１６２を含む。なお、第２のカメラユニット５３２の撮像領域１６１に配置される単位画素は、可視光の波長帯に感度を有する単位画素１６４を含んでもよい。例えば、単位画素１６３と単位画素１６４とは、千鳥状、横ストライプ状又は縦ストライプ状に配置される。
第１のカメラユニット５３１は、第２の赤外ＬＥＤランプユニット５４２が照射し、車両前方の物体により反射された反射光束を撮像し、画像化する。すなわち、第１のカメラユニット５３１と、第２の赤外ＬＥＤランプユニット５４２とは暗視撮像装置を構成する。
第２のカメラユニット５３２は、第１の赤外ＬＥＤランプユニット５４１が照射し、車両前方の物体により反射された反射光束を撮像し、画像化する。すなわち、第２のカメラユニット５３２と、第１の赤外ＬＥＤランプユニット５４１とは暗視撮像装置を構成する。
また、第１のカメラユニット５３１及び第２のカメラユニット５３２は、可視光の画像を撮像し、画像化する。
以上より、本発明の実施の形態３に係るヘッドライトモジュール５００では、第１のモジュール５０１が第１の赤外光を発光し、第２のモジュール５０２が第１の赤外光の反射光を受光する。また、第２のモジュール５０２が第２の赤外光を発光し、第１のモジュール５０１が第２の赤外光の反射光を受光する。すなわち、自身が照射した赤外光が直接、自身のカメラユニットに与える影響を低減することができる。例えば、上述した実施の形態１に係るヘッドライトモジュールでは、第１の赤外ＬＥＤ２０１及び第２の赤外ＬＥＤ２０２は、第１の赤外光及び第２の赤外光を撮像するカメラユニット１３０と隣接して配置される。これにより、赤外ＬＥＤ２０１（又は赤外ＬＥＤ２０２）が照射した対象物に反射する前の第１の赤外光（又は第２の赤外光）が、直接カメラユニット１３０に入射し、撮像する画像の画質が低下するという問題がある。一方、本発明の実施の形態３に係るヘッドライトモジュール５００では、第１の赤外光を照射する（第２の赤外光を受光する）第１のモジュール５０１と、第１の赤外光を受光する（第２の赤外光を受光する）第２のモジュール５０２とは、離間して車両に搭載される。これにより、自身が照射し対象物に反射する前の第１の赤外光及び第２の赤外光が撮像する画像に与える影響を低減することができる。
また、本発明の実施の形態３に係るヘッドライトモジュール５００は、第１のモジュール５０１と第２のモジュール５０２とをステレオに配置しているので、光の到着時間差で移動体の相対位置を計測することができる。
本発明は、暗視撮像装置に適用でき、特に、自動車等の車両に搭載する車両用暗視機能を有するヘッドライトモジュールに適用できる。
本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュールの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヘッドライトモジュールの自動車への搭載例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る赤外ＬＥＤランプユニットの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るカメラユニットの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の概略構成の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の概略構成の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の概略構成の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の断面構造を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の断面構造を示す図である。 固体撮像素子の一般的なタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１に係る第１の赤外ＬＥＤの点灯と消灯のタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る第２の赤外ＬＥＤの点灯と消灯のタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態１に係るカメラユニットの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の第１の赤外光のみを受光する単位画素からの出力信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子の第２の赤外光のみを受光する単位画素からの出力信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子からの出力信号が飽和した状態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る減光後の固体撮像素子からの出力信号を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る第１の赤外ＬＥＤの点灯と消灯のタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る第１の赤外ＬＥＤの点灯と消灯のタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態２に係るＭ系列発生器の回路構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るヘッドライトモジュールの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る第１の赤外ＬＥＤランプユニットの概略構成を示す図である。 本は明の実施の形態３に係る第２の赤外ＬＥＤランプユニットの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る第１のモジュールの固体撮像素子の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る第２のモジュールの固体撮像素子の概略構成を示す図である。
符号の説明
１００、５００ ヘッドライトモジュール
１０１ Ａ／Ｄ変換部
１０２、１０６ フレームメモリ
１０４ 検出部
１０５ 減光部
１０７ 画像合成部
１０８ 画像出力部
１０９ ＤＣ検出部
１１０ ＡＣ検出部
１１１ 抽出部
１２０ 暗視撮像装置
１３０ カメラユニット
１４０ 赤外ＬＥＤランプユニット
１５０ 白色ＬＥＤランプユニット
１６０ 固体撮像素子
１６１ 撮像領域
１６２、１６３、１６４ 単位画素
２０１ 第１の赤外ＬＥＤ
２０２ 第２の赤外ＬＥＤ
２０３ パルス発生部
２０４ 発光制御部
２０５ パルス信号
３０１ マイクロレンズ
３０２ 配線
３０３ 受光素子
３０４ Ｓｉ基板
３０５、３０６、３０７ フィルタ
３１０ ＥＸＯＲ
５０１ 第１のモジュール
５０２ 第２のモジュール
５３１ 第１のカメラユニット
５３２ 第２のカメラユニット
５４１ 第１の赤外ＬＥＤランプユニット
５４２ 第２の赤外ＬＥＤランプユニット
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ シフトレジスタ

Claims (9)

  1. 第１の赤外光を発光する第１の赤外ＬＥＤと、
    前記第１の赤外光と異なる波長帯域の第２の赤外光を発光する第２の赤外ＬＥＤと、
    第１の赤外光を第１の信号に変換する第１の画素と、
    第２の赤外光を第２の信号に変換する第２の画素と、
    前記第１の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムである第１の変調により変調された第１の赤外光を発光させ、前記第２の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムであり、前記第１の変調と異なる第２の変調により変調された第２の赤外光を発光させる発光制御手段と、
    前記第１の変調に合わせて前記第１の信号を抽出し、前記第２の変調に合わせて前記第２の信号を抽出する抽出手段とを備える
    ことを特徴とする暗視撮像装置。
  2. 前記第１の変調と前記第２の変調とは、時間的に反転した変調である
    ことを特徴とする請求項１記載の暗視撮像装置。
  3. 前記暗視撮像装置は、さらに、
    スペクトラム拡散方式により時間的に擬似ランダムに変調されたパルス信号を生成するパルス生成手段を備え、
    前記発光制御手段は、前記パルス信号の変化のタイミングで、前記第１の赤外ＬＥＤ及び前記第２の赤外ＬＥＤの発光を切り替え、
    前記抽出手段は、前記パルス信号の変化のタイミングで、前記第１の信号及び前記第２の信号を抽出する
    ことを特徴とする請求項２記載の暗視撮像装置。
  4. 前記暗視撮像装置は、さらに、
    前記第１の信号及び前記第２の信号のうち少なくとも一方が、所定の強度以上であるかを検出する検出手段と、
    前記検出手段が所定の強度以上であると検出した場合、前記第１の画素及び前記第２の画素が撮像する第１の赤外光及び第２の赤外光を減光する減光手段とを備える
    ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の暗視撮像装置。
  5. 前記暗視撮像装置は、さらに、
    可視波長帯域の光を第３の信号に変換する第３の画素を備える
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の暗視撮像装置。
  6. 車両に用いられるヘッドライトモジュールであって、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の暗視撮像装置を備える
    ことを特徴とするヘッドライトモジュール。
  7. 前記第１の赤外ＬＥＤと、前記第２の画素とを含み、前記車両の前部の左右の一方に搭載される第１のモジュールと、
    前記第２の赤外ＬＥＤと、前記第１の画素とを含み、前記車両の前部の左右の他方に搭載される第２のモジュールとを備える
    ことを特徴とする請求項６記載のヘッドライトモジュール。
  8. 請求項６又は７記載のヘッドライトモジュールを備える
    ことを特徴とする車両。
  9. 第１の赤外光を発光する第１の赤外ＬＥＤと、
    前記第１の赤外光と異なる波長帯域の第２の赤外光を発光する第２の赤外ＬＥＤと、
    第１の赤外光を第１の信号に変換する第１の画素と、
    第２の赤外光を第２の信号に変換する第２の画素とを備える暗視撮像装置の制御方法であって、
    前記第１の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムである第１の変調により変調された第１の赤外光を発光させ、前記第２の赤外ＬＥＤに、時間的に擬似ランダムであり、前記第１の変調と異なる第２の変調により変調された第２の赤外光を発光させる発光ステップと、
    前記第１の変調に合わせて前記第１の信号を抽出し、前記第２の変調に合わせて前記第２の信号を抽出する第２のステップとを含む
    ことを特徴とする暗視撮像装置の制御方法。
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