JP4257466B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
夜間、街路照明のない暗い道路を車で走行するとき、ハイビームにすれば、前方の障害物を肉眼で確認しながら走行することができる。しかし、対向車がある場合には、そのようなことはできない。
【0003】
そこで、車両に赤外線ビデオカメラを搭載し、これにより車両の前方を撮像するとともに、その映像をディスプレイ装置に映し出して車両の前方の状況を確認できるようにすることが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、そのようにすると、対向車のヘッドライトなどによりハレーションを起こし、ディスプレイ装置の画面が全面真っ白になって前方の状況を確認できなくなってしまう。
【0005】
すなわち、例えば図5Aに示すように、対向車1がヘッドライトを点灯していて、その右横に歩行者2が位置し、左横に街路樹3がある場合、歩行者2はヘッドライトの影響を受け、街路樹3は影響を受けないので、自車に搭載した赤外線ビデオカメラのCCD撮像素子から出力されるビデオ信号のうち、図5のA−A線に対応するビデオ信号(輝度信号)は、図5Bのような波形となり、ヘッドライトにより大きなピーク成分を生じる。
【0006】
そして、このビデオ信号に対してAGCおよびホワイトクリップが実行されるが、そのとき、ヘッドライトに対応するピーク成分によりAGCが最大となってビデオ信号の平均レベルが低下するとともに、ホワイトクリップのクリップレベルは一般に115IREとされるので、AGCおよびホワイトクリップのされたビデオ信号は図5Cに示すような波形となってしまう。
【0007】
そして、このような波形のビデオ信号をディスプレイ装置に供給しても、対向車1と歩行者2との外形が認識できない。また、対向車1および歩行者2の部分が真っ白になってしまう反面、街路樹3は黒く沈み、何が映し出されているのか認識できなくなってしまう。
【0008】
したがって、対向車がヘッドライトを点灯していると、前方の状況を確認できなくなってしまう。
【0009】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明においては、
赤外線撮像素子と、
この赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の供給されるレベルシフト回路と、
このレベルシフト回路からのビデオ信号が供給される可変利得アンプと、
この可変利得アンプからのビデオ信号が供給されるホワイトクリップ回路と、
このホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号を1フィールド期間遅延させるフィールド遅延回路と、
このフィールド遅延回路から出力されるビデオ信号と、上記ホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号とを加算する加算回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の積分値を取り出す積分回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号のピーク値を取り出すピーク検出回路と
を有し、
上記積分回路および上記ピーク検出回路の出力信号にしたがって、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の1つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号の直流レベルを、所定のレベルだけ黒レベル側にシフトするとともに、
上記可変利得アンプの利得を最小とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を所定の第1のレベルでクリップし、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の残る1つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号に対するレベルシフトを実行しないとともに、
上記可変利得アンプの利得を最大とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を、上記第1のレベルよりも小さいレベルでクリップし、
上記加算回路から出力されるビデオ信号をディスプレイ装置に供給する
ようにした撮像装置
とするものである。
したがって、ビデオ信号の白側については、ダイナミックレンジが確保されて白飛びが抑えられ、黒側については、信号レベルの変化が拡大されて黒沈みが抑えられる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1において、符号11はCCD撮像素子を示し、これは波長が例えば800nm 以上の近赤外線領域において高感度を有するように構成され、夜間における近赤外光撮影に適した特性とされている。そして、自車の前部に、撮像素子11が前方を向いて設けられるとともに、その照明用光源として近赤外光を照射する赤外線ライト(図示せず)が設けられる。
【0012】
また、信号形成回路35において、同期信号などの各種のタイミング信号が形成され、そのタイミング信号がCCD撮像素子11に供給されて水平方向および垂直方向の読み出しが行われ、CCD撮像素子11からは、例えば図2Bに示すように、自車の前方を撮像したビデオ信号S11が出力される。なお、図2A、Bは、信号レベルを示す目盛りを除いて図5A、Bと同一である。
【0013】
そして、このビデオ信号S11が、サンプリング・ホールド回路12に供給されて有効部分がビデオ信号S12として取り出され、このビデオ信号S12がバッファアンプ13を通じてレベルシフト回路14、可変利得アンプ15およびホワイトクリップ回路16に順に供給される。
【0014】
また、バッファアンプ13からのビデオ信号S12が、積分回路31およびピーク検出回路32に供給されてビデオ信号S12の積分値を示す信号S31およびピーク値を示す信号S32が取り出され、これら積分信号S31およびピーク信号S32が最適化調整レベルテーブル33に供給される。さらに、形成回路35において、奇数フィールド期間と偶数フィールド期間とで例えばレベルの反転するフィールド判別信号SOEが形成され、この判別信号SOEがレベルテーブル33に供給される。
【0015】
こうして、レベルテーブル33が、積分信号S31およびピーク信号S32により検索され、各フィールド期間の状況に適した所定の制御信号SLS、SGC、SWCが取り出され、これら制御信号SLC、SGC、SWCが、レベルシフト回路14、可変利得アンプ15およびホワイトクリップ回路16にそれぞれ供給され、この結果、回路14〜16において、ビデオ信号S12は、以下のようなビデオ信号S16に加工される。
【0016】
すなわち、奇数フィールド期間には、レベルシフト回路14は、ビデオ信号S12の直流レベルを例えば100IREだけ黒レベル方向にシフトし、可変利得アンプ15は最小利得となり、ホワイトクリップ回路16は、150IRE〜200IREのうちの例えば200IREでクリップを行う。
【0017】
したがって、ビデオ信号S12が図2Bの波形の場合、奇数フィールド期間にホワイトクリップ回路16から取り出されるビデオ信号S16は、図2Cに示すような波形となり、街路樹3の部分は黒く沈んでしまうが、白側の部分のダイナミックレンジは確保され、対向車1および歩行者2の外形を表現できることになる。なお、ビデオ信号S16は、100IREのレベルシフトがされているので、ビデオ信号S16のピーク値(=200IRE)はもとのビデオ信号S12の300IREに対応することになる。
【0018】
一方、偶数フィールド期間には、レベルシフト回路14は、ビデオ信号S12のレベルシフトを行わず、可変利得アンプ15は最大利得となり、ホワイトクリップ回路16は、50IRE 〜60IRE のうちの例えば50IRE でクリップを行う。したがって、ビデオ信号S12が図2Bの波形の場合、偶数フィールド期間にホワイトクリップ回路16から取り出されるビデオ信号S16は、図2Dに示すような波形となり、対向車1および歩行者2の部分は白に飛んでしまうが、黒側の部分のレベル変化は拡大され、街路樹3の明暗は強調される。
【0019】
こうして、ホワイトクリップ回路16からは、図2Cに示すビデオ信号S16と、図2Dに示すビデオ信号S16とが1フィールド期間ごとに交互に出力される。
【0020】
そして、このビデオ信号S16が、フィールド遅延回路21に供給されて1フィールド期間遅延したビデオ信号S21とされる。図1においては、ビデオ信号S16が、フィールドメモリ21A、21Bに供給されるとともに、フィールド判別信号SOEがフィールドメモリ21A、21Bに供給され、図3A、Bに示すように、ビデオ信号S16は、奇数フィールド期間にはメモリ21Aに書き込まれ、偶数フィールド期間にはメモリ21Bに書き込まれる。また、図3A、Cに示すように、奇数フィールド期間には、メモリ21Bからその直前のフィールド期間に書き込まれたビデオ信号S16が読み出され、偶数フィールド期間には、メモリ21Aからその直前のフィールド期間に書き込まれたビデオ信号S16が読み出される。
【0021】
そして、メモリ21A、21Bから読み出されたビデオ信号S16、S16がスイッチ回路21Sに供給されるとともに、信号SOEがスイッチ回路21Sに制御信号として供給され、スイッチ回路21Sからは、図3Dに示すように、もとのビデオ信号S16が1フィールド期間だけ遅延したビデオ信号S21が連続して取り出される。
【0022】
そして、このビデオ信号S21と、ホワイトクリップ回路16からのビデオ信号S16とが加算回路22に供給されて加算され、加算回路22からは、例えば図2Eに示すようなビデオ信号S22、すなわち、白飛びや黒沈みがなく、対向車1および歩行者2の外形が強調されるとともに、街路樹3も強調されたビデオ信号S22が取り出される。
【0023】
なお、このとき、ビデオ信号S22に含まれるビデオ信号S16のうち、レベルが50IRE 以上の部分は、例えば図2Cに示すビデオ信号S16であって、もとのビデオ信号S12の0〜300IREの部分に対応し、レベルが50IRE 以下の部分は、例えば図2Dに示すビデオ信号S16であって、もとのビデオ信号S12の0〜50IRE に対応しているので、ビデオ信号S22のダイナミックレンジは350IREとなる。
【0024】
そして、このビデオ信号S22がバッファアンプ24に供給されて規定レベルのビデオ信号S22、例えば1Vppのビデオ信号S22とされ、このビデオ信号S22が、ダッシュボードなどに用意されたディスプレイ装置40に供給される。
【0025】
こうして、上述の撮像装置によれば、自車の前方の状況をディスプレイ装置40に表示することができるが、この場合、その表示に使用するビデオ信号S22は、例えば図2Eに示すように、白飛びや黒沈みがない。したがって、対向車1、そのヘッドライトの影響を受けた歩行者2、ヘッドライトの影響を受けない街路樹3を、それぞれ適切に表示することができ、運転者は前方の状況を的確に判断することができる。
【0026】
また、赤外線により撮像しているので、肉眼以上に遠くを確認することができ、安全運転に寄与することができる。
【0027】
さらに、ビデオ信号S12の積分信号S31およびピーク信号S32から制御信号SLS、SGC、SWCを形成しているので、適切な表示画面を得ることができる。すなわち、例えば図4Aに示すように、信号S12が、大きなピーク成分SPKを含んでいるが、それ以外の信号成分SOCのレベルが小さい場合には、その積分値は、破線LIGで示すように、あまり大きくならない。
【0028】
しかし、図4Bに示すように、信号S12のピーク成分SPKのレベルが、図4Aの場合と同じであっても、残る信号成分SOCのレベルが図4Aの場合よりも大きい場合には、その積分値は、破線LIGで示すように、図4Aの場合よりも大きくなる。
【0029】
したがって、ビデオ信号S12のピーク値だけから制御信号SLS〜SWCを形成すると、図4Aのビデオ信号S12の場合には、ピーク成分SPK以外の画面部分は黒く沈んでしまい、図4Bのビデオ信号S12の場合には、ピーク成分SPK以外の画面部分が白く飛んでしまう。
【0030】
しかし、上述の撮像装置においては、ビデオ信号S12の積分信号S31も使用し、信号S12の積分値も加味して制御信号SLS〜SWCを形成しているので、ダイナミックレンジを拡大でき、黒沈みや白飛びのない適切な表示画面を得ることができる。
【0031】
なお、上述においては、車両の前方をモニタする場合であるが、一般の監視装置あるいは通常のビデオカメラやVTR一体形カメラにも、この発明を適用することができる。
【0032】
【発明の効果】
この発明によれば、白飛びや黒沈みを生じることがなく、例えば車両の前方を監視する場合であれば、対向車と、そのヘッドライトの影響を受けた歩行者や影響を受けない街路樹などを、それぞれ適切に表示することができ、運転者は前方の状況を的確に判断することができる。
【0033】
また、赤外線により撮像しているので、肉眼以上に遠くを確認することができ、安全運転に寄与することができる。さらに、ビデオ信号の積分信号およびピーク信号からそれぞれの制御信号を形成しているので、ダイナミックレンジを拡大でき、黒沈みや白飛びのない適切な表示画面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一形態を示す系統図である。
【図2】この発明を説明するための図である。
【図3】この発明を説明するための図である。
【図4】この発明を説明するための図である。
【図5】この発明を説明するための図である。
【符号の説明】
11…赤外線CCD撮像素子、12…サンプリング・ホールド回路、14…レベルシフト回路、15…可変利得アンプ、16…ホワイトクリップ回路、21…フィールド遅延回路、21Aおよび21B…フィールドメモリ、22…加算回路、31…積分回路、32…ピーク検出回路、33…最適化調整レベルテーブル、35…信号形成回路、40…ディスプレイ装置
Claims (1)
- 赤外線撮像素子と、
この赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の供給されるレベルシフト回路と、
このレベルシフト回路からのビデオ信号が供給される可変利得アンプと、
この可変利得アンプからのビデオ信号が供給されるホワイトクリップ回路と、
このホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号を1フィールド期間遅延させるフィールド遅延回路と、
このフィールド遅延回路から出力されるビデオ信号と、上記ホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号とを加算する加算回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の積分値を取り出す積分回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号のピーク値を取り出すピーク検出回路と
を有し、
上記積分回路および上記ピーク検出回路の出力信号にしたがって、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の1つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号の直流レベルを、所定のレベルだけ黒レベル側にシフトするとともに、
上記可変利得アンプの利得を最小とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を所定の第1のレベルでクリップし、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の残る1つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号に対するレベルシフトを実行しないとともに、
上記可変利得アンプの利得を最大とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を、上記第1のレベルよりも小さいレベルでクリップし、
上記加算回路から出力されるビデオ信号をディスプレイ装置に供給する
ようにした撮像装置。
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