JP4620640B2 - Headlight module - Google Patents
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Description
本発明は、ヘッドライトモジュールに関し、特に、赤外光を発光する赤外LEDと、赤外光カメラを備えるヘッドライトモジュールに関する。 The present invention relates to a headlight module, and more particularly to an infrared LED that emits infrared light and a headlight module including an infrared light camera.
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。 Driving a car at night has a low visibility and is a dangerous situation that bothers the driver. The accident rate for night driving is much higher than the daytime driving rate for good visibility.
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、無灯火の自転車および動物などの認識が遅れ、事故につながる。さらに、雨、霧および雪等の悪天候時には視界特性はさらに低下する。 For example, the low beam viewing distance is small when passing each other, and many drivers mistakenly measure their eyes. This delays recognition of unlit obstacles, pedestrians, unlit bicycles, and animals, leading to accidents. Furthermore, the visibility characteristics further deteriorate during bad weather such as rain, fog and snow.
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および対向車の乗員に眩惑を与えることがある。 Conventionally, the light distribution of the vehicle headlamps used during night driving takes into account the dazzling of oncoming vehicles, illuminates the road surface with a so-called low beam, and switches from the low beam to the high beam when you want to see far away. Like to do. However, switching between the low beam and the high beam is troublesome. In addition, when switching to a high beam, pedestrians and oncoming passengers may be dazzled.
これに対し、人およ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。 On the other hand, a night-vision device for vehicles has been proposed in which far-infrared light generated by humans and animals is captured by a far-infrared light camera and imaged and displayed. However, far-infrared light cameras that can capture far-infrared light are very expensive and cannot capture images of daytime running.
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装置が提案されている。 Further, a vehicle night vision apparatus has been proposed in which a near-infrared light beam having a wavelength of about 1 μm is irradiated in front of the vehicle, and a reflected light beam reflected by an object in front of the vehicle is imaged by a camera. .
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。)。 For example, the prior art is disclosed as a night vision device for a vehicle that captures and images a reflected light beam reflected by an object in front of the vehicle with a camera (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のヘッドライトの先行技術として、独国特許出願公開第4007646号公報(特許文献2)が記載されている。その構成は、通常のヘッドライトに加えて、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。
As a prior art of the headlight described in
このような、カメラ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。
しかしながら、従来のカメラ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およ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。 However, since the headlight equipped with the conventional camera reduces the influence of the light of the oncoming vehicle by the optical filter, when the headlight of the oncoming vehicle has the same structure (using a laser with the same spectral width, the same band) If the optical filter is used), the influence of oncoming vehicle light (near infrared light) cannot be reduced. Further, in order to reduce the influence of the light of the oncoming vehicle, the spectral width of the laser and the band of the optical filter must be changed for each vehicle, which is difficult to implement.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カメラに対する対向車両の光の影響を容易に低減することができるヘッドライトモジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a headlight module that can easily reduce the influence of oncoming vehicle light on the camera.
上記目的を達成するために、本発明に係るヘッドライトモジュールは、赤外光を発光する赤外LEDと、赤外光を信号に変換する固体撮像素子と、前記赤外LED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発光制御手段と、前記変調に合わせて前記信号を抽出する抽出手段とを備える。 In order to achieve the above object, a headlight module according to the present invention includes an infrared LED that emits infrared light, a solid-state imaging device that converts infrared light into a signal, and the infrared LED in terms of time. Emission control means for emitting pseudo-randomly modulated infrared light and extraction means for extracting the signal in accordance with the modulation.
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。また、赤外光を発光する赤外LEDと、白色光を発光する白色LEDと、固体撮像素子とを一つのモジュールに集積していることにより、ヘッドライトモジュールの小型化および低コスト化を実現できる。また、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。 According to this configuration, the headlight module according to the present invention modulates the irradiated infrared light in a pseudo-random manner in time, and extracts a signal in accordance with the modulation. Therefore, since the pattern of the infrared light in each vehicle does not match, it is possible to extract only the infrared light irradiated by its own vehicle. Thereby, the influence of the light of an oncoming vehicle can be reduced. In addition, by integrating an infrared LED that emits infrared light, a white LED that emits white light, and a solid-state imaging device into a single module, the headlight module can be reduced in size and cost. it can. Moreover, since the LED is used, there is no fear of blindness even if it enters the eyes of a human such as a pedestrian.
また、前記発光制御手段は、前記赤外LED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てもよい。 Further, the light emission control means may cause the infrared LED to emit infrared light modulated in a pseudo-random manner with a spread spectrum method.
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、スペクトラム拡散した赤外光を照射し、対象物に反射したスペクトラム拡散した赤外光を受光する。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。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。 According to this configuration, the headlight module according to the present invention irradiates the spread spectrum infrared light and receives the spread spectrum infrared light reflected on the object. Due to the spread spectrum, the infrared light is diffused in a wide band, so that it is possible to easily separate the headlight light of the narrow-band oncoming vehicle. Therefore, the headlight module according to the present invention can easily reduce the influence of light from the oncoming vehicle. Furthermore, by using light modulated by the spread spectrum method, it is possible to measure the relative position of the moving object based on the arrival time difference of light.
また、前記ヘッドライトモジュールは、さらに、前記信号が、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、前記固体撮像素子が撮像する赤外光を減光する減光手段とを備えてもよい。 Further, the headlight module is further configured to detect whether the signal has a predetermined intensity or more, and when the detection means detects that the signal has a predetermined intensity or more, the solid-state imaging device picks up an image. A dimming means for dimming infrared light may be provided.
この構成によれば、対向車両のヘッドライト光等により、固体撮像素子が撮像した信号が飽和した場合には、固体撮像素子が撮像す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。 According to this configuration, when the signal captured by the solid-state image sensor is saturated by headlight light or the like of the oncoming vehicle, the light captured by the solid-state image sensor can be reduced. Therefore, the influence of the headlight light of the oncoming vehicle can be removed, and only the infrared light reflected on the object can be extracted.
また、前記固体撮像素子は、前記赤外光の波長帯に感度を有する第1の画素と、可視光の波長帯に感度を有する第2の画素とを備えてもよい。 The solid-state imaging device may include a first pixel having sensitivity in the wavelength band of infrared light and a second pixel having sensitivity in the wavelength band of visible light.
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。 According to this configuration, it is possible to capture a daytime image (visible light image) and an infrared light image by providing pixels having sensitivity to visible light and pixels having sensitivity to infrared light. Furthermore, an infrared light image and a visible light image can be easily synthesized.
また、前記固体撮像素子は、前記赤外光の波長帯に感度を有する第1の画素と、赤色光の波長帯に感度を有する第2の画素と、緑色光の波長帯に感度を有する第3の画素と、青色光の波長帯に感度を有する第4の画素とを備えてもよい。 The solid-state imaging device includes a first pixel having sensitivity in the infrared light wavelength band, a second pixel having sensitivity in the red light wavelength band, and a first pixel having sensitivity in the green light wavelength band. 3 pixels and a fourth pixel having sensitivity in the wavelength band of blue light.
この構成によれば、カラーの可視光画像と、赤外光画像とを撮影することができる。さらに、カラーの可視光画像と、赤外光画像とを容易に合成することができる。 According to this configuration, a color visible light image and an infrared light image can be taken. Furthermore, a color visible light image and an infrared light image can be easily combined.
また、前記赤外LEDは、ハイビーム用光源として用いられてもよい。 The infrared LED may be used as a high beam light source.
この構成によれば、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。 According to this configuration, it is possible to stably capture images far away during night driving. Even when used as a high beam, infrared light is pseudo-randomly modulated, so that it does not interfere with oncoming vehicles.
また、前記ヘッドライトモジュールは、さらに、白色光を発光する白色LEDを備え、前記赤外LEDは、前記白色LEDが点灯しているときは、点灯してもよい。 The headlight module may further include a white LED that emits white light, and the infrared LED may be turned on when the white LED is turned on.
この構成によれば、ユーザは、従来と同様にヘッドライトの点灯(白色光の点灯)の操作を行うだけで、ヘッドライトの点灯およ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。 According to this configuration, the user can simultaneously turn on the headlight and display an image using infrared light simply by performing the operation of turning on the headlight (turning on white light) as in the conventional case. Therefore, user convenience can be improved.
また、前記固体撮像素子は、複数の画素を備え、前記各画素は、赤外光および可視光のうち少なくとも一方を受光する受光素子と、前記受光素子の上方に形成される屈折率分布を構成する光透過膜とを備えてもよい。 The solid-state imaging device includes a plurality of pixels, and each pixel includes a light receiving element that receives at least one of infrared light and visible light, and a refractive index distribution formed above the light receiving element. A light transmissive film may be provided.
この構成によれば、固体撮像素子のマイクロレンズを無機物で構成することができる。これにより、ヘッドライトモジュールの耐光性および耐熱性が向上する。 According to this structure, the microlens of a solid-state image sensor can be comprised with an inorganic substance. Thereby, the light resistance and heat resistance of the headlight module are improved.
また、本発明に係るヘッドライトモジュールの制御方法は、赤外光を発光する赤外LEDと、赤外光を信号に変換する固体撮像素子とを備えるヘッドライトモジュールの制御方法であって、前記赤外LED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発光ステップと、前記変調に合わせて前記信号を抽出する抽出ステップとを含む。 A headlight module control method according to the present invention is a headlight module control method including an infrared LED that emits infrared light and a solid-state imaging device that converts infrared light into a signal. A light emission step of causing the infrared LED to emit infrared light modulated pseudo-randomly in time, and an extraction step of extracting the signal in accordance with the modulation.
これによれば、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。 According to this, the infrared light to be irradiated is modulated pseudo-randomly in time, and a signal is extracted in accordance with the modulation. Therefore, since the pattern of the infrared light in each vehicle does not match, it is possible to extract only the infrared light irradiated by its own vehicle. Thereby, the influence of the light of an oncoming vehicle can be reduced.
本発明は、カメラに対する対向車両の光の影響を低減するヘッドライトモジュールを提供することができる。 The present invention can provide a headlight module that reduces the influence of oncoming vehicle light on the camera.
以下、本発明に係る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。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(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、照射する赤外光を時間的に擬似ランダムに変調し、変調に合せて信号を取り込む。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。
(Embodiment 1)
The headlight module according to
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。
First, the configuration of the headlight module according to
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、カメラユニット1と、赤外LEDランプユニット2と、白色LEDランプユニット3とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a headlight module according to
カメラユニット1は、赤外LEDランプユニット2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1は、可視光を撮像し、画像化する。
The
赤外LEDランプユニット2は、ハイビームとして用いられる近赤外光を発光する。
The infrared
白色LEDランプユニット3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3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2は、白色LEDランプユニット3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およ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。
The white
なお、図1において、図の上方より、カメラユニット1、赤外LEDランプユニット2および白色LEDランプユニット3の順に配置されているが、各ユニットの配置順序および配置位置は、任意でよい。
In FIG. 1, the
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およ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1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、バスおよびトラック等の車に搭載することができる。
FIG. 2 is a diagram showing a mounting example when the
図3は、赤外LEDランプユニット2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2は、赤外LED201と、パルス発生部202と、発光制御部203とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the infrared
赤外LED201は、発光制御部203の制御により、近赤外光を発光するLEDである。
The
パルス発生部202は、時間的に擬似ランダムに変調したパルス信号204を発生する。パルス発生部202が発生したパルス信号204は、発光制御部203およびカメラユニット1に出力される。
The
発光制御部203は、ハルス発生部202が発生したパルス信号204のタイミングにあわせ、赤外LED203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。
The light
図4は、カメラユニット1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1は、固体撮像素子10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。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
固体撮像素子10は、赤外LEDランプユニット2が照射し、対象物に反射した赤外光および可視光をアナログ信号に光電変換し、出力する。
The solid-
A/D変換部101は、固体撮像素子10が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。
The A / D conversion unit 101 converts an analog signal output from the solid-
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。 The frame memory 102 holds a digital signal output from the A / D conversion unit 101.
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2のパルス発生部202が発生したパルス信号204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。
The
DC検出部109は、固体撮像素子10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。
The
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10に入射する光の減光を行う。
The
AC検出部110は、フレームメモリ102に保持されている信号、または、減光部105が減光した信号に対して、パルス信号204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。
The
抽出部111は、フレームメモリ102に保持されている信号、または、減光部105が減光した信号をパルス信号204のタイミングで抽出する。すなわち、抽出部111は、赤外LEDランプユニット2が照射した赤外光の時間的な擬似ランダムな変調に合せて固体撮像素子10が撮像した信号を抽出する。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、または、減光部105が減光した信号から、DC検出部109および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。
The
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赤外光の信号を保持する。
The
画像合成部107は、フレームメモリ106に保持されている信号に対して、赤外光が照射されていない期間(フレーム)の画像を補正する。
The
画像出力部108は、画像出力部107が補正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。
The
図5は、カメラユニット1が備える固体撮像素子10の概略構成および固体撮像素子10の画素配置を示す図である。固体撮像素子10は、デジタルカメラおよ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11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11に配置される単位画素は、赤外光のみを透過し、赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素12と、可視光および赤外光が透過し、可視光および赤外光の波長帯に感度を有する単位画素13とを含む。撮像領域11において、赤外光のみを透過する単位画素12と、可視光および赤外光が透過する単位画素13とは千鳥配置される。単位画素12および13を配置することにより、可視光画像と赤外画像の両方を撮像することができる。さらに、単位画素12および13は1画素おきの千鳥配置であるので、可視光画像と赤外画像の合成が容易である。なお、単位画素の配列はストライプ状であってもよい。図6は、単位画素を横ストライプ状に配置した単位画素の配列を示す図である。図6に示すように、単位画素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が容易である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of the solid-
図7は、赤外光のみを透過する単位画素12と、可視光および赤外光が透過する単位画素13との断面構造を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of the
図7に示すように、固体撮像素子10の可視光と赤外光が透過する単位画素13は、マイクロレンズ21と、可視光および赤外光を受光する受光素子(Siフォトダイオード)23と、配線22と、Si基板24とを備える。固体撮像素子10の赤外光のみを透過する単位画素12は、単位画素13の構成に加え、さらに可視光カットフィルタ26を備える。可視光カットフィルタ26は、可視光の帯域の光を遮断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。
As shown in FIG. 7, the
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の動作について説明する。
Next, the operation of the headlight module according to
図8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8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。 FIG. 8 is a general timing chart of the solid-state imaging device. In FIG. 8, a period T1 is a blanking period during which no signal is captured, and a period T2 is an imaging period (one frame) during which a signal is captured. In a general timing chart, the blanking period T1 is a period having the same length, and the imaging period T2 is a period having the same length.
図9は、本実施の形態に係るヘッドライトモジュールにおける赤外LEDランプユニット2の点灯および消灯のタイミングを示す図である。本実施の形態では、赤外LEDランプユニット2が発光する赤外光は、擬似ランダムに時間的に変調される。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。図9に示すように、赤外LEDランプユニット2は、赤外光を照射するフレームと、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2は、パルス発生部202が発生するパルス信号204のタイミングに合せて、赤外光を照射する。
FIG. 9 is a diagram showing the timing of turning on and off the infrared
図10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1の動作を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the
まず、固体撮像素子10は、赤外LEDランプユニット2が照射し、対象物に反射した赤外光を撮像する(S101)。
First, the solid-
図11は、図9に示すタイミングで点灯される擬似ランダムの赤外光が照射されたときの固体撮像素子10の赤外光のみを透過する単位画素12からの出力信号を示す図である。図11に示すように、単位画素12からの出力信号は、赤外光の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9および図11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、自身が照射した赤外光のタイミングに合せて画像撮像素子10が出力する信号を取り込むことで、対向車両のヘッドライト光の影響を容易に除外し、自身が照射した赤外光のみを抽出することができる。具体的には、固体撮像素子10は、図11に示す出力信号を出力し、A/D変換部101は、固体撮像素子10が出力したアナログ信号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10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。
FIG. 11 is a diagram illustrating an output signal from the
図12は、固体撮像素子10の出力が飽和した場合の出力信号の一例を示す図である。図12に示すように、出力信号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を減光する(S104)。例えば、減光部105は、光学絞り、または、ND(Neutral Density)フィルタ等により、減光を行う。図13は、図12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信号を示す図である。図13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、信号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。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an output signal when the output of the solid-
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)、または、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、赤外LEDランプユニット2が赤外光を発光していない期間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。
When the
次に、AC検出部110は、パルス信号204に基づき、赤外LEDランプユニット2が照射した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)および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。
Next, the
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、および、AC検出部109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2が照射した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2が照射した赤外光に対応する信号を保持する。
In step S <b> 105, the
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、赤外光が照射されていないフレームの画像を合成する(S108)。例えば、画像出力部107は、赤外光が照射されていないフレームに対して、直前の赤外光が照射されたフレームで得られた画像を挿入する。画像合成部107による画像合成により、人間の目に違和感のない画像が形成される。
The
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。
The
図14は、図9に示すタイミングで点灯される擬似ランダムの赤外光が照射されたときの固体撮像素子10の可視光および赤外光を透過する単位画素13からの出力信号を示す図である。図14に示すように、単位画素13からの出力信号は、可視光等の影響を受けているが、赤外光と同様に擬似ランダムに時間的に変調される。よって、単位画素12の場合と同様に、擬似ランダムの変調に合わせてこの信号を取り出すことにより、対向車のヘッドライト光が固体撮像素子10に入射したとしても分離することができる。
FIG. 14 is a diagram illustrating an output signal from the
なお、単位画素13からの出力信号と、擬似ランダムの変調に合わせて読み出した単位画素12からの出力信号とを合成して、対向車のヘッドライト光を分離してもよい。
Note that the headlight light of the oncoming vehicle may be separated by combining the output signal from the
ここで、固体撮像装置10には、CCDまたはMOSセンサを用いることができる。なお、固体撮像素子10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。
Here, a CCD or MOS sensor can be used for the solid-
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は、赤外LEDランプユニット2が擬似ランダムに時間的に変調した赤外光を発光する。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1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1の小型化およ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の小型化および低コスト化を実現することができる。
As described above, the
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のカメラユニット1は、赤外光のみを透過する画素12と、可視光と赤外光とを透過する画素13とを備える。カメラユニット1は、可視光と赤外光とを透過する画素13を備えることで、昼間の画像(可視光画像)を撮影することができる。さらに、赤外光のみを透過する画素12と、可視光と赤外光とを透過する画素13とは、千鳥配置またはストライプ状の配置である。これにより、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。
The
また、可視光と赤外光とを透過する画素13は、可視光と擬似ランダムに変調された赤外光とを受光するので、画素13が出力する信号も、擬似ランダムに変調される。これにより、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。
Further, since the
また、赤外LEDランプユニット2は、白色LEDランプユニット3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およ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。
Moreover, the infrared
また、赤外LED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。 The infrared LED is used as a high beam light source. Thereby, in night driving, it is possible to stably capture images far away. Even when used as a high beam, infrared light is pseudo-randomly modulated, so that it does not interfere with oncoming vehicles.
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およ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の小型化および低コスト化を実現できる。
Further, the
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。
In addition, since the
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1は、固体撮像素子10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106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106および画像出力部108の全てまたはいくつかを、自車両内の、任意の位置に設置してもよい。
In the above description, as shown in FIG. 4, the
また、上記説明において、赤外LEDランプユニット2が、パルス発生部202を備えるとしたが、カメラユニット1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2に送ってもよい。さらに、カメラユニット1および赤外LEDランプユニット2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。
In the above description, the infrared
(実施の形態2)
実施の形態1では、可視光および赤外光を撮像するカメラユニットを備えるヘッドライトモジュールについて説明した。本発明の実施の形態2では、カラーの可視光および赤外光を撮像するカメラユニットを備えるヘッドライトモジュールについて説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the headlight module including the camera unit that captures visible light and infrared light has been described. In
まず、本発明の実施の形態2に係るヘッドライトモジュールの構成を説明する。
First, the configuration of the headlight module according to
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1および赤外LEDランプユニット2の構成は、図4および図3と同様である。
The schematic configuration of the headlight module according to
図15は、実施の形態2におけるカメラユニット1が備える固体撮像素子10の概略構成および固体撮像素子10の画素配置を示す図である。図15に示す固体撮像素子10は、実施の形態1と同様に、撮像領域11に単位画素(画素サイズ□5.6μm)が2次元状に配置されている。撮像領域11に配置される単位画素は、赤外光のみを透過し、赤外光の波長帯のみに感度を有する単位画素12と、赤色光および赤外光を透過し、赤色光および赤外光の波長帯に感度を有する単位画素14と、緑色光および赤外光を透過し、緑色光および赤外光の波長帯に感度を有する単位画素15と、青色光および赤外光を透過し、青色光および赤外光の波長帯に感度を有する単位画素16とを含む。また、撮像領域11において単位画素12、14、15および16の4画素が一組となって正方に配置される。このように単位画素12、14、15および16を配置することにより、カラーの可視光画像と赤外光画像との両方を撮像することができる。さらに、単位画素12、14、15および16の4画素が正方配置であるので、カラーの可視光画像と赤外光画像の合成を容易に行うことができる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a schematic configuration of the solid-
図16は、単位画素12、14、15および16の断面構造を模式的に示す図である。図16(a)は、単位画素14および15の断面構造を模式的に示す図である。図16(b)は、単位画素12および16の断面構造を模式的に示す図である。なお、図7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。
FIG. 16 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the
図16に示すように、赤外光のみを透過する単位画素12の構成は、実施の形態1と同様ある。単位画素12は、マイクロレンズ21と、配線22と、受光素子23と、Si基板24と、可視光カットフィルタ26とを備える。
As shown in FIG. 16, the configuration of the
可視光カットフィルタ26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。
The visible light cut
赤色光および赤外光を透過する単位画素14は、単位画素12の構成に対して、可視光カットフィルタ26の代わりに、カラーフィルタ27を備える。カラーフィルタ27は、赤色光および赤外光を透過し、緑色光および青色光を遮断するフィルタである。
The
緑色光および赤外光を透過する単位画素15は、単位画素12の構成に対して、可視光カットフィルタ26の代わりに、カラーフィルタ28を備える。カラーフィルタ28は、緑色光および赤外光を透過し、赤色光および青色光を遮断するフィルタである。
The
青色光および赤外光を透過する単位画素16は、単位画素12の構成に対して、可視光カットフィルタ26の代わりに、カラーフィルタ29を備える。カラーフィルタ29は、青色光および赤外光を透過し、赤色光および緑色光を遮断するフィルタである。
The
次に、本発明の実施の形態2に係るヘッドライトモジュールの動作を説明する。
Next, the operation of the headlight module according to
実施の形態1と同様に、赤外LEDランプユニット2が発光する赤外光は、擬似ランダムに時間的に変調される。例えば、図9に示すタイミングで、赤外光が照射される。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。
As in the first embodiment, the infrared light emitted from the infrared
また、実施の形態1と同様に、図9に示すタイミングで点灯される擬似ランダムの赤外光が照射されたときの赤外光のみを透過する単位画素12からの出力信号は、図11に示すように、時間的に擬似ランダムに変調される。よって、自身が照射した赤外光のタイミングに合せて画像撮像素子10で信号を読み出すことで、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。
Similarly to the first embodiment, the output signal from the
また、図9に示すタイミングで点灯される擬似ランダムの赤外光が照射されたときの赤色光、緑色光または青色光の可視光と、赤外光とを透過する単位画素14、15および16からの出力信号は、図14と同様である。すなわち、単位画素14、15および16からの出力信号は、可視光等の影響を受けているが、赤外光と同様に擬似ランダムに時間的に変調される。よって、擬似ランダムの変調に合わせてこの信号を読み出すことにより、対向車のヘッドライト光が固体撮像素子10に入射したとしても分離することができる。
Further, the
なお、単位画素14、15および16からの出力信号と、擬似ランダムな時間変調に合わせて読み出した単位画素12からの出力信号とを合成して、対向車のヘッドライト光を分離してもよい。
The headlight light of the oncoming vehicle may be separated by synthesizing the output signals from the
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、実施の形態1に係るヘッドライトモジュールの効果に加え、固体撮像素子10が、赤外光のみを透過する単位画素12と、赤色光および赤外光を透過する単位画素14と、緑色光および赤外光を透過する単位画素15と、青色光および赤外光を透過する単位画素16と含むことで、カラーの可視光画像と、赤外光画像とを撮影することができる。さらに、赤外光のみを透過する単位画素12と、赤色光および赤外光を透過する単位画素14と、緑色光および赤外光を透過する単位画素15と、青色光および赤外光を透過する単位画素16とが正方配置であるので、カラーの可視光画像と赤外光画像の合成を容易に行うことができる。
As described above, in the headlight module according to the second embodiment of the present invention, in addition to the effects of the headlight module according to the first embodiment, the solid-
(実施の形態3)
実施の形態3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。
(Embodiment 3)
In
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1および赤外LEDランプユニット2の構成は、図4および図3と同様である。
The schematic configuration of the headlight module according to
図17は、実施の形態3におけるヘッドライトモジュールにおける赤外LEDランプユニット2の照射する赤外光のタイミングを示す図である。図18は、図17の破線枠50の拡大図である。図17に示すように赤外LEDランプユニット2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赤外光を照射する。
FIG. 17 is a diagram illustrating the timing of the infrared light irradiated by the infrared
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およ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、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およ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。 A spread code sequence used in the spread spectrum system is a code having a speed sufficiently higher than the bit rate of data, and is desired to have a uniform spectrum in the band. In addition, it is desirable to have periodicity for ease of demodulation. A pseudo-random sequence (PN sequence) meets this requirement. The PN sequence is artificially generated based on a certain rule by a circuit using a shift register and feedback. The most well-known PN sequence is an M-sequence (maximal-length sequences) and has excellent correlation characteristics. The M sequence is a sequence having the longest period among code sequences generated by a shift register having a certain length and feedback. If n is the number of stages in the shift register, L = 2n−1 is the bit length of the M sequence.
実施の形態3におけるヘッドライトモジュールは、パルス発生部202がM系列信号発生器を備える。
In the headlight module according to
図19は、パルス発生部202が備える信号発生器の回路構成を示す図である。図19に示す信号発生器は、「1001011」の信号列を形成する。図19に示す信号発生器は、3つのシフトレジスタD1〜D3と、EXOR30とを備える。シフトレジスタD1〜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および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。
FIG. 19 is a diagram illustrating a circuit configuration of a signal generator included in the
発光制御部203は、パルス発生部202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204のタイミングで、赤外LED201を発光させる。すなわち、発光制御部203は、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。
The light
また、固体撮像素子10は、赤外LEDランプユニット2が照射し、対象物に反射した赤外光を撮像する。検出部104は、固体撮像素子10が撮像した信号を、パルス発生部202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204のタイミングで取り込むことで、自身が照射した赤外光のみを抽出することができる。
Moreover, the solid-
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。 Note that a Gold sequence or the like may be used as the PN sequence. Furthermore, Reed-Solomon code or the like may be used as code correction.
図20は、図18に示すタイミングで点灯される擬似ランダムの赤外光が照射されたときの固体撮像素子10の赤外光のみを透過する単位画素12からの出力信号を示す図である。図20に示すように、単位画素12からの出力信号は、赤外光の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。よって、自身が照射した赤外光のタイミングに合せて画像撮像素子10が出力する信号を取り込むことで、対向車両のヘッドライト光の影響を容易に除外し、自身が照射した赤外光のみを抽出することができる。
FIG. 20 is a diagram illustrating an output signal from the
図21は、図18に示すタイミングで点灯される擬似ランダムの赤外光が照射されたときの固体撮像素子10の可視光および赤外光を透過する単位画素13からの出力信号を示す図である。図21に示すように、単位画素13からの出力信号は、可視光等の影響を受けているが、赤外光と同様に擬似ランダムに時間的に変調される。よって、単位画素12の場合と同様に、擬似ランダムの変調に合わせてこの信号を取り出すことにより、対向車のヘッドライト光が固体撮像素子10に入射したとしても分離することができる。
FIG. 21 is a diagram illustrating an output signal from the
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。
As described above, the headlight module according to
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。 Further, by using light modulated by the spread spectrum method, the relative position of the moving object can be measured by the difference in the arrival time of the light.
なお、上記説明では、検出部104は、パルス信号204のタイミングで、信号を取り込むとしたが、固体撮像素子10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、S/N比を大きくすることができる。
In the above description, the
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4では、上述した実施の形態1〜3のヘッドライトモジュールの変形例であり、固体撮像素子10に含まれる単位画素のマイクロレンズとして、屈折率分布を構成する光透過膜を用いたヘッドライトモジュールについて説明する。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment of the present invention is a modification of the above-described headlight module of the first to third embodiments, and a light transmission film constituting a refractive index distribution as a microlens of a unit pixel included in the solid-
図22は、実施の形態4に係るヘッドライトモジュールの固体撮像素子10に含まれる赤外光のみを透過する単位画素12および可視光と赤外光が透過する単位画素13の断面構造を模式的に示す図である。なお、図7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。
FIG. 22 schematically illustrates a cross-sectional structure of the
図22に示す単位画素13は、屈折率分布を構成する光透過膜31と、配線22と、受光素子(Siフォトダイオード)23と、Si基板24とを備える。単位画素12は、単位画素13の構成に加えて、可視光カットフィルタ26を備える。可視光カットフィルタ26は、TiO2膜とSiO2膜を交互に積層した積層膜で構成される。光透過膜31は、受光素子の上方に形成される。
The
図23は、屈折率分布を構成する光透過膜31の上面図である。図24は、図23に示す屈折率分布を構成する光透過膜31のA1−A2における断面構造を示す図である。
FIG. 23 is a top view of the
図23および図24に示すように、光透過膜31は、高屈折率材料42と、低屈折率材料43とを含む。高屈折率材料42と、低屈折率材料43とは同心円状の構造を形成する。例えば、高屈折率材料42は、SiO2(n=1.45)であり、低屈折率材料43は、空気(n=1.0)である。隣り合う円型光透過膜の外周の半径差44は、例えば、200nmである。また、光透過膜31の膜厚は、例えば、1.2μmである。また、同心円状の高屈折率材料42の線幅45は、円中心部分が最も大きく、外側のリングになるに従って、順に小さくなっていく。周期が入射光の波長と同程度または波長より小さいときには、光が感じる有効屈折率は、高屈折率材料42と低屈折率材料43の体積比によって算出できる。このような構造の最大の特長は、線幅(円周幅)45を変えるだけで、屈折率分布を自由自在に制御できることである。
As shown in FIGS. 23 and 24, the
なお、上記説明では、実施の形態1と同様に、固体撮像素子が、赤外光のみを透過する単位画素12および可視光と赤外光が透過する単位画素13を含む場合について説明したが、実施の形態2のように、固体撮像素子が、赤外光のみを透過する単位画素12と、赤色光および赤外光を透過する単位画素14と、緑色光および赤外光を透過する単位画素15と、青色光および赤外光を透過する単位画素16とを含む場合にも、マイクロレンズに屈折率分布を構成する光透過膜31を用いてもよい。
In the above description, as in the first embodiment, the case where the solid-state imaging device includes the
さらに、図16に示す単位画素14、15および16のカラーフィルタ27、28および29の代わりに、干渉型カラーフィルタを用いてもよい。図25は、屈折率分布を構成する光透過膜31および干渉型カラーフィルタを用いた単位画素12、14、15および16の断面構造を模式的に示す図である。図25に示すように、赤色光および赤外光を透過する単位画素14は、干渉型カラーフィルタ32を備え、緑色光および赤外光を透過する単位画素15は、干渉型カラーフィルタ33を備え、青色光および赤外光を透過する単位画素16は、干渉型カラーフィルタ34を備える。干渉型カラーフィルタ32〜34は、TiO2膜とSiO2膜とを交互に積層したカラーフィルタである。干渉型カラーフィルタ32〜34は、受光する色ごとに膜の構成が異なる。例えば、緑色光および赤外光を透過する単位画素15の干渉型カラーフィルタ33は、TiO2膜が3層とSiO2膜が2層とで構成される。
Furthermore, instead of the
赤色光および赤外光を透過する単位画素14の干渉型カラーフィルタ32は、TiO2膜が4層とSiO2膜が3層とで構成される。青色光および赤外光を透過する単位画素16は、干渉型カラーフィルタ34は、TiO2膜が4層とSiO2膜が3層とで構成され、中心にあるSiO2膜の膜厚が干渉型カラーフィルタ32と異なる。
The interference
以上より、本発明の実施の形態4に係るヘッドライトモジュールは、固体撮像素子のマイクロレンズおよびカラーフィルタを無機物で構成することにより、耐光性および耐熱性が格段に向上する。すなわち、自動車に搭載するヘッドライトモジュール用として最適である。 As described above, in the headlight module according to Embodiment 4 of the present invention, the light resistance and heat resistance are remarkably improved by configuring the microlens and the color filter of the solid-state imaging device with inorganic materials. That is, it is most suitable for a headlight module mounted on an automobile.
なお、上記説明(実施の形態1〜4)において、赤外光の擬似ランダムな変調は、擬似ランダムに赤外光を照射するフレームと照射しないフレームを選択することでおこなっているがこれに限定されるものではない。例えば、各フレームにおいて、撮像期間T2の長さを擬似ランダムに変更してもよい。また撮像期間T2は同一とし、各フレームにおける赤外光の照射時間を変更してもよい。さらに、1フレーム内の信号の強度を時間的に擬似ランダムに変調してもよい。図26は、1フレーム内の信号の強度を時間的に擬似ランダムに変調した赤外光の照射のタイミングの一例を示す図である。例えば、図26に示すように、1フレーム内の信号の強度を時間的に擬似ランダムに変調してもよい。
In the above description (
本発明は、ヘッドライトモジュールに適用でき、自動車等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。 The present invention can be applied to a headlight module, and can be applied to a headlight module having a night vision function for a vehicle mounted on an automobile or the like.
1 カメラユニット
2 赤外LEDランプユニット
3 白色LEDランプユニット
10 固体撮像素子
11 撮像領域(画素)
12 赤外光のみを透過する単位画素
13 可視光および赤外光を透過する単位画素
14 赤色光および赤外光を透過する単位画素
15 緑色光および赤外光を透過する単位画素
16 青色光および赤外光を透過する単位画素
21 マイクロレンズ
22 配線
23 受光素子
24 Si基板
26 可視光カットフィルタ
27、28、29 カラーフィルタ
30 EXOR
31 屈折率分布を構成する光透過膜
32、33、34 干渉型カラーフィルタ
42 高屈折率材料
43 低屈折率材料
44 隣り合う円型光透過膜の外周の半径差(ピッチ)
45 線幅(円周幅)
100 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
201 赤外LED
202 パルス発生部
203 発光制御部
204 パルス信号
T1 ブランキング期間
T2 撮像期間
DESCRIPTION OF
12 Unit pixels that transmit only infrared light 13 Unit pixels that transmit visible light and infrared light 14 Unit pixels that transmit red light and infrared light 15 Unit pixels that transmit green light and infrared light 16 Blue light and Unit pixel that transmits infrared light 21
31 Light transmission film constituting
45 Line width (circumferential width)
DESCRIPTION OF
202
Claims (5)
前記固体撮像素子は、
前記赤外光の波長帯に感度を有する第1の画素と、
前記白色光の波長帯と前記赤外光の波長帯の双方に感度を有する第2の画素とを含み、
前記第1の画素及び前記第2の画素は、2次元的に配置されており、
前記ヘッドライトモジュールは、さらに、
前記赤外LEDに、前記固体撮像素子のフレーム時間をパルス幅とし、時間的に擬似ランダムにパルス変調した赤外光を発光させる発光制御手段と、
前記固体撮像素子により出力される信号から、前記パルス変調に合わせて赤外光の画像信号を抽出する抽出手段とを備える
ことを特徴とするヘッドライトモジュール。 A headlight module including an infrared LED that emits infrared light, a white LED that emits white light, and a solid-state imaging device,
The solid-state imaging device is
A first pixel having sensitivity in the wavelength band of the infrared light;
A second pixel having sensitivity to both the white light wavelength band and the infrared light wavelength band;
The first pixel and the second pixel are two-dimensionally arranged,
The headlight module further includes:
Light emission control means for causing the infrared LED to emit infrared light that is pulse- modulated temporally in a pseudo-random manner with a frame time of the solid-state imaging device as a pulse width ;
A headlight module comprising: extraction means for extracting an image signal of infrared light in accordance with the pulse modulation from a signal output from the solid-state imaging device .
ことを特徴とする請求項1記載のヘッドライトモジュール。 2. The headlight module according to claim 1, wherein the light emission control unit causes the infrared LED to emit infrared light that is temporally pseudo-randomly pulse- modulated by a spread spectrum method. 3.
前記固体撮像素子により出力される前記信号が、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、前記固体撮像素子が撮像する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または2記載のヘッドライトモジュール。 The headlight module further includes:
Detecting means for detecting whether the signal output by the solid-state imaging device is equal to or higher than a predetermined intensity;
3. The headlight module according to claim 1, further comprising: a dimming unit configured to diminish infrared light captured by the solid-state imaging device when the detection unit detects that the intensity is equal to or higher than a predetermined intensity. .
前記固体撮像素子は、さらに、
緑色光の波長帯と前記赤外光の波長帯の双方に感度を有する第3の画素と、
青色光の波長帯と前記赤外光の波長帯の双方に感度を有する第4の画素とを備える
ことを特徴とする請求項1、2または3記載のヘッドライトモジュール。 The second pixel is sensitive to both the wavelength band of red light and the wavelength band of infrared light,
The solid-state imaging device further includes:
A third pixel having sensitivity in both the green light wavelength band and the infrared light wavelength band ;
4. The headlight module according to claim 1, comprising a fourth pixel having sensitivity in both a blue light wavelength band and the infrared light wavelength band . 5.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のヘッドライトモジュール。 The headlight module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the infrared LED is always lit when the white LED is lit, and is used as a high beam light source.
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