JP4688196B2 - 自動車用暗視システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば夜間，霧または雨等の悪天候における走行時に、赤外線カメラを利用して前方の視界を確保するようにした、自動車用暗視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような自動車用暗視システムは、各種方式が開発されており、例えば所謂パッシブタイプとアクティブタイプのものがある。
パッシブタイプの自動車用暗視システムは、歩行者や動物等が発する赤外線を、赤外線カメラにより撮像して、これらの歩行者や動物等を判別するように構成されている。
また、アクティブタイプの自動車用暗視システムは、前方に向かって赤外線を照射して、その反射光をカメラにより撮像して、撮像画面をディスプレイに画面表示することにより、前方の視界を確認することができるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したパッシブタイプの自動車用暗視システムにおいては、歩行者や動物等が発する微弱な赤外線に基づいて赤外線カメラにより撮像を行なうことから、ここで使用される赤外線カメラは非常に高価である。
【０００４】
これに対して、アクティブタイプの自動車用暗視システムにおいては、例えば前照灯内に設置した近赤外線フィルタを、前照灯のロービーム時に、ハイビーム用のバルブ前面に移動させて、ハイビーム用のバルブからの光を近赤外線フィルタを透過させて、近赤外線成分のみを前方に向かって照射することにより、その反射光をカメラによって撮像するようになっている。
【０００５】
従って、前照灯のロービーム時に、ハイビーム用のバルブからの光を近赤外線フィルタを介して前方に向かって照射していることから、前照灯のロービーム時においてはハイビーム用のバルブを点灯させることになるため、消費電力が大幅に増大してしまう。
そして、前照灯のハイビーム時には、近赤外線フィルタをハイビーム用のバルブ前面から退避させるため、前照灯の内部に近赤外線フィルタを移動させるための駆動手段を設ける必要がある。これにより、前照灯の構成が複雑になり、コストが高くなってしまう。
また、近赤外線フィルタは、黒っぽい外観を有しているため、前照灯そして自動車前部のデザイン上の見栄えが損なわれてしまう。
【０００６】
さらに、対向車も同様のアクティブタイプの自動車用暗視システムを搭載している場合には、対向車からの近赤外線が自車のカメラに入射することにより、相互干渉が発生しやすくなり、前方の視界を正確に視認することができなくなることがある。
また、交差点の右左折時やカーブ走行時には、ステアリングの操舵角等に連動して、近赤外線の配光を制御する必要があるが、そのために近赤外線を反射させるための反射鏡を移動させなければならず、構成が複雑となり、コストが高くなってしまう。
さらに、歩行者が比較的近くにいる場合には、照射する近赤外線が歩行者の目に入ってしまうことがある。
【０００７】
本発明は、以上の点から、簡単に且つ低コストで構成され得ると共に、対向車との相互干渉を回避し、また歩行者等のアイセーフを考慮した自動車用暗視システムを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る一態様の自動車用暗視システムは、自動車の前方に向かって近赤外線を照射する赤外光源と、上記自動車の前方からの近赤外線による画像を検出する撮像手段と、撮像手段からの画像信号が入力されて、その撮像画面を表示する表示手段と、上記赤外光源を駆動制御する制御手段と、を備える。上記赤外光源は、横方向に並んだ複数個の近赤外ＬＥＤを有し、上記複数個の近赤外ＬＥＤは、ステアリングの操舵角に基づいて、それぞれ上記制御手段により個別に駆動制御されることにより、上記赤外光源の照射方向が上記自動車の前方に対して左右方向に調整され、上記撮像手段は、上記赤外光源による近赤外線の非照射時において露光を行って第一の撮像信号を取得し、上記赤外光源による近赤外線の照射時において露光を行って第二の撮像信号を取得し、上記制御回路は、前記第一の撮像信号と前記第二の撮像信号の差の絶対値による画像信号を表示手段に出力する。
上記の自動車用暗視システムは、さらに、上記赤外光源の照射範囲よりも相対的に上記自動車に近い距離に検出範囲を有する近赤外近接センサを備え、上記近赤外近接センサが検出信号を出力したとき、上記制御手段がこの検出信号に基づいて上記赤外光源を消灯させることも好ましい。
【０００９】
本発明による自動車用暗視システムは、好ましくは、上記赤外光源の近赤外ＬＥＤが、制御手段によりパルス駆動される。
【００１０】
本発明による自動車用暗視システムは、好ましくは、上記赤外光源が、横方向に並んだ複数個の近赤外ＬＥＤを含んでおり、各近赤外ＬＥＤが、それぞれ制御手段により個別に駆動制御されることにより、赤外光源全体の配向特性が横方向に調整される。
【００１１】
本発明による自動車用暗視システムは、好ましくは、上記撮像手段が、短い間隔で、赤外光源による近赤外線の非照射時及び照射時の撮像を行なって、これらの撮像信号の差の絶対値による画像信号を、表示手段に出力する。
【００１２】
本発明による自動車用暗視システムは、好ましくは、さらに、自動車の前方の所定距離内に検出範囲を有する近赤外近接センサを備えており、近赤外近接センサが検出信号を出力したとき、制御手段がこの検出信号に基づいて、赤外光源を消灯させる。
【００１３】
上記構成によれば、制御手段により制御されることにより、赤外光源の各近赤外ＬＥＤから近赤外光が出射して、自動車の前方に向かって照射され、その反射光が撮像手段によって撮像されることにより、撮像画面が表示手段により表示される。これにより、所謂アクティブタイプとして動作することにより、自動車の前方の視界が近赤外線により確実に確認され得ることになる。
【００１４】
この場合、赤外光源が近赤外ＬＥＤにより構成されると共に、撮像手段が例えばＣＣＤカメラ等の標準的なカメラにより構成されるので、赤外光源の消費電力が少なくて済み、さらに暗視システム全体が簡単な構成により、低コストで構成され得ることになる。
【００１５】
上記赤外光源の近赤外ＬＥＤが、制御手段によりパルス駆動される場合には、各近赤外ＬＥＤの点灯時間が短くなるので、消費電力がより一層低減され得ると共に、例えば対向車が同様の自動車用暗視システムを搭載している場合でも、対向車の赤外光源からの近赤外光によって、撮像手段による撮像画面が影響を受けることがない。従って、対向車間の相互干渉が確実に回避され得ることになる。
【００１６】
上記赤外光源が、横方向に並んだ複数個の近赤外ＬＥＤを含んでおり、各近赤外ＬＥＤが、それぞれ制御手段により個別に駆動制御されることにより、赤外光源全体の配向特性が横方向に調整される場合には、例えば反射鏡の向きを変更する等の可動部品及び駆動機構を使用することなく、赤外光源からの近赤外光の照射方向を横方向に調整することができるので、自動車の右左折時やカーブ走行時に自動車の進行方向に沿って近赤外線を照射して、前方を確認することが可能である。
【００１７】
上記撮像手段が、短い間隔で、赤外光源による近赤外線の非照射時及び照射時の撮像を行なって、これらの撮像信号の差の絶対値による画像信号を、表示手段に出力する場合には、赤外光源による近赤外線が照射される部分が浮き上がった画像が表示手段に表示されることになる。従って、自動車の運転者は、表示手段の画面を見ることにより、例えば歩行者等が浮き上がって見えることになり、迅速に歩行者等を視認することができる。
【００１８】
さらに、自動車の前方の所定距離内に検出範囲を有する近赤外近接センサを備えており、近赤外近接センサが検出信号を出力したとき、制御手段がこの検出信号に基づいて、赤外光源を消灯させる場合には、近赤外近接センサの検出範囲内に歩行者が居る場合に、近赤外近接センサがこの歩行者を検出して検出信号を出力することにより、制御手段が赤外光源を消灯させる。これにより、自動車の前方の所定距離内に歩行者が居る場合に、赤外光源が消灯されるので、赤外光源からの近赤外線が比較的近距離で歩行者に照射され、歩行者の目に入ることが防止され、所謂アイセーフが達成されることになる。
【００１９】
このようにして、本発明による自動車用暗視システムによれば、アクティブタイプとして、赤外光源により自動車の前方に向かって近赤外線を照射し、その反射光を撮像手段により撮像して、撮像画面を表示手段に表示するようにしたから、近赤外ＬＥＤから成る赤外光源の消費電力が、従来のハイビーム用バルブを利用する場合と比較して大幅に低減され得る。
この場合、赤外光源は近赤外線を出射するので、黒っぽい外観の近赤外線フィルタが不要となり、前照灯そして自動車前部のデザイン上の見栄えが損なわれるようなことはない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図５を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２１】
図１及び図２は、本発明による自動車用暗視システムの一実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、自動車用暗視システム１０は、自動車１１の前部に設けられた赤外光源としてのＬＥＤランプ１２と、撮像手段としてのカメラ１３と、自動車１１の内部に設けられた制御手段としての制御回路１４と、自動車１１の車室の前側に設けられた表示手段としてのモニタ１５と、さらに自動車１１の前部に設けられた近赤外近接センサとしての赤外受光素子１６と、から構成されている。
【００２２】
上記ＬＥＤランプ１２は、図１に示すように、自動車１１の前部のバンパーの両端付近に設けられている。ここで、ＬＥＤランプ１２は、図３に示すように、複数個の横方向に並んだ近赤外ＬＥＤ１２ａと、その方向に配設された反射鏡１２ｂと、から構成されている。この近赤外ＬＥＤ１２ａは、例えば波長８８０ｎｍの近赤外光を出射するように構成されている。
【００２３】
そして、ＬＥＤランプ１２は、各近赤外ＬＥＤ１２ａが制御回路１４により個々に独立して駆動制御されることにより、例えば図３にて符号Ａで示す中央領域の近赤外ＬＥＤ１２ａが点灯することにより、自動車１１の前方に向かって真っ直に近赤外線を照射する。尚、ＬＥＤランプ１２による近赤外線の照射範囲は、図４にて符号Ｘ０で示すように、自動車１１の前照灯によるロービームの照射範囲１１ｃより前方の例えば８０乃至１２０ｍの範囲で道路幅（例えば７ｍ）程度とする。
【００２４】
また図３にて符号Ｂで示す左側領域の近赤外ＬＥＤ１２ａが点灯することにより、これらの近赤外ＬＥＤ１２ａから出射した近赤外線が、反射鏡１２ｂにより反射されて、自動車１１の前方右寄りに向かって、即ち図４にて符号Ｘ１で示す照射範囲に向かって、近赤外線を照射する。
【００２５】
さらに図３にて符号Ｃで示す右側領域の近赤外ＬＥＤ１２ａが点灯することにより、これらの近赤外ＬＥＤ１２ａから出射した近赤外線が、反射鏡１２ｂにより反射されて、自動車１１の前方左寄りに向かって、即ち図４にて符号Ｘ２で示す照射範囲に向かって、近赤外線を照射する。
【００２６】
上記カメラ１３は、ＬＥＤランプ１２の各近赤外ＬＥＤ１２ａから出射される近赤外線に対して感度を有する例えばＣＣＤ，ＣＭＯＳタイプの固体撮像素子から構成されており、自動車１１の前部の前照灯内に配置されている。尚、一般的な工業用ＴＶでは、赤外カットフィルタを装着することが多いが、このカメラ１３は、近赤外線による撮像を行なうため、このような赤外カットフィルタは不要である。これにより、上記カメラ１３は、例えば１２０枚／秒以上の高速撮像を行なうことができるようになっている。
【００２７】
上記制御回路１４は、ＬＥＤランプ１２とカメラ１３とを同期させて、ＬＥＤランプ１２の各近赤外ＬＥＤ１２ａを駆動制御すると共に、カメラ１３及びモニタ１５を制御するようになっている。
この場合、制御回路１４は、図５（Ａ）に示すように、各近赤外ＬＥＤ１２ａを例えば２ｍ秒のパルス幅でパルス駆動すると共に、図５（Ｂ）に示すように、カメラ１３を駆動制御する。
【００２８】
その際、制御回路１４は、一枚の画像を撮像する際に、先づＬＥＤランプ１２の非点灯状態で、カメラシャッタを開くことにより、一回目の露光を行なって、第一の撮像信号Ｐ１を取得し、さらに所定時間（例えば８ｍ秒）後に、ＬＥＤランプ１２の点灯タイミングで、カメラシャッタを開いて、二回目の露光を行なって、第二の撮像信号Ｐ２を取得する。
そして、制御回路１４は、蓄積してある第一の撮像信号Ｐ１と、この第二の撮像信号Ｐ２との差分信号（Ｐ２−Ｐ１）の絶対値をモニタ１５に出力するようになっている。
【００２９】
ここで、制御回路１４は、モニタ１５への撮像信号の出力に関して、運転者がモニタ１５の画面を見て違和感を感じない程度の間隔、例えば３３ｍ秒毎に行なうようになっている。
尚、制御回路１４は、例えばステアリングの操舵角等に基づいて、ＬＥＤランプ１２の各近赤外ＬＥＤ１２ａを個々に駆動制御することにより、図４に示すように、近赤外線の照射方向を、自動車の前方に対して左右に調整するようになっている。
【００３０】
上記モニタ１５は、自動車１１の車室内に設けられた専用のモニタまたはカーナビゲーションシステム等のモニタを使用して、その画面上に上述した撮像画面が表示され、あるいは所謂ヘッドアップディスプレイとして、フロントガラスの内面に設けられたスクリーンに上述した撮像画面が投影されるようになっている。
【００３１】
上記赤外受光素子１６は、ＬＥＤランプ１２の各近赤外ＬＥＤ１２ａから出射される近赤外線に感度を有する赤外受光素子であって、フォトダイオード，フォトトランジスタ等から構成されており、自動車１１の前部にてＬＥＤランプ１２に隣接して設けられている。
そして、上記赤外受光素子１６は、自動車１１の前方の比較的近い所定距離、例えば数メートル内の検出範囲を備えており、この検出範囲内に例えば歩行者が居る場合に、歩行者により反射された近赤外光を検出して、検出信号を出力するようになっている。
これに対して、制御回路１４は、赤外受光素子１６からの検出信号に基づいて、ＬＥＤランプ１２を消灯させ、あるいは点灯を停止させるようになっている。
【００３２】
本発明実施形態による自動車用暗視システム１０は、以上のように構成されており、その動作は以下に示すように行なわれる。
先づ、制御回路１４がＬＥＤランプ１２及びカメラ１３を駆動制御することにより、ＬＥＤランプ１２の非点灯時の第一の撮像信号Ｐ１及びＬＥＤランプ１２の点灯時の第二の撮像信号Ｐ２を得て、モニタ１５に対して、第一の撮像信号Ｐ１及び第二の撮像信号Ｐ２の差分信号を出力する。
これにより、モニタ１５は、その画面上に上記差分信号による画像を表示する。この差分信号による画像は、ＬＥＤランプ１２による近赤外線が照射される物体等による反射光のみを抽出しているので、例えば歩行者等が浮き上がったように表示されることになる。従って、夜間や、霧または雨等の悪天候時に、実際には見にくい状態であっても、自動車の前方に居る歩行者等が確実に視認され得ることになる。
【００３３】
ここで、自動車１１が、交差点での右左折やカーブ走行時にステアリングが操作されると、このステアリングの操舵角に基づいて、制御回路１４がＬＥＤランプ１２の個々の近赤外ＬＥＤ１２ａを駆動制御することにより、例えば図４にて符号Ｘ１またはＸ２で示すように、ＬＥＤランプ１２が自動車１１の前方の右寄りまたは左寄りに向かって、即ち自動車１１の進行方向に沿って近赤外線を照射することになる。従って、交差点での右左折やカーブ走行時にも、自動車１１の進行方向に沿ってＬＥＤランプ１２により近赤外線が照射されることにより、歩行者等の画像がモニタ１５の画面に表示されることになり、歩行者等を確実に視認することができる。
【００３４】
また、上述のように、自動車１１が走行しており、自動車用暗視システム１０が動作しているときに、前方の近く、例えば数メートルの範囲内に歩行者が現われて、赤外受光素子１６の検出範囲内に入ると、赤外受光素子１６がこれを検出して、検出信号を制御回路１４に出力する。これを受けて、制御回路１４は、ＬＥＤランプ１２を消灯させ、あるいは点灯を停止させる。
従って、自動車１１の前方の近くに歩行者が居る場合、ＬＥＤランプ１２が消灯し、あるいは点灯しないことにより、ＬＥＤランプ１２からの近赤外光が歩行者の目に入ることが防止され、所謂アイセーフが実現できるようになっている。
【００３５】
上述した実施形態においては、ＬＥＤランプ１２は、自動車１１の前部のバンパーの両端付近に設けられているが、これに限らず、例えば自動車１１の前照灯内に設けられていてもよい。また、上述した実施形態においては、カメラ１３は、自動車１１の前部の前照灯内に配置されているが、これに限らず、車室内を含む任意の位置に配置することができる。ただし、自動車１１のフロントガラスが赤外線をカットするようになっているときには、カメラ１３は車室内には設けることができず、車室外に設けられる。
【００３６】
さらに、上述した実施形態においては、赤外受光素子１６は、自動車１１の前部にてＬＥＤランプ１２に隣接して設けられているが、これに限らず、任意の位置に配置することができる。
また、上述した実施形態においては、自動車用暗視システム１０について説明したが、これに限らず、近赤外線を利用した各種監視システムに対して本発明を適用し得る。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、制御手段により制御されることにより、赤外光源の各近赤外ＬＥＤから近赤外光が出射して、自動車の前方に向かって照射され、その反射光が撮像手段によって撮像されることにより、撮像画面が表示手段により表示される。これにより、所謂アクティブタイプとして動作することにより、自動車の前方の視界が近赤外線により確実に確認され得ることになる。
この場合、赤外光源が近赤外ＬＥＤにより構成されると共に、撮像手段が例えばＣＣＤカメラ等の標準的なカメラにより構成されるので、赤外光源の消費電力が少なくて済み、さらに暗視システム全体が簡単な構成により、低コストで構成され得ることになる。
このようにして、本発明によれば、簡単に且つ低コストで構成され得ると共に、対向車との相互干渉を回避し、また歩行者等のアイセーフを考慮した、極めて優れた自動車用暗視システムが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車用暗視システムの一実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１の自動車用暗視システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の自動車用暗視システムで使用されるＬＥＤランプの構成例を示す概略斜視図である。
【図４】図１の自動車用暗視システムにおけるＬＥＤランプの近赤外線の照射範囲を示す概略斜視図である。
【図５】図１の自動車用暗視システムにおけるＬＥＤランプの点灯及びカメラの撮像のタイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０ 自動車用暗視システム
１１ 自動車
１２ ＬＥＤランプ（赤外光源）
１２ａ 近赤外ＬＥＤ
１３ カメラ（撮像手段）
１４ 制御回路（制御手段）
１５ モニタ（表示手段）
１６ 赤外受光素子（近赤外近接センサ）

Claims (2)

1. 自動車の前方に向かって近赤外線を照射する赤外光源と、
   上記自動車の前方からの近赤外線による画像を検出する撮像手段と、
   上記撮像手段からの画像信号が入力されて、その撮像画面を表示する表示手段と、
   上記赤外光源を駆動制御する制御手段と、
   を備え、
   上記赤外光源が、横方向に並んだ複数個の近赤外ＬＥＤを有し、
   上記複数個の近赤外ＬＥＤが、ステアリングの操舵角に基づいて、それぞれ上記制御手段により個別に駆動制御されることにより、上記赤外光源の照射方向が上記自動車の前方に対して左右方向に調整され、
   上記撮像手段は、上記赤外光源による近赤外線の非照射時において露光を行って第一の撮像信号を取得し、上記赤外光源による近赤外線の照射時において露光を行って第二の撮像信号を取得し、
   上記制御回路は、前記第一の撮像信号と前記第二の撮像信号の差の絶対値による画像信号を表示手段に出力する、
   自動車用暗視システム。
2. さらに、上記赤外光源の照射範囲よりも相対的に上記自動車に近い距離に検出範囲を有する近赤外近接センサを備えており、
   上記近赤外近接センサが検出信号を出力したとき、上記制御手段がこの検出信号に基づいて上記赤外光源を消灯させる、
   請求項１に記載の自動車用暗視システム。

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