(57)【要約】  【課題】  レンズの明るさを示すＦ値を大きくすることにより、レンズを小径化し、レンズ枚数を減少することにより、製造コストを軽減することができ、安価な車両用暗視撮像装置を提供する。  【解決手段】  複数のレンズ１１、１２を組み合わせた光学機構と、該光学機構を通過した遠赤外光を受光して画像データを生成する撮像素子１３と、撮像素子１３で生成した画像データを外部へ送出することが可能な形式の出力データに補正する補正処理を行う信号処理部１４とを備える車両の外部を撮像する車両用暗視撮像装置において、複数のレンズ１１、１２の明るさを示すＦ値を１．４以上に設定する。複数のレンズ１１、１２の材質は硫化亜鉛であり、焼結により生成される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを組み合わせた光学機構と、
該光学機構を通過した遠赤外光を受光して画像データを生成する撮像素子と、
該撮像素子で生成した画像データを外部へ送出することが可能な形式の出力データに補正する補正処理を行う手段と
を備える車両の外部を撮像する車両用暗視撮像装置において、
前記複数のレンズの明るさを示すＦ値が１．４以上であることを特徴とする車両用暗視撮像装置。
【請求項２】
前記複数のレンズの材質が硫化亜鉛であり、焼結により生成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用暗視撮像装置。
【請求項３】
前記複数のレンズの光軸上に、色収差を補正する光学素子を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暗視撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造が容易であり安価な硫化亜鉛（ＺｎＳ）で形成された複数のレンズのＦ値を高く設定し、レンズの口径及び枚数を小さくすることにより製造コストを低減する車両用暗視撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両に、ボロメータ又は焦電型撮像素子を備えた遠赤外線カメラを搭載し、例えば車両前方に存在する子供、自転車等の存在を認識して、運転者に注意を促す周囲暗視システムが多々開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、車両に搭載される撮像装置に遠赤外線による遠赤外線像を取得する撮像部、及び前記遠赤外線を反射させる反射板を用い、夜間の撮像であっても、歩行者を検出することが可能な画像データを撮像することができ、撮像部の撮像領域を所要方向に設定することができる撮像装置が開示されている。このような暗視用撮像装置を車両前部に搭載し、夜間の映像をヘッドアップディスプレイに投影するナイトビジョンシステムも、実用化段階へと移行している。
【特許文献１】特開２００４−２６６７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の遠赤外線を用いた暗視用撮像装置は、対物レンズを含めたレンズ系に明るいレンズを用いることが多く、レンズが大口径となり、レンズ枚数も多くなることから、例えばＧｅ（ゲルマニウム）等の高価な材料を用いる場合においては、暗視用撮像装置が高価となり、低コストで車両に設置することが困難になるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、レンズの明るさを示すＦ値を大きくすることにより、レンズを小径化し、レンズ枚数を減少することにより、製造コストを軽減することができ、安価な車両用暗視撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために第１発明に係る車両用暗視撮像装置は、複数のレンズを組み合わせた光学機構と、該光学機構を通過した遠赤外光を受光して画像データを生成する撮像素子と、該撮像素子で生成した画像データを外部へ送出することが可能な形式の出力データに補正する補正処理を行う手段とを備える車両の外部を撮像する車両用暗視撮像装置において、前記複数のレンズの明るさを示すＦ値が１．４以上であることを特徴とする。
【０００７】
また、第２発明に係る車両用暗視撮像装置は、第１発明において、前記複数のレンズの材質が硫化亜鉛であり、焼結により生成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、第３発明に係る車両用暗視撮像装置は、第１又は第２発明において、前記複数のレンズの光軸上に、色収差を補正する光学素子を備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明では、複数のレンズを組み合わせた光学機構と、該光学機構を通過した遠赤外光を受光して画像データを生成する撮像素子と、該撮像素子で生成した画像データを外部へ送出することが可能な形式の出力データに補正する補正処理を行う手段とを備える車両の外部を撮像する車両用暗視撮像装置において、複数のレンズのＦ値が１．４以上の値に設定してある。これにより、従来の暗視撮像装置に装着してあるレンズのＦ値が１．０乃至１．２であることから、従来の撮像装置よりもレンズの口径を小さくすることができ、レンズの枚数も従来の撮像装置より減少することができる。したがって、レンズのコストを低減することができ、安価な暗視用撮像装置を提供することが可能となる。
【００１０】
第２発明では、複数のレンズの材質に硫化亜鉛を用い、焼結によりレンズを生成する。これにより、高価であり、加工が困難であるＧｅ（ゲルマニウム）をレンズの材質に用いる場合と比べて、材料の調達費用が安価となり、焼結により量産することができることから、撮像装置の製造コストをより低減することが可能となる。
【００１１】
第３発明では、光学素子を備えることにより、レンズで集光されて撮像素子へ導かれる光の色収差を補正する。これにより、撮像装置は、色収差が補正された高画質の画像を撮像することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明によれば、従来の暗視撮像装置に装着してあるレンズのＦ値が１．０乃至１．２であることから、従来の撮像装置よりもレンズの口径を小さくすることができ、レンズの枚数も従来の撮像装置より減少することができる。したがって、レンズのコストを低減することができ、安価な暗視用撮像装置を提供することが可能となる。
【００１３】
第２発明によれば、高価であり、加工が困難であるＧｅ（ゲルマニウム）をレンズの材質に用いる場合と比べて、材料の調達費用が安価となり、焼結により量産することができることから、撮像装置の製造コストをより低減することが可能となる。
【００１４】
第３発明によれば、光学素子を備えることにより、レンズで集光されて撮像素子へ導かれる光の色収差を補正する。これにより、撮像装置は、色収差が補正された高画質の画像を撮像することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置を取り付けた状態を示す模式図である。１、２は、暗視の対象となる歩行者、二輪車に乗った人間等を撮像する遠赤外用のビデオカメラ（撮像装置）である。ビデオカメラ１、２は、車両のフロントグリル内に略水平方向に適長だけ離して配設する。ビデオカメラ１、２で撮像した画像データは、ＩＥＥＥ１３９４に準拠した車載ＬＡＮケーブル６を介して接続してある画像処理装置３に送信される。
【００１６】
画像処理装置３は、ビデオカメラ１、２の他、操作部を備えた表示装置４、及び音声、効果音等により聴覚的な警告を発する警報装置５とも、車載ＬＡＮケーブル６を介して接続されている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置のビデオカメラ１の構成を示す模式図である。対物レンズ１１は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）をモールド成形加工してなる焦点距離が５０ｍｍの標準レンズである。対物レンズ１１の視野角は、ナイトビジョンに用いる場合、通常は１０乃至１５度となっている。
【００１８】
なお、硫化亜鉛製のレンズは、硫化亜鉛を粉末化した後に焼結することにより、光学特性を劣化させること無く量産することができ、形状を調整するための切削工程を必要としないことから製造コストの低減が可能となる。
【００１９】
対物レンズ１１は、集光レンズ１２を透過する光の色収差を補正する回折光学素子１８を後方に備えている。回折光学素子１８により、集光レンズ１２で集光されて撮像素子へ導かれる光の色収差を補正することができ、色収差が補正されたより高画質の画像を撮像することが可能となる。
【００２０】
対物レンズ１１及び集光レンズ１２のＦ値は、１．４乃至１．６近傍に設定する。すなわち、レンズの明るさを標準的な暗視撮像装置における設定値の２分の１以下に設定することにより、レンズの口径を小さくすることができる。また、レンズの枚数についてもレンズの明るさを暗くすることにより減少することができ、全体としてレンズの製造コストを低減することが可能となる。
【００２１】
図３は、Ｆ値を１．４に設定した視野角１５度のレンズ２枚を用いて、実験的に透過光の周波数とコントラストとの関係を求めた場合の結果を示す図である。図３では、周波数分解能ごとに周波数とコントラストとの関係を求めているが、周波数分解能に因らず、周波数に応じてコントラストが急激に劣化する変曲点が存在しない。したがって、Ｆ値を高く設定したことにより、レンズ枚数が減少した場合であっても、コントラストの劣化は十分に抑制されており、遠赤外用のビデオカメラ（撮像装置）１、２に使用することが可能と判断することができる。
【００２２】
撮像素子１３は、対物レンズ１１及び集光レンズ１２により集光された光、特に波長が８〜１２μｍの赤外光を、画素毎にアナログの撮像信号に変換するボロメータ、サーモパイル、ＳＯＩダイオード等の非冷却熱型撮像素子であり、画素毎にアナログ信号に変換された撮像信号を、内部バス１７を介して順次的に信号処理部１４へ出力する。
【００２３】
信号処理部１４は、ＬＳＩ基板であり、撮像素子１３から受信したアナログ信号を輝度（Ｙ）のデジタル信号に変換し、光学系で生じた各種の歪みを取り除くための処理、低周波ノイズの除去処理、ガンマ特性を補正する補正処理等を行い、画像データとして画像メモリ１５へ記憶する。
【００２４】
通信インタフェース部１６は、ＬＳＩ基板であり、車載ＬＡＮケーブル６を介して画像処理装置３とデータの送受信を行う。通信インタフェース部１６は、画像処理装置３から送出される指令に従って、画像メモリ１５に記憶された画像データの画像処理装置３への送出、ビデオカメラ１、２で撮像した画像の解像度による転送レートの変換、画像データを送出するためのパケットデータの生成等を行う。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置の画像処理装置３の構成を示すブロック図である。通信インタフェース部３１は、ビデオカメラ１、２に対する指令の送信、ビデオカメラ１、２からの画像データの受信を行う。通信インタフェース部３１は、ビデオカメラ１、２から受信した画像データを、１フレーム単位に同期させて画像メモリ３２に記憶する。
【００２６】
また、通信インタフェース部３１は、液晶ディスプレイ等の表示装置４に対して画像データを送出し、ブザー、スピーカ等の警報装置５に対して合成音等の出力信号を送信する。
【００２７】
画像メモリ３２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等であり、通信インタフェース部３１を介してビデオカメラ１、２から受信した画像データを記憶する。
【００２８】
画像処理部３３は、ＬＳＩ基板であり、画像メモリ３２に記憶された画像データをフレーム単位で読出し、読み出した画像データに基づいて、人間の存在、二輪車等の車両の存在等を、パターンマッチング等を実行して判断する。画像処理部３３が、画像データ内に人間、二輪車等の車両に対応する部分が存在すると判断した場合、画像処理部３３は、人間、二輪車等の車両に対応する部分までの距離を算出し、算出した距離に基づいて、車両と衝突する危険があると判断した場合、警告メッセージを表示、又は警告音を出力する。
【００２９】
画像処理部３３での詳細な処理について以下に説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置の画像処理装置３の画像処理部３３の処理手順を示すフローチャートである。画像処理部３３は、通信インタフェース部３１を介してビデオカメラ１、２で撮像した画像データを取得し、画像メモリ３２に記憶する（ステップＳ５０１）。画像処理部３３は、画像メモリ３２に記憶してある画像データを読出し（ステップＳ５０２）、読み出した画像データに対して、特徴部分である人間、二輪車等に対応する標準パターンテンプレートとのマッチング処理を行うことにより相関値Ｒを算出する（ステップＳ５０３）。
【００３０】
画像処理部３３は、算出した相関値Ｒが所定値より大きい領域が存在するか否かを判断し（ステップＳ５０４）、画像処理部３３が、相関値Ｒが所定値より大きい領域が存在すると判断した場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、画像処理部３３は、画像データに人間、二輪車等に対応する部分が存在すると判断して、人間、二輪車等に対応する部分までの距離を算出する（ステップＳ５０５）。
【００３１】
相関値Ｒの算出は（数１）に沿って行われる。
【００３２】
【数１】
2006197015.tif 000003
【００３３】
（数１）において、Ｎはマッチング処理を行う画像領域の総画素数を、ｋは０≦ｋ≦（Ｎ−１）の整数を、Ｆｋは検出する対象物の温度分布を示す標準テンプレート内におけるｋ番目の画素の画素値を、Ｇｋはマッチング処理する画像領域におけるｋ番目の画素の画素値を、それぞれ示している。
【００３４】
なお、読み出した画像データに、人間、車両等が存在するか否かを判断する方法は、上述した検出対象である人間、車両等に固有の温度分布を示す標準テンプレートと画像領域とをマッチングすることによる相関値を単独で用いることに限定されるものではなく、人間、車両等と認識される領域の大きさ、縦横比、画素値の平均値、分散等を相関値と組み合わせて判断するものであっても良い。
【００３５】
画像処理部３３は、算出した距離が所定値より短いか否かを判断し（ステップＳ５０６）、画像処理部３３が、算出した距離が所定値より短いと判断した場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、衝突する危険性が高いものと判断して、通信インタフェース部３１を介して警告メッセージを表示、又は警告音を出力する（ステップＳ５０７）。
【００３６】
また、表示装置４及び警報装置５に対して送出する警報に関する情報は、例えば表示装置４に対しては、車両として認識された領域を強調表示した画像データである。また、警報装置５に対しては、ブザーの鳴動開始を指示する信号、再生対象となる合成音声信号等である。警報に関する情報についても、特にこれらに限定されるものではない。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、従来の暗視撮像装置に装着してあるレンズのＦ値の最大値である１．０より大きい値、例えばＦ値を１．４乃至１．６近傍に設定することにより、従来の撮像装置よりもレンズの口径を小さくすることができ、レンズの枚数も従来の撮像装置より減少することができる。したがって、レンズのコストを低減することができ、安価な暗視用撮像装置を提供することが可能となる。
【００３８】
また、高価であり、加工が困難であるＧｅ（ゲルマニウム）をレンズの材質に用いる場合と比べて、硫化亜鉛（ＺｎＳ）は調達費用が安価であり、焼結により量産することができることから、撮像装置の製造コストをより低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置を取り付けた状態を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置のビデオカメラ１の構成を示す模式図である。
【図３】Ｆ値を１．４に設定した視野角１５度のレンズ２枚を用いて、実験的に透過光の周波数とコントラストとの関係を求めた場合の結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置の画像処理装置３の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る車両用暗視撮像装置の画像処理装置３の画像処理部３３の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１、２  ビデオカメラ（撮像装置）
３  画像処理装置
４  表示装置
５  警報装置
１１  対物レンズ
１２  集光レンズ
１３  撮像素子
１４  信号処理部
１８  回折光学素子
３１  通信インタフェース部
３２  画像メモリ
３３  画像処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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