(57)【要約】      （修正有）【課題】対象物を暗視装置で観察する場合、観察する対象物が動く対象物か静止した対象物かを問わず、異なる距離にある対象物に対してピンボケの少ない画像取得が自動的に得ることができる暗視装置を提供する。【解決手段】対象物の像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像、画像を表示する一対の表示部Ｄと、合焦用の距離を算出する測距手段と、該測距手段により算出された前記距離を用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動する焦点調節計算手段と、位相差検出装置を備えてなる暗視装置。【選択図】図１
2019008004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
測距手段２０が、下記（１−１）式により、前記合焦用の距離ＬＦを算出した後に、焦点調節計算手段３０が、算出した距離ＬＦを（１−２）式に代入して、光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動することを特徴とする請求項１に記載された暗視装置１００。
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘｃ＝１／ｆ……（１−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
【請求項２】
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、算出された距離ＬＦを用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項１に記載された暗視装置１００。
【請求項３】
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する位相差検出装置ＤＵと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
位相差検出装置ＤＵが、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）として、変位Δｘを変化させて、抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出し、それを、位相差Δｘｊとし、上記算出手順をｊ＝１〜Ｎについて繰り返して、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
測距手段２０が、算出した位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出すると共に、（１−１）式により、過焦点距離ＬＦを算出した後、ｙ＝Δ×ｊと距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータから
焦点調節計算手段３０が、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬＦを算出すると共に、（３−１）式、（３−２）式、（４−１）式、（４−２）式を連立させて、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを特徴とする暗視装置１００。
ここに、画像Ｇ１、画像Ｇ２ｊ：共に画素数がＭ×Ｎの画像
Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２）式
ここに、Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（ｃｍ）
Δｘ：ｘ方向変位（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘＬＦ＝１／ｆ……（３−１）式
１／Ｌ１＋１／ｘＬ１＝１／ｆ……（３−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｙＬＦ：過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のｙの値
ｘＬＦ：ｙ＝ｙＬＦにおける合焦位置（ｃｍ）
Ｌ１：ｙ＝Δにおける合焦距離（ｃｍ）
ｘＬ１：ｙ＝Δにおける合焦位置（ｃｍ）
θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｘＬ１−ｘＬＦ）／Δｈ……（４−１）式
ｘｃ＝  ｘＬ１−Δｒ×ｓｉｎ（θ）……（４−２）式
θ：煽り角（ｒａｄ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
Δｈ：ｙ＝ｙＬＦ軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
Δｒ：光軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
【請求項４】
線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出するに際して、線画像ｇ１ｊの中央部分から抽出画像ｇ１’を抽出することを特徴とする請求項３に記載された暗視装置１００。
【請求項５】
抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出するとは、
抽出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）、抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）として、（５）式を最小にする変位Δｘを算出することを特徴とする請求項３〜４の何れかに記載された暗視装置１００。
ＣＲＶ（Δｘ）＝δ（１）＋δ（２）＋…＋δ（ｍ）……（５）式
ここに、ＣＲＶ（Δｘ）：変位Δｘに対する画像評価関数
δ（ｉ）＝差分画像ΔＧ１２の画素値。｜ｇ１’（ｉ）−ｇ２’  （Δｘ）（ｉ）｜と表せる。
ｉ：自然数であって、ｉ＝１〜ｍ
ｍ：自然数であって、抽出画像ｇ１’、抽出画像ｇ２’（Δｘ）の画素数
【請求項６】
自転車に乗っている者、又は、歩行する者が、闇夜でも、暗視装置を手に持たなくても、ヘッドアップディスプレーに表示させることができることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載された暗視装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車運転用等の暗視装置（双眼鏡タイプの暗視装置）は、赤外線を用いたパッシブタイプ、アクティブタイプにしろ、自転車等を運転しているために、手動で動く対象物を追って暗視装置の焦点を合わせることは困難であり、また、夜間等の場合対象物が見えないために、異なる距離にある目標物体に対してピンボケの少ない取得画像を自動的に得ることができる暗視装置を提供することが求められている。
自転車運転用等の暗視装置に用いられる画像は、手前は距離が近い対象物（道路）が見え、遠方は、距離が近い目標物体（道路）が見える中で、手前から遠方の全体に対して極力焦点の合った画像を暗視装置から得られるようにする必要がある。
【発明の開示】
【０００３】
発明者は、かかる従来技術の欠点に鑑み鋭意研究した結果、本願発明を完成させた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
本願発明に係る暗視装置について、ＦＩ、キーワード検索を行ったところ、本件発明（請求項１〜５に記載された発明）に近い発明等記載文献は、発見されませんでしたので、特許文献の記載は省略する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
○本発明が解決しようとする第１課題
本発明が解決しようとする第１課題は、
対象物を暗視装置で観察する場合、観察する対象物が動く対象物か静止した対象物かを問わず、異なる距離にある対象物に対してピンボケの少ない画像を自動的に取得することができる暗視装置を提供することである。
○本発明が解決しようとする第２課題
本発明が解決しようとする第２課題は、
対象物が動く対象物であるか静止した対象物であるかに関わらず、手前は距離が近い目標物体（道路）が見え、遠方は、距離が遠い目標物体（道路）が見える画像に対して、ピンボケの少ない画像を自動的に取得することができる暗視装置を提供することである。
○本発明が解決しようとする第３課題
本発明が解決しようとする第３課題は、
暗視装置を手に持たなくても、ヘッドアップディスプレーに表示させることができる暗視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するための手段は、本願の［特許請求の範囲］の各請求項に記載の発明である。
特許請求の範囲、明細書、図面等の用語の解釈上の疑義を解消すべく、以下用語の説明を行うこととする。
＜用語の説明＞
○画像Ｇ１、Ｇ２とは、一対の撮像素子ＩＳによりそれぞれ取得された画像又は画像データをいう。
画像Ｇ１、画像Ｇ２は、共に画素数がＭ×Ｎの画像Ｇであり、Ｍ×Ｎの画像Ｇは、行列Ｇであらわされ、
画像Ｇの成分、すなわち、行列Ｇの成分は、ｇ（ｉ，ｊ）＝ｇｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で表される。
ここに、Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｘ、ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
さらに、画像Ｇ（画像Ｇ１、画像Ｇ２）のｘ、ｙ成分を（ｘ，ｙ）で表す。
画像Ｇのｘ、ｙ成分（ｘ，ｙ）＝（ｉ×Δ，ｊ×Δ）…（０−１）式
が成立する。
ｘは、０〜Ｍ×Δ、ｙは、０〜Ｎ×Δの範囲の値をとる。
画像Ｇ１、画像Ｇ２を直接表示する場合は、画像Ｇ１、画像Ｇ２の成分は、ｇ１（ｉ，ｊ）＝ｇ１ｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）、ｇ２（ｉ，ｊ）＝ｇ２ｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で表される。
ここに、Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｘ、ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
さらに、画像Ｇ１、画像Ｇ２のｘ、ｙ成分を（ｘ，ｙ）で表す。
画像Ｇ１、画像Ｇ２のｘ、ｙ成分（ｘ，ｙ）＝（ｉ×Δ，ｊ×Δ）…（０−１）式
が成立する(画像Ｇの場合と同じ式が成立する。)。
ｘは、０〜Ｍ×Δ、ｙは、０〜Ｎ×Δの範囲の値をとる。
○暗視装置１００とは、夜間や暗所でも視界を確保するための装置をいい、本願発明に係る暗視装置１００とは、一対の対物レンズと一対のイメージインテンシファイヤＩＩと一対の撮像素子ＩＳと一対の表示部Ｄ等から構成される装置をいう。
○対象物Ｏｊｔとは、本願発明に係る暗視装置１００で観る対象物をいう。
対象物Ｏｊｔは、観察者の前方の道路及び道路に存在する自動車等、及び、道路の両脇に存在する建物等を含むものとする。
対象物Ｏｊｔは、観察者が動くことを前提にしているので対象物Ｏｊｔが動く、動かないに関係なく、時間ｔが経過するとその輪郭、重心が変化する対象物であるので、動く対象物である。
動く対象物Ｏｊｔとは、時間ｔが経過するとその輪郭、重心が変化する対象物をいう。
○撮像素子ＩＳとは、半導体製造技術を用いて集積回路化された光電変換素子、すなわち半導体のイメージセンサをいう。材料や素子、電荷の転送方式など撮像素子の構成による分類と、走査方式や用途など、応用方法による分類ができる。
本発明において、撮像素子ＩＳとは、一対の撮像素子ＩＳが、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像（イメージインテンシファイヤＩＩの出口面に結像される）を撮像することにより、画像Ｇ１、画像Ｇ２を取得する半導体のイメージセンサ（半導体製造技術を用いて集積回路化された光電変換素子）をいう。
○結像光学系１０とは、一対の撮像素子ＩＳに対象物Ｏｊｔの像を、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像する（一対の）結像光学系をいう。
［システムコントローラー９９関連装置等］
○システムコントローラー９９とは、本発明に係る暗視装置１００の情報処理を行って制御演算を行うマイクロコンピューターである。
システムコントローラー９９は、画像受信手段ＧＲ、測距手段２０、焦点調節計算手段３０、演算部ＣＵ、メモリー部ＭＹ、画像表示手段ｇＤ、画像記録手段ｇＭ、バスＢｕｓから構成される（図６）。
システムコントローラー９９は、撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、Ｇ２をデジタル画像情報として受信し、画像処理をすることにより、光軸の合焦位置ｘｃ、煽り角θを算出し、イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動するための制御演算を行うマイクロコンピューターである。
○合焦用の距離ＬＦ（単に、距離ＬＦともいう。）とは、焦点を合わせようとする対象物Ｏｊｔからフォーカスレンズまでの距離をいう。
距離ＬＦを過焦点距離にある対象物Ｏｊｔに合焦すれば、無限遠の距離から過焦点距離の半分の距離にある対象物Ｏｊｔが焦点が合った状態で撮像することができる。
○測距手段２０とは、合焦用の距離ＬＦ、合焦用の距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する手段をいう。
具体的には、２つの方式がある。
（１）方式１:（１）式により、合焦用の距離ＬＦを算出する。
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
（２）方式２:以下により、合焦用の距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する。
位相差検出装置ＤＵが、算出したΔｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する。
ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２）式
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）
Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（ｃｍ）
Δｘ：ｘ方向変位（ｃｍ）
○焦点調節計算手段３０とは、測距手段２０により算出された距離ＬＦ、又は、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるために、自動フォーカスレンズを所定位置に駆動するために必要な、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃの位置情報を算出する手段をいう。
方式１の測距手段２０によって、距離ＬＦが算出されたならば、光軸における合焦位置ｘｃは算出することができる。焦点が合ったイメージインテンシファイヤＩＩの光軸における合焦位置ｘｃが算出されれば、イメージインテンシファイヤＩＩの駆動は容易に行われ、当該イメージインテンシファイヤＩＩの光軸における合焦位置ｘｃ（ただし、この場合、イメージインテンシファイヤＩＩの煽り角θ＝０である。）の情報をイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤに与えて送信し、自動的に焦点合わせを行う。
方式２の測距手段２０によって、ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）が算出されたならば、イメージインテンシファイヤＩＩの煽り角θ、光軸における合焦位置ｘｃは算出することができる。焦点が合ったイメージインテンシファイヤＩＩの煽り角θ、光軸における合焦位置ｘｃが算出されれば、イメージインテンシファイヤＩＩの駆動は容易に行われ、当該イメージインテンシファイヤＩＩの煽り角θ、光軸における合焦位置ｘｃの情報をイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤにあたえて送信し、自動的に焦点合わせを行う。
○演算部ＣＵとは、測距手段２０、焦点調節計算手段３０が行う演算以外の演算を行う部分である。
メモリー部ＭＹとは、システムコントローラー９９の内部に設けられた画像情報Ｇ１、Ｇ２等及びその他必要な情報を記憶する部分をいう。
○画像表示手段ｇＤとは、表示部Ｄに表示するために、画像情報Ｇ１、画像情報Ｇ２を、画像処理した後、表示部Ｄへ送信する手段である。
○画像記録手段ｇＭとは、録画装置ＭＵに記憶するために、画像情報Ｇ１、画像情報Ｇ２を、画像処理した後、録画装置ＭＵへ送信する手段である。
○バスＢｕｓとは、システムコントローラー９９の内部の画像受信手段ＧＲ、測距手段２０、焦点調節計算手段３０、画像表示手段ｇＤ、画像記録手段ｇＭ、演算部ＣＵの相互間を接続するために設けられる共通の通信路をいう。
［システムコントローラー９９の外部にある装置等］
○イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤとは、測距手段２０によって算出された距離ＬＦに基づき、煽り角θ、光軸における合焦位置ｘｃの情報を焦点調節計算手段３０から受信し、イメージインテンシファイヤＩＩの光軸と入口面との交点が、光軸における合焦位置ｘｃと一致するように、かつ、イメージインテンシファイヤＩＩの煽り角を算出した煽り角θと一致するよう駆動する装置である。イメージインテンシファイヤＩＩの光軸と入口面との交点が、光軸における合焦位置ｘｃと一致するようにするのは、ｘ方向位置決めのためのスライド機構５２によって行い、イメージインテンシファイヤＩＩの煽り角を算出した煽り角θと一致するようにするのは、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を煽り角θだけ傾けるためのモータＭ１によって行う。
○表示部Ｄとは、撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、Ｇ２を表示するための一対の表示部をいう。
○録画装置ＭＵとは、一対の撮像素子ＩＳにより取得された２つの画像Ｇ１、Ｇ２を主として記録するための装置をいう。
●イメージインテンシファイヤＩＩとは、微弱な光等がつくる像の強度を増幅する装置をいう。
本発明においては、イメージインテンシファイヤＩＩとは、増幅すべき像を光電面（イメージインテンシファイヤＩＩの入口面）につくり，光電面から放出される光電子を加速し，電子レンズで蛍光面に結像させる装置をいう。
そして、蛍光面に結像させた像を、一対の撮像素子ＩＳにより、光電変換することにより、画像Ｇ１、Ｇ２を取得する。
●焦点調節計算手段３０とは、測距手段２０により算出された距離ＬＦ、又は、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるために、自動フォーカスレンズを所定位置に駆動するために必要な、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃの位置情報を算出する手段をいう。
●位相差検出装置ＤＵとは、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）として、変位Δｘを変化させて、抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出し、それを、Δｘｊとし、上記算出手順をｊ＝１〜Ｎについて繰り返して、Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出した後に、過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊのｙの値ｙＬＦを算出すると共に、
（３−１）式、（３−２）式、（４−１）式、（４−２）式を連立させて、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃを算出する装置をいう。
●過焦点距離ＬＦとは、カメラなどのレンズで、ある距離ＬＦに焦点を合わせたとき、その後方が無限遠までぼけない画像が得られる距離ＬＦをいう。
ＬＦ＝＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（６）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
・許容錯乱円径ｄとは、物体面上の点を撮影したときに、像面上では点として結像し、像面から前後に外れると円として結像する。この円のことを錯乱円といい、ピントが合っているとみなされる最大の円径を許容錯乱円径（ｃｍ）という。
具体的には、許容錯乱円径としては、例えば、撮像素子の画素の大きさ（＝画素ピッチ）が用いられ、３μｍ＝４×１０−４（ｃｍ）が与えられる。
・Ｆ値とは、カメラなどのレンズの焦点距離を有効口径で割った値をいう。Ｆ／２．０などと表記する。一般に、カメラのレンズには光線の量を調節する絞りがあり、その絞りの値を指す。絞り値ともいう。
●被写界深度とは、写真の焦点が合っているように見える被写体側の距離の範囲のこと。写真用レンズにおいては、ある一つの設定で厳密な意味でピントが合っている場所は、一つの平面上にしかないが、一定の許容量を認めることでその前後にも十分にはっきりと像を結んでいるといえる範囲がある。その範囲のことを被写界深度と呼んでいる。
右の二つの写真を比較してみた場合、上の写真では近くのバラにも遠くの洋館にも焦点が合っているように見え、焦点が合っている範囲が手前から奥へと広い。このような状態を「被写界深度が深い」または「パンフォーカス」という。
●被写界深度とは、被写体の前後にあるピントの合っている範囲をいう。
●被写界深度の手前側を「前方被写界深度」、奥側を「後方被写界深度」という。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
＜符号の説明＞
ｘｙ座標系：画像Ｇの水平右方向をｘ方向、垂直上方向をｙ方向とする座標系
ｉ：画像Ｇの第ｉ列を表す数
ｊ：画像Ｇの第ｊ行を表す数
（ｉ，ｊ）：画像Ｇの画素の位置を定める、第ｉ列を表す数と第ｊ行を表す数の対
（ｘ，ｙ）：画像Ｇ１、画像Ｇ２のｘｙ座標系の位置を表すｘ、ｙ成分
画像Ｇ１、Ｇ２とは、一対の撮像素子ＩＳによりそれぞれ取得された画像又は画像データをいう。
行列Ｇ：画像Ｇを画素の行列で表したもので、画像と同義である。画素数がＭ×Ｎの画像Ｇであり、Ｍ×Ｎの画像Ｇは、Ｍ×Ｎの行列Ｇであらわされ、
行列Ｇの成分は、Ｇ（ｉ，ｊ）＝ｇｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で表される。
ここに、Ｍ：ｘ方向の画素数、すなわち、画像Ｇの列数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数、すなわち、画像Ｇの行数（自然数）
Δ：ｘ、ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
さらに、画像Ｇ（画像Ｇ１、画像Ｇ２）の位置を表すｘ、ｙ成分を（ｘ，ｙ）で表す。
画像Ｇのｘ、ｙ成分（ｘ，ｙ）＝（ｉ×Δ，ｊ×Δ）…（０−１）式
が成立する。
ｘは、０〜Ｍ×Δ、ｙは、０〜Ｎ×Δの範囲の値をとる。
●画像Ｇと画像Ｇ１と画像Ｇ２との関係
画像Ｇ１、画像Ｇ１は、共に画素数がＭ×Ｎの画像Ｇであり、Ｍ×Ｎの画像Ｇは、Ｍ×Ｎの行列Ｇとして表される。
すなわち、画像Ｇ１、画像Ｇ２を画像Ｇとして、画像Ｇの成分は、ｇ（ｉ，ｊ）＝ｇｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で表される。
画像Ｇではなく、画像Ｇ１、画像Ｇ２で表現する場合は、
画像Ｇ１の成分は、ｇ１（ｉ，ｊ）＝ｇ１ｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で表される。
画像Ｇ２の成分は、ｇ２（ｉ，ｊ）＝ｇ２ｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で表される。
●（１−１）式関係
ＬＦ：合焦用の距離（ｃｍ）
ここに、（１−１）式の右辺は、過焦点距離を与える式である。
ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、単に焦点距離ともいう。
ＦＮｏ：Ｆ値（無次元）
ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
●（１−２）式関係
ＬＦ：合焦用の距離（ｃｍ）、すなわち、（１−１）式により算出した過焦点距離（ｃｍ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
●（２）式関係
Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
ＬＦｊ：ｙ＝ｊ×Δにおける距離（ｃｍ）
ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、単に焦点距離ともいう。
Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（間隔）（ｃｍ）
Δｘｊ：ｙ＝ｊ×Δにおける位相差（ｃｍ）
●（３−１）式、（３−２）式関係
ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｙＬＦ：過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のｙの値
ｘＬＦ：ｙ＝ｙＬＦにおける合焦位置（ｃｍ）
Ｌ１：ｙ＝Δにおける合焦距離（ｃｍ）
ｘＬ１：ｙ＝Δにおける合焦位置（ｃｍ）
●（４−１）式、（４−２）式関係
θ：煽り角（ｒａｄ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
Δｈ：ｙ＝ｙＬＦ軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
Δｒ：光軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
ここに、光軸とは、対象物Ｏｊｔとフォーカスレンズの中心を結ぶ直線をいう。
ｙ＝ｙＬＦ軸とは、ｘｙ座標において、ｙ＝ｙＬＦで表される水平軸をいう。
ｙ＝Δ軸とは、ｘｙ座標において、ｙ＝Δで表される水平軸をいう。
＜数式の説明＞
●（１−１）式について
（１−１）式の右辺は、過焦点距離を算出する式である。合焦用の距離ＬＤを過焦点距離とすることを示すのが（１−１）式である。
●（１−２）式について
（１−２）式は、凸レンズの場合のレンズの公式である（図１１）。
対象物Ｏｊｔとフォーカスレンズ間の距離ＬＦから、結像位置、すなわち、光軸におけるｘｃを計算により、算出することができる。
ここに、光軸におけるｘｃとは、後軸上において、フォーカスレンズと結像位置までの距離がｘｃにある位置をいう。
●（２）式について
対象物Ｏｊｔを観察した場合において、左右の画像Ｇ１、Ｇ２の位相差Δｘｊが算出されると、算出された位相差Δｘｊを（２）式の右辺に代入すると、対象物Ｏｊｔとフォーカスレンズ間の距離ＬＦが計算により求まる（図１１）。
線画像ｇ１ｊ（ｉ＝０〜Ｍ）とは、画像Ｇ１の第ｊ番目の行（ベクトル）を表す。すなわち、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像をいう（図４）。
位相差Δｘｊとは、画像Ｇ１の第ｊ行（ベクトル）、画像Ｇ２の第ｊ行（ベクトル）の位相差をいう。
抽出画像ｇ１’とは、  線画像ｇ１ｊ（ｉ＝０〜Ｍ）から抽出した線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｊ１〜ｊ２）をいう。抽出画像ｇ１’は、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝１〜Ｍ）の部分集合となっている（図４）。
ここに、０≦ｊ１、ｊ１≦ｊ２、ｊ２≦Ｍ
抽出画像ｇ１’（Δｘ）とは、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像をいう（図４）。
ここに、Δｘ＝Δｎ×Δ…（ａ）式
Δｎは、自然数である。
抽出画像ｇ２’（Δｘ）とは、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ〜ｊ２＋Δｎ）をいう（図４）。
●（３−１）式、（３−２）式について
（３−１）式、（３−２）式は、ともに、凸レンズの場合のレンズの公式である（図１１）。
対象物Ｏｊｔとフォーカスレンズ間の距離ＬＦ、Ｌ１から、結像位置、すなわち、合焦位置ｘＬＦ、ｘＬ１を計算により、算出することができる。
ここに、合焦位置ｘＬＦ、ｘＬ１とは、フォーカスレンズと結像位置までの距離がｘＬＦ、ｘＬ１にある位置をいう。
●（４−１）式、（４−２）式について
（３−１）式、（３−２）式から、合焦位置ｘＬＦ、ｘＬ１を計算により、算出することができれば、（４−１）式から、煽り角θを算出することができ、（４−２）式から、光軸における合焦位置ｘｃを算出することができる。
煽り角θ、光軸における合焦位置ｘｃが算出されれば、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することが可能となる。
ここに、合焦位置ｘｃは、フォーカスレンズと結像位置までの距離がｘｃにある位置をいう。
（４−１）式、（４−２）式について、具体的に説明する。
前記結像光学系１０の光軸に対して、イメージインテンシファイヤＩＩの中心軸が煽り角θだけ傾いた状態を考えることとする（図５、図８、図１５）。
過焦点距離ＬＦの対象物Ｏｊｔに完全に焦点が合っているのは、ｙ＝ｙＬＦの線画像のみであり、ｙ＝ｙＬＦのイメージインテンシファイヤＩＩの入口面の点ＰＬＦの周りに煽り角θだけ傾けた場合の図が図８（Ａ）図である。
そして、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、画像Ｇ２に基づいて、（４−１）式、（４−１）式を数値計算する。
撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２とイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、画像Ｇ２は合同であるので、撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２により、４−１）式、（４−１）式を数値計算する。
なお、表示部Ｄにより表示された画像Ｇ１、画像Ｇ２に基づいて数値計算する場合は、縮小して、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２に変換する必要が有る。縮小する画像処理は、比例計算だけであるので容易である。
図１５は、図８に記載の三角形ＯＯ’ＰＬＦ、三角形Ｐ１Ｐ１’ＰＬＦを拡大し、（４−１）式、（４−１）式を導き出すための拡大図である。
図１５に記載された三角形Ｐ１Ｐ１‘ＰＬＦにおいて、
長さＰ１’Ｐ１＝ｘＬＦ−ｘＬ１
長さＰ１ＰＬＦ＝Δｈ
ｓｉｎ（θ）＝（ｘＬＦ−ｘＬ１）／Δｒｔ
が成立し、
θ  ＝ａｒｃｓｉｎ（（ｘＬＦ−ｘＬ１）／Δｒ…（４−１）式
を得る。
図１５に記載された三角形ＯＯ‘ＰＬＦにおいて、
長さＯ‘Ｏ＝ｘＬＦ−ｘｃ
長さＯ‘ＰＬＦ＝Δｒ
ｓｉｎ（θ）＝（ｘＬＦ−ｘｃ）／Δｒ
が成立し、
ｘｃ＝ｘＬＦ−Δｒ×ｓｉｎ（θ）…（４−２）式
を得る。
●（５）式について
・抽出出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）について
前述したように、抽出画像ｇ１’とは、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝０〜Ｍ）から抽出した線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１〜ｉ２）をいう。抽出画像ｇ１’は、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１〜ｉ２）の部分集合となっている。
ここに、０≦ｉ１、ｉ１≦ｉ２、ｉ２≦Ｍ
抽出出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）は、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１〜ｉ２）はベクトルであるので、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１〜ｉ２）をベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）で定義し直したものである。
・抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）について
前述したように、抽出画像ｇ２’（Δｘ）とは、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ〜ｊ２＋Δｎ）をいう。
ここに、Δｘ＝Δｎ×Δ…（ａ）式
Δｎは、自然数である。
抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）は、線画像ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ〜ｊ２＋Δｎ）はベクトルであるので、線画像ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ〜ｊ２＋Δｎ）をベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）で定義し直したものである。
＜画像Ｇ１、Ｇ２の説明＞
画像Ｇ１、Ｇ２は共に、ｘｙ座標で表され、ｘ＝ｉ×Δ、ｊ＝ｊ×Δで表現される。また画像Ｇ１、Ｇ２は、Ｍ列×Ｎ行の行列表示ｇ１（ｉ，ｊ）、ｇ２（ｉ，ｊ）、あるいは、ｇ１ｉｊ、ｇ２ｉｊと表現される。
画像Ｇ１、Ｇ２の第ｊ行（ｘ方向の線画像）は、ｇ１ｊ（１、２…、Ｍ）、あるいは、ｇ１ｊ（ｉ＝１〜Ｍ）と表現される。
ここに、Δ：ｘ方向の画素の間隔（ｃｍ）、及び、ｙ方向の画素の間隔（ｃｍ）
ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ
Ｍ、Ｎは、ｘ方向の画素数、ｙ方向の画素数である。
＜（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出した後に、過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊのｙの値ｙＬＦを算出する方法＞
ｙ＝ｊ×Δに対する距離ＬＦｊの値は算出されている（ｊ＝１〜Ｎ）。過焦点距離ＬＦも算出されている。
ｘ方向に距離Ｌを採れば、ｙ＝ｊ×Δに対する距離ＬＦｊの値は、離散値として飛び飛びにプロットされる。ｙ＝ｊ×Δに対する距離ＬＦｊの値の最尤曲線を求めることができ、最優曲線の値が焦点距離ＬＦに等しくなるようなｙの値が距離ＬＦｊのｙの値ｙＬＦとして算出される。
＜ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２−１）式の導出方法＞
Δｘｊのサフィックスｊは、ｙ＝ｊ×Δの場合の位相差Δｘの意味合いであるので、位相差Δｘ＝Δｘｊとして、求まったＬＦ＝ＬＦｊとして、
ＬＦ＝ｆ×Ｂ／Δｘ……（２）式
とし、（２）を導出しても、一般性を失うことはない。
［図２］において、
距離ＬＤ≫焦点距離とすれば、フォーカスレンズから焦点距離ｆの位置に結像する。
上下２つのグレー色の三角形が相似であることより、
Ｂ１／ＬＦ＝Δｘ１／ｆ…（２−１）式
Ｂ２／ＬＦ＝Δｘ２／ｆ…（２−２）式
の関係式が得られる。（２−１）式＋（２−２）式とすれば、
（Ｂ１＋Ｂ２）／ＬＦ＝Ｂ／ＬＦ＝（Δｘ１＋Δｘ２）／ｆ＝Δｘ／ｆ  
すなわち、
ＬＦ＝ｆ×Ｂ／Δｘ…（２）式
が導出された。
＜［図４］の説明について＞
画像 Ｇ１のｊ行、すなわち、線画像ｇ１ｊ＝線画像ｇ１ｊ（ｉ＝１〜Ｍ）＝線画像ｇ１ｊ（１、２、…、Ｍ）が、線画像ｇ１ｊとして図示されている。
線画像ｇ１ｊから抽出した線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１〜ｉ２）＝ｇ１ｊ（ｉ１、ｉ１＋１、…、ｉ２）が、抽出画像ｇ１’として図示されている。
抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）、すなわち、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１＋Δｎ〜ｉ２＋Δｎ）  ＝ｇ１ｊ（ｉ１＋Δｎ、ｉ１＋Δｎ＋１、…、ｉ２＋Δｎ）が、画像ｇ１’（Δｘ）として、図示されている。
ここに、変位Δｘ＝Δｎ×Δ…（ａ）式
Δｎは、自然数である。
抽出画像ｇ１’は、線画像ｇ１ｊ（ｉ＝ｉ１〜ｉ２）であるが、ベクトルであるので、抽出画像ｇ１’のベクトル成分を（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）として表すことができる。
ここに、ｘ１１＝ｇ１ｊ（ｉ１）、  ｘ１２＝ｇ１ｊ（ｉ１＋１）、…、ｘ１ｍ＝Ｇ１ｊ（ｉ２）
ｍ＝ｉ２−ｉ１＋１
抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける抽出画像ｇ２’（Δｘ）は、すなわち、ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ〜ｊ２＋Δｎ）＝ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ、ｊ１＋Δｎ、…ｊ２＋Δｎ）は、ｇ２’（Δｘ）として、図示されている。
抽出画像ｇ２’（Δｘ）は、＝ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ、ｊ１＋Δｎ、…ｊ２＋Δｎ）であるが、ベクトルであるので、抽出画像ｇ１’のベクトル成分を（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）として表すことができる。
ここに、ｘ２１＝＝ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ）、  ｘ２２＝＝ｇ２ｊ（ｉ＝ｊ１＋Δｎ＋１、…、ｘ２ｍ＝ｇ２ｊ（ｉ２＋Δｎ）
ｍ＝ｉ２−ｉ１＋１
課題を解決するための手段は、本願の特許請求の範囲の各請求項に記載の発明であり、その具体的な解決手段は、以下の通りである。
○第１の発明（請求項１に記載の発明）
上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に記載の発明）は、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
測距手段２０が、下記（１−１）式により、前記合焦用の距離ＬＦを算出した後に、焦点調節計算手段３０が、算出した距離ＬＦを（１−２）式に代入して、光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動することを特徴とする請求項１に記載された暗視装置１００である。
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘｃ＝１／ｆ……（１−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
○第２の発明（請求項２に記載の発明）
上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に記載の発明）は、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、算出された距離ＬＦを用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項１に記載された暗視装置１００である。
○第３の発明（請求項３に記載の発明）
上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に記載の発明）は、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する位相差検出装置ＤＵと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
位相差検出装置ＤＵが、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）として、変位Δｘを変化させて、抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出し、それを、位相差Δｘｊとし、上記算出手順をｊ＝１〜Ｎについて繰り返して、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
測距手段２０が、算出した位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出すると共に、（１−１）式により、過焦点距離ＬＦを算出した後、
焦点調節計算手段３０が、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬを算出すると共に、（３−１）式、（３−２）式、（４−１）式、（４−２）式を連立させて、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを特徴とする暗視装置１００。
ここに、画像Ｇ１、画像Ｇ２ｊ：共に画素数がＭ×Ｎの画像
Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２）式
ここに、Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（ｃｍ）
Δｘ：ｘ方向変位（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘＬＦ＝１／ｆ……（３−１）式
１／Ｌ１＋１／ｘＬ１＝１／ｆ……（３−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｙＬＦ：過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のｙの値
ｘＬＦ：ｙ＝ｙＬＦにおける合焦位置（ｃｍ）
Ｌ１：ｙ＝Δにおける合焦距離（ｃｍ）
ｘＬ１：ｙ＝Δにおける合焦位置（ｃｍ）
θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｘＬ１−ｘＬＦ）／Δｈ……（４−１）式
ｘｃ＝  ｘＬ１−Δｒ×ｓｉｎ（θ）……（４−２）式
θ：煽り角（ｒａｄ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
Δｈ：ｙ＝ｙＬＦ軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
Δｒ：光軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
○第４の発明（請求項４に記載の発明）
上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に記載の発明）は、
線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出するに際して、線画像ｇ１ｊの中央部分から抽出画像ｇ１’を抽出することを特徴とする請求項３に記載された暗視装置１００である。
○第５の発明（請求項５に記載の発明）
上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に記載の発明）は、
抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出するとは、
抽出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）、抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）として、（５）式を最小にする変位Δｘを算出することを特徴とする請求項３〜４の何れかに記載された暗視装置１００である。
ＣＲＶ（Δｘ）＝δ（１）＋δ（２）＋…＋δ（ｍ）……（５）式
ここに、ＣＲＶ（Δｘ）：変位Δｘに対する画像評価関数
δ（ｉ）＝差分画像ΔＧ１２の画素値。｜ｇ１’（ｉ）−ｇ２’（Δｘ）（ｉ）｜と表せる。
ｉ：自然数であって、ｉ＝１〜ｍ
ｍ：自然数であって、抽出画像ｇ１’、抽出画像ｇ２’（Δｘ）の画素数
○第６の発明（請求項６に記載の発明）
上記の課題を解決するための第６の発明（請求項６に記載の発明）は、
自転車に乗っている者、又は、歩行する者が、闇夜でも、暗視装置を手に持たなくても、ヘッドアップディスプレーに表示させることができることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載された暗視装置１００である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る、暗視装置１００は、上記のような特徴的構成要件から構成され、特徴的構成要件に応じた、以下のような本願発明特有の効果を奏する。
また、上記の各発明に応じた、上記のような特徴的構成要件から構成された暗視装置１００によれば、本願発明の課題を十分解消することができた。
○第１の発明の効果
第１の発明によれば、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
測距手段２０が、下記（１−１）式により、前記合焦用の距離ＬＦを算出した後に、焦点調節計算手段３０が、算出した距離ＬＦを（１−２）式に代入して、光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘｃ＝１／ｆ……（１−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
○第２の発明の効果
第２の発明によれば、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、算出された距離ＬＦを用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに傾けるようにフォーカスレンズを駆動することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
○第３の発明の効果
第３の発明によれば、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する位相差検出装置ＤＵと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
位相差検出装置ＤＵが、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）として、変位Δｘを変化させて、抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出し、それを、位相差Δｘｊとし、上記算出手順をｊ＝１〜Ｎについて繰り返して、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
測距手段２０が、算出した位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出すると共に、（１−１）式により、過焦点距離ＬＦを算出した後、
焦点調節計算手段３０が、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬを算出すると共に、（３−１）式、（３−２）式、（４−１）式、（４−２）式を連立させて、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
ここに、画像Ｇ１、画像Ｇ２ｊ：共に画素数がＭ×Ｎの画像
Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２）式
ここに、Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（ｃｍ）
Δｘ：ｘ方向変位（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘＬＦ＝１／ｆ……（３−１）式
１／Ｌ１＋１／ｘＬ１＝１／ｆ……（３−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｙＬＦ：過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のｙの値
ｘＬＦ：ｙ＝ｙＬＦにおける合焦位置（ｃｍ）
Ｌ１：ｙ＝Δにおける合焦距離（ｃｍ）
ｘＬ１：ｙ＝Δにおける合焦位置（ｃｍ）
θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｘＬ１−ｘＬＦ）／Δｈ……（４−１）式
ｘｃ＝  ｘＬ１−Δｒ×ｓｉｎ（θ）……（４−２）式
θ：煽り角（ｒａｄ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
Δｈ：ｙ＝ｙＬＦ軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
Δｒ：光軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
○第４の発明の効果
第４の発明によれば、
線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出するに際して、線画像ｇ１ｊの中央部分から抽出画像ｇ１’を抽出することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
○第５の発明の効果
第５の発明によれば、
抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出するとは、
抽出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）、抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）として、（５）式を最小にする変位Δｘを算出することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
ＣＲＶ（Δｘ）＝δ（１）＋δ（２）＋…＋δ（ｍ）……（５）式
ここに、ＣＲＶ（Δｘ）：変位Δｘに対する画像評価関数
δ（ｉ）＝差分画像ΔＧ１２の画素値。｜ｇ１’（ｉ）−ｇ２’  （Δｘ）（ｉ）｜と表せる。
ｉ：自然数であって、ｉ＝１〜ｍ
ｍ：自然数であって、抽出画像ｇ１’、抽出画像ｇ２’（Δｘ）の画素数
○第６の発明の効果
第６の発明によれば、
自転車に乗っている者、又は、歩行する者が、闇夜でも、暗視装置を手に持たなくても、ヘッドアップディスプレーに表示させることができることという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る、暗視装置１００に関する最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［図１］図１は、本願発明に係る暗視装置１００を表す模式図である。
［図２］図２は、測距手段２０における位相差Δｘｊを算出する方法を三角測量の原理に基づいて説明する図である。
［図３］図３は、画像Ｇ１、又は、画像Ｇ２の画像を例示した図である。道路の画像は、一点透視図により表現されることを示している。
［図４］図４は、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）とすることを示す図を表している。
［図５］図５は、本願発明に係るイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤの構成を表す図である。
［図６］図６は、本願発明に係る暗視装置１００のシステム構成図を表している。
［図７］図７は、位相差ΔＸは、画像評価関数ＣＲＶ（Δｘ）の近似曲線を最小とするｘ方向変位Δｘとして算出されることを示す図である。Δｘ２＝ｘ１＋ｊ×Δ（ｊ＝０、１、…）に対するＣＲＶ（Δｘ）の算出データを●でプロットしたものであり、近似曲線（最優曲線法で近似式は算出される。）を算出し、算出した近似曲線から近似曲線を最小とするｘ方向変位Δｘが求まり、求まった近似曲線を最小とするｘ方向変位Δｘが、位相差ΔＸである。
［図８］図８（Ａ）は、光軸の合焦位置ｘｃ、煽り角θを算出するためのフォーカスレンズとイメージインテンシファイヤＩＩの位置関係を表す模式図である。
図８（Ｂ）は、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２である。前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２と同じである。
なお、一対の表示部Ｄにより表示された画像Ｇ１、画像Ｇ２は拡大されているが、（４−１）式、（４−２）式において、画像Ｇ１、Ｇ２は、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２に基づいて数値計算するものとする。
表示部Ｄにより表示された画像Ｇ１、画像Ｇ２に基づいて数値計算する場合は、縮小して、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２に変換する必要が有る。縮小する画像処理は、比例計算だけであるので容易である。
［図９］図９は、本発明の第１の実施態様に関するフローチャート図である。
［図１０］図１０は、本発明の他の実施態様に関するフローチャート図である。
［図１１］図１１は、凸レンズの場合のレンズの公式を導出する方法を記載した図である。
［図１２］成分ｇｉｊとする画像Ｇの概念図を表し、画像Ｇの成分ｇｉｊは、画素の値を表し、ｘ＝ｉ×Δ、ｙ＝ｊ×Δは、ｘｙ座標系における画素の位置を表すことを説明している。
［図１３］図１３は、請求項２記載の本発明の効果を説明するための図であり、結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面（光軸と交わる点）に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを説明している。煽り角θ＝０の場合よりも、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面をθだけ下向きに傾けると、光軸より下方の入口面とフォーカスレンズの距離がｘＬＦより大きくなり、より広範囲に焦点を合わせることができることを示している。
［図１４］図１４は、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬＦを算出する方法を説明するための図である。
［図１５］図１５は、図８に記載の三角形ＯＯ’ＰＬＦ、三角形Ｐ１Ｐ１’ＰＬＦを拡大し、（４−１）式、（４−１）式を導き出すための拡大図である。
以下、本発明に係る、暗視装置１００について、図面を参照しながら説明する。
１１１１１＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
測距手段２０が、下記（１−１）式により、前記合焦用の距離ＬＦを算出した後に、焦点調節計算手段３０が、算出した距離ＬＦを（１−２）式に代入して、光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動することを特徴とする請求項１に記載された暗視装置１００が開示されている。
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘｃ＝１／ｆ……（１−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
○第１の発明の効果
第１の発明によれば、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
測距手段２０が、下記（１−１）式により、前記合焦用の距離ＬＦを算出した後に、焦点調節計算手段３０が、算出した距離ＬＦを（１−２）式に代入して、光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すること
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘｃ＝１／ｆ……（１−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
２２２２２＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
上記の暗視装置１００において、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、算出された距離ＬＦを用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項１に記載された暗視装置１００が開示されている。
○第２の発明の効果
第２の発明によれば、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、算出された距離ＬＦを用いて前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに傾けるようにフォーカスレンズを駆動することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
３３３３３＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
上記の暗視装置１００において、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する位相差検出装置ＤＵと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
位相差検出装置ＤＵが、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）として、変位Δｘを変化させて、抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出し、それを、位相差Δｘｊとし、上記算出手順をｊ＝１〜Ｎについて繰り返して、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
測距手段２０が、算出した位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出すると共に、（１−１）式により、過焦点距離ＬＦを算出した後、ｙ＝Δ×ｊと距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータから
焦点調節計算手段３０が、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬＦを算出すると共に、（３−１）式、（３−２）式、（４−１）式、（４−２）式を連立させて、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを特徴とする暗視装置１００が開示されている。
ここに、画像Ｇ１、画像Ｇ２ｊ：共に画素数がＭ×Ｎの画像
Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２）式
ここに、Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（ｃｍ）
Δｘ：ｘ方向変位（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘＬＦ＝１／ｆ……（３−１）式
１／Ｌ１＋１／ｘＬ１＝１／ｆ……（３−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｙＬＦ：過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のｙの値
ｘＬＦ：ｙ＝ｙＬＦにおける合焦位置（ｃｍ）
Ｌ１：ｙ＝Δにおける合焦距離（ｃｍ）
ｘＬ１：ｙ＝Δにおける合焦位置（ｃｍ）
θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｘＬ１−ｘＬＦ）／Δｈ……（４−１）式
ｘｃ＝  ｘＬ１−Δｒ×ｓｉｎ（θ）……（４−２）式
θ：煽り角（ｒａｄ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
Δｈ：ｙ＝ｙＬＦ軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
Δｒ：光軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
○第３の発明の効果
第３の発明によれば、
対象物Ｏｊｔの像を結像させる一対の結像光学系１０と、結像した光像を受光し電気的に増幅して表示する一対のイメージインテンシファイヤＩＩと、イメージインテンシファイヤＩＩの出力画像を撮像する一対の撮像素子ＩＳと、前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２を表示する一対の表示部Ｄと、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出する位相差検出装置ＤＵと、合焦用の距離ＬＦを算出する測距手段２０と、該測距手段２０により算出された前記距離ＬＦを用いて光軸の合焦位置ｘｃを算出する焦点調節計算手段３０と、前記結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにイメージインテンシファイヤＩＩを駆動するイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤを備えてなる暗視装置１００において、
位相差検出装置ＤＵが、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）として、変位Δｘを変化させて、抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出し、それを、位相差Δｘｊとし、上記算出手順をｊ＝１〜Ｎについて繰り返して、位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出し、
測距手段２０が、算出した位相差Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を（２）式に代入して、距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を算出すると共に、（１−１）式により、過焦点距離ＬＦを算出した後、
焦点調節計算手段３０が、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬを算出すると共に、（３−１）式、（３−２）式、（４−１）式、（４−２）式を連立させて、煽り角θ及び光軸の合焦位置ｘｃを算出した後、
イメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤが、前記結像光学系１０の焦点を前記イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に合わせるようにフォーカスレンズを光軸の合焦位置ｘｃに駆動すると共に、煽り角θを用いてイメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
ここに、画像Ｇ１、画像Ｇ２ｊ：共に画素数がＭ×Ｎの画像
Ｍ：ｘ方向の画素数（自然数）
Ｎ：ｙ方向の画素数（自然数）
Δ：ｙ方向の画素間隔（ｃｍ）
ＬＦ＝ｆ＊＊２／（ｄ×ＦＮｏ）……（１−１）式  
ここに、ｆ：結像光学系１０の焦点距離（ｃｍ）、ＦＮｏ：Ｆ値、ｄ：許容錯乱円径（ｃｍ）
ＬＦｊ＝ｆ×Ｂ／Δｘｊ（ｊ＝１〜Ｎ）……（２）式
ここに、Ｂ：２つの結像光学系１０の距離（ｃｍ）
Δｘ：ｘ方向変位（ｃｍ）
１／ＬＦ＋１／ｘＬＦ＝１／ｆ……（３−１）式
１／Ｌ１＋１／ｘＬ１＝１／ｆ……（３−２）式
ここに、ＬＦ：過焦点距離（ｃｍ）
ｙＬＦ：過焦点距離ＬＦに最も近似する距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のｙの値
ｘＬＦ：ｙ＝ｙＬＦにおける合焦位置（ｃｍ）
Ｌ１：ｙ＝Δにおける合焦距離（ｃｍ）
ｘＬ１：ｙ＝Δにおける合焦位置（ｃｍ）
θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｘＬ１−ｘＬＦ）／Δｈ……（４−１）式
ｘｃ＝  ｘＬ１−Δｒ×ｓｉｎ（θ）……（４−２）式
θ：煽り角（ｒａｄ）
ｘｃ：光軸における合焦位置（ｃｍ）
Δｈ：ｙ＝ｙＬＦ軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
Δｒ：光軸とｙ＝Δ軸との間隔（ｃｍ）
４４４４４＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
上記の暗視装置１００において、
線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出するに際して、線画像ｇ１ｊの中央部分から抽出画像ｇ１’を抽出することを特徴とする請求項３に記載された暗視装置１００が開示されている。
○第４の発明の効果
第４の発明によれば、
線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出するに際して、線画像ｇ１ｊの中央部分から抽出画像ｇ１’を抽出することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
５５５５５＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
上記の暗視装置１００において、
抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出するとは、
抽出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）、抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）として、（５）式を最小にする変位Δｘを算出することを特徴とする請求項３〜４の何れかに記載された暗視装置１００が開示されている。
ＣＲＶ（Δｘ）＝δ（１）＋δ（２）＋…＋δ（ｍ）……（５）式
ここに、ＣＲＶ（Δｘ）：変位Δｘに対する画像評価関数
δ（ｉ）＝差分画像ΔＧ１２の画素値。｜ｇ１’（ｉ）−ｇ２’  （Δｘ）（ｉ）｜と表せる。
ｉ：自然数であって、ｉ＝１〜ｍ
ｍ：自然数であって、抽出画像ｇ１’、抽出画像ｇ２’（Δｘ）の画素数
○第５の発明の効果
第５の発明によれば、
抽出画像ｇ１’が抽出画像ｇ２’（Δｘ）に最もよくマッチングする変位Δｘを算出するとは、
抽出画像ｇ１’のベクトル成分（ｘ１１、ｘ１２、…ｘ１ｍ）、抽出画像ｇ２’（Δｘ）のベクトル成分（ｘ２１、ｘ２２、…ｘ２ｍ）として、（５）式を最小にする変位Δｘを算出することという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
ＣＲＶ（Δｘ）＝δ（１）＋δ（２）＋…＋δ（ｍ）……（５）式
ここに、ＣＲＶ（Δｘ）：変位Δｘに対する画像評価関数
δ（ｉ）＝差分画像ΔＧ１２の画素値。｜ｇ１’（ｉ）−ｇ２’  （Δｘ）（ｉ）｜と表せる。
ｉ：自然数であって、ｉ＝１〜ｍ
ｍ：自然数であって、抽出画像ｇ１’、抽出画像ｇ２’（Δｘ）の画素数
６６６６６＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
上記の暗視装置１００において、
自転車に乗っている者、又は、歩行する者が、闇夜でも、暗視装置を手に持たなくても、ヘッドアップディスプレーに表示させることができることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載された暗視装置１００が開示されている。
○第６の発明の効果
第６の発明によれば、
自転車に乗っている者、又は、歩行する者が、闇夜でも、暗視装置を手に持たなくても、ヘッドアップディスプレーに表示させることができることという特徴的な構成要件により、本発明が解決しようとする第１課題〜第３課題を達成することができ、当業者予測不可能な顕著な効果を奏することができた。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本願発明に係る暗視装置１００を表す模式図である。
【図２】図２は、測距手段２０における位相差Δｘｊを算出する方法を三角測量の原理に基づいて説明する図である。
【図３】図３は、画像Ｇ１、又は、画像Ｇ２の画像を例示した図である。道路の画像は、一点透視図により表現されることを示している。
【図４】図４は、画像Ｇ１のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ１ｊから抽出画像ｇ１’を抽出し、抽出画像ｇ１’を変位Δｘだけｘ方向に平行移動した抽出画像ｇ１’（Δｘ）に対応する線画像Ｇ２のｙ＝ｊ×Δにおける線画像ｇ２ｊのみを抽出し、抽出した画像を抽出画像ｇ２’（Δｘ）とすることを示す図を表している。
【図５】図５は、本願発明に係るイメージインテンシファイヤ駆動部ＩＤの構成を表す図である。
【図６】図６は、本願発明に係る暗視装置１００のシステム構成図を表している。
【図７】図７は、位相差ΔＸは、画像評価関数ＣＲＶ（Δｘ）の近似曲線を最小とするｘ方向変位Δｘとして算出されることを示す図である。Δｘ２＝ｘ１＋ｊ×Δ（ｊ＝０、１、…）に対するＣＲＶ（Δｘ）の算出データを●でプロットしたものであり、近似曲線（最優曲線法で近似式は算出される。）を算出し、算出した近似曲線から近似曲線を最小とするｘ方向変位Δｘが求まり、求まった近似曲線を最小とするｘ方向変位Δｘが、位相差ΔＸである。
【図８】図８（Ａ）は、光軸の合焦位置ｘｃ、煽り角θを算出するためのフォーカスレンズとイメージインテンシファイヤＩＩの位置関係を表す模式図である。図８（Ｂ）は、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２である。前記撮像素子ＩＳにより取得された画像Ｇ１、画像Ｇ２と同じである。なお、一対の表示部Ｄにより表示された画像Ｇ１、画像Ｇ２は拡大されているが、（４−１）式、（４−２）式において、画像Ｇ１、Ｇ２は、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２に基づいて数値計算するものとする。表示部Ｄにより表示された画像Ｇ１、画像Ｇ２に基づいて数値計算する場合は、縮小して、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面に結像した画像Ｇ１、Ｇ２に変換する必要が有る。縮小する画像処理は、比例計算だけであるので容易である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施態様に関するフローチャート図である。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施態様に関するフローチャート図である。
【図１１】図１１は、凸レンズの場合のレンズの公式を導出する方法を記載した図である。
【図１２】成分ｇｉｊとする画像Ｇの概念図を表し、画像Ｇの成分ｇｉｊは、画素の値を表し、ｘ＝ｉ×Δ、ｙ＝ｊ×Δは、ｘｙ座標系における画素の位置を表すことを説明している。
【図１３】図１３は、請求項２記載の本発明の効果を説明するための図であり、結像光学系１０の焦点をイメージインテンシファイヤＩＩの入口面（光軸と交わる点）に合わせるようにフォーカスレンズを駆動すると共に、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を下向きに煽り角θだけ傾けるようにフォーカスレンズを駆動することを説明している。煽り角θ＝０の場合よりも、イメージインテンシファイヤＩＩの入口面をθだけ下向きに傾けると、光軸より下方の入口面とフォーカスレンズの距離がｘＬＦより大きくなり、より広範囲に焦点を合わせることができることを示している。
【図１４】図１４は、ｙ＝Δ×ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）と距離ＬＦｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のデータに基づいて過焦点距離ＬＦに最も近似する値ｙ＝ｙＬＦを算出する方法を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図８に記載の三角形ＯＯ’ＰＬＦ、三角形Ｐ１Ｐ１’ＰＬＦを拡大し、（４−１）式、（４−１）式を導き出すための拡大図である。
【符号の説明】
【００１０】
１００……暗視装置
１０……結像光学系
ＩＳ……撮像素子
Ｄ……表示部
Ｏｊｔ……対象物（静止した対象物、動く対象物）
９９……システムコントローラー
ＧＲ……画像受信手段
ＧＵ……画像演算手段
２０……測距手段
３０……焦点調節計算手段
ＣＵ……演算部
ＭＹ……メモリー部
ＧＤ……画像表示手段
Ｂｕｓ……画像表示手段
Ｄ……表示部
ＭＵ……録画装置
ＩＤ……イメージインテンシファイヤＩＩ駆動部
５１……台
５２……ｘ方向位置決めのためのスライド機構
５３……イメージインテンシファイヤＩＩの支持柱（２本）
Ｍ１……イメージインテンシファイヤＩＩの入口面を煽り角θだけ傾けるためのモータ
【図１】
2019008004.tif 000003
【図２】
2019008004.tif 000004
【図３】
2019008004.tif 000005
【図４】
2019008004.tif 000006
【図５】
2019008004.tif 000007
【図６】
2019008004.tif 000008
【図７】
2019008004.tif 000009
【図８】
2019008004.tif 000010
【図９】
2019008004.tif 000011
【図１０】
2019008004.tif 000012
【図１１】
2019008004.tif 000013
【図１２】
2019008004.tif 000014
【図１３】
2019008004.tif 000015
【図１４】
2019008004.tif 000016
【図１５】
2019008004.tif 000017