(57)【要約】カメラ（１）が自動車前方の道路の赤外線イメージを捕捉する自動車用のナイトビジョン（暗視）機構において、該カメラにより発生されたビデオ信号が信号プロセッサ（２）により処理されて、ディスプレイユニット（３）によりディスプレイされる前記イメージの視野がコントロール信号により選択される。このコントロール信号は、前記自動車の動きの一つ又はそれ以上のパラメータに応答する信号ジェネレータ（１５）により発生する。この視野の幅は、速度の増加に伴い狭くなる。前記視野の軸方向は、前記自動車の曲がり具合に応じて調節される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用のナイトビジョン（暗視）機構であり、このナイトビジョン（暗視）機構は、自動車に固定されて、自動車の前方の道路のイメージを捉える赤外線感知カメラを含み、前記イメージは、所定の水平視野角を有し、前記カメラは、前記イメージを表すビデオ信号を発信し、前記機構は、さらに、捕捉したイメージの少なくとも一部を自動車の運転者に表示するようになっているディスプレイユニットを含んでいるものであって、前記機構は、さらに、前記ビデオ信号を処理するに適した信号処理ユニットと、当該自動車の動きの一つ又はそれ以上のパラメータを検知し、コントロール信号を与えるようになっているセンサーユニットとを備え、前記機構は、使用中、前記信号プロセッサが前記ビデオ信号を電子的に処理し、その結果、前記ディスプレイユニットにディスプレイされるイメージの視野が前記コントロール信号により選択されるようになっていることを特徴とするもの。
【請求項２】
前記信号プロセッサは、前記ビデオ信号を処理するのに適しており、これによって、前記ディスプイレユニットによりディスプレイされるイメージの視野の角度限界が自動車の速度に関連し、前記センサは、速度を検知するようになっている請求項１による機構。
【請求項３】
車両用ナイトビジョン（暗視）機構であり、このナイトビジョン（暗視）機構は、自動車に固定されて自動車の前方の道路のイメージを捕捉する赤外線感知カメラを含み、前記イメージは、所定の水平視野角を有し、前記カメラは、前記イメージを現すビデオ信号を発生し、さらに、前記機構は、当該自動車の運転者に捕捉したイメージの少なくとも一部をディスプレイするディスプレイユニットを含んでいて、前記機構は、さらに、当該自動車の速度を検知し、かつ、コントロール信号を発生するセンサーユニットとを備え、前記コントロール信号は、前記ディスプレイユニットによりディスプレイされる前記イメージの視野の角度範囲が当該自動車の速度に関連するように動作する機構を制御するようになっていることを特徴とするもの。
【請求項４】
前記機構は、前記ビデオ信号を処理するようになっている信号処理ユニットを備え、信号プロセッサは、前記ビデオ信号を電子的に処理するように接続され、前記ディスプレイユニットによりディスプレイされる前記イメージの視野の角度範囲が当該自動車の速度に関連するようになっている請求項３による機構。
【請求項５】
前記機構は、さらに、前記カメラに設けられた調節可能な光学機構を備え、前記コントロール信号は、前記カメラにおける調節可能な光学機構をコントロールし、これによって、前記ディスプレイユニットによりディスプレイされる前記イメージの視野の角度範囲が当該自動車の速度に関連するようになっている請求項３による機構。
【請求項６】
前記カメラで捕捉された前記イメージの一部がディスプレイのため選択されるようになっており、この一部は、当該自動車の走行方向に応じるものであり、前記センサは、当該自動車の走行方向を検知するようになっている前記請求項のいずれか一つによる機構。
【請求項７】
前記センサは、当該自動車に対するステアリングホイールの回転方向を検知するようになっている請求項６による機構。
【請求項８】
前記センサは、自動車の走行方向及び／又は走行速度に対応する信号を引き出すコーディネートシステムにおいて自動車の瞬間の位置を検知する請求項６による機構。
【請求項９】
前記自動車の瞬間の位置を検知する手段は、ＧＰＳセンサ機構を組み込んでいる請求項６による機構。
【請求項１０】
前記ディスプレイユニットは、自動車の操縦者に直接イメージをディスプレイするモニターである前記請求項のいずれか一つによる機構。
【請求項１１】
前記ディスプレイユニットは、ヘッドアップ・ディスプレイユニットである請求項１から請求項９のいずれか一つによる機構。
【請求項１２】
前記ヘッドアップ・ディスプレイユニットは、自動車の運転者へバーチュアルイメージを反射する鏡を組み込んでいることが好ましい。
【請求項１３】
前記鏡は、半透明鏡であり、前記操縦者は反射されたイメージを見ることができると同時に前記鏡を通してリアルなイメージを見ることができるようになっている請求項１２による機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、自動車のような車両のためのナイトビジョン（暗視）装置に関するものである。
【０００２】
自動車のような車両にナイトビジョン（暗視）装置を設けることは従来から提案されている。ナイトビジョン（暗視）装置は、夜間状態での運転者の視界を向上させるためのものである。
【０００３】
これまでに種々のナイトビジョン（暗視）装置が提案されている。ＵＳ−Ａ５，４１４，４３９ には、“ヘッドアップ”ディスプレイを利用するナイトビジョン（暗視）機構が記載されている。自動車に赤外線カメラが搭載され、このカメラが自動車の前方の道路を視認するようになっている。このカメラから発信されたビデオ信号は戦闘機で利用されている形式の“ヘッドアップ”ディスプレイへ送られる。記載された実施例では、自動車のウインドシールド又はセミトランスミッタがコンバイナーとして利用され、運転者がウインドシールドを通して見るように、前方の道路のイメージと、前記カメラからのビデオ信号を受けるイメージジェネレータからの前方の道路のバーチュアルイメージとを結合する。
【０００４】
ＵＳ−Ａ５，４１４，４３９ には、赤外線カメラが固定位置に取り付けられ、自動車の前方視界のイメージを提供する。また、前記カメラは、固定焦点長さを有している。したがって、自動車がコーナリングするとき、即ち、自動車が右又は左へ曲がるとき、前記カメラは、該自動車の長さ方向軸にそった方向を常に指向する。しかしながら、自動車の運転者には、前記カメラの固定された視界の左か右かになる走行中の自動車の周囲を見る必要がある。
【０００５】
ＪＰ−Ａ−０ ６０４８２４７には、赤外線イメージディスプレイ機構を搭載した自動車が記載されており、この機構においては、自動車の運転者に表示される正確な視野は、該自動車の前輪又はステアリングホイールの位置によって決まるようになっている。しかしながら、このような機構においてすら、適切なイメージを表示させることは至難であり、これは、運転者にとって関心がある視界は、必ずしも、自動車のステアリングホイールの回転方向にそうものではないからである。
【０００６】
自動車が早い速度で運転されているとき、該自動車の運転者は、専ら該自動車の前方の道路に注意を集中させるが、反対に、自動車がゆっくり、例えば市街地をゆっくり走行するとき、運転者は、通常、道路両側に展開される状況に注意を払う。このように、運転者は、道路に居ない歩行者を特に意識する。このように、運転者が早く運転しているときには、運転者は、比較的狭い視野角で集中する傾向にあるが、自動車がさらにゆっくり走行しているときには、運転者は、広い視野角で集中する傾向にある。上記した形式のナイトビジョン（暗視）機構により得られるイメージが広い視野角を与えるように利用される一方、早い速度の走行に対し前方の道路の非常に広範囲のイメージを前記赤外線カメラのレンズの固定焦点長さで与えるようにすると、極めてワイドなディスプレイを設ける必要があり、これは、多くの自動車の装置にとり実用的ではない。
【０００７】
この発明は、改良されたナイトビジョン（暗視）機構を提供しようとするものである。
【０００８】
この発明の一つのアスペクトによれば、自動車用のナイトビジョン（暗視）機構が提供されるものであって、このナイトビジョン（暗視）機構は、自動車に固定されて、自動車の前方の道路のイメージを捉える赤外線感知カメラを含み、前記イメージは、所定の水平視野角を有し、前記カメラは、前記イメージを表すビデオ信号を発信し、前記機構は、さらに、捕捉したイメージの少なくとも一部を自動車の運転者に表示するようになっているディスプレイユニットを含んでいるものであって、前記機構は、さらに、前記ビデオ信号を処理するに適した信号処理ユニットと、当該自動車の動きの一つ又はそれ以上のパラメータを検知し、コントロール信号を与えるようになっているセンサーユニットとを備え、前記機構は、使用中、前記信号プロセッサが前記ビデオ信号を電子的に処理し、その結果、前記ディスプレイユニットにディスプレイされるイメージの視野が前記コントロール信号により選択されるようになっていることを特徴とするものである。
【０００９】
好ましくは、前記信号プロセッサは、前記ビデオ信号を処理するのに適しており、これによって、前記ディスプイレユニットによりディスプレイされるイメージの視野の角度限界が自動車の速度に関連し、前記センサは、速度を検知するようになっている。
【００１０】
この発明の別のアスペクトによれば、車両用ナイトビジョン（暗視）機構が提供されるもので、このナイトビジョン（暗視）機構は、自動車に固定されて自動車の前方の道路のイメージを捕捉する赤外線感知カメラを含み、前記イメージは、所定の水平視野角を有し、前記カメラは、前記イメージを現すビデオ信号を発生し、さらに、前記機構は、当該自動車の運転者に捕捉したイメージの少なくとも一部をディスプレイするディスプレイユニットを含んでいて、前記機構は、さらに、当該自動車の速度を検知し、かつコントロール信号を発生するセンサーユニットとを備え、前記コントロール信号は、前記ディスプレイユニットによりディスプレイされる前記イメージの視野の角度範囲が当該自動車の速度に関連するように動作する機構を制御するようになっていることを特徴とするものである。
【００１１】
一つの実施の態様においては、前記機構は、前記ビデオ信号を処理するようになっている信号処理ユニットを備え、信号プロセッサは、前記ビデオ信号を電子的に処理するように接続され、前記ディスプレイユニットによりディスプレイされる前記イメージの視野の角度範囲が当該自動車の速度に関連するようになっている。
【００１２】
他の実施の態様においては、前記機構は、さらに、前記カメラに設けられた調節可能な光学機構を備え、前記コントロール信号は、前記カメラにおける調節可能な光学機構をコントロールし、これによって、前記ディスプレイユニットによりディスプレイされる前記イメージの視野の角度範囲が当該自動車の速度に関連するようになっている。
【００１３】
好ましくは、前記カメラで捕捉された前記イメージの一部がディスプレイのため選択されるようになっており、この一部は、当該自動車の走行方向に応じるものであり、前記センサは、当該自動車の走行方向を検知するようになっている。
【００１４】
便宜的には、前記センサは、当該自動車に対するステアリングホイールの回転方向を検知するようになっている。
【００１５】
有利には、前記センサは、自動車の走行方向及び／又は走行速度に対応する信号を引き出すコーディネートシステムにおいて自動車の瞬間の位置を検知する。
【００１６】
好ましくは、前記自動車の瞬間の位置を検知する手段は、ＧＰＳセンサ機構を組み込んでいる．
【００１７】
便宜的には、前記ディスプレイユニットは、自動車の操縦者に直接イメージをディスプレイするモニターである。
【００１８】
また別途、前記ディスプレイユニットは、ヘッドアップ・ディスプレイユニットである。
【００１９】
前記ヘッドアップ・ディスプレイユニットは、自動車の運転者へバーチュアルイメージを反射する鏡を組み込んでいることが好ましい。
【００２０】
便宜的には、前記鏡は、半透明鏡であり、前記操縦者は反射されたイメージを見ることができると同時に前記鏡を通してリアルなイメージを見ることができるようになっている。
【００２１】
この発明をさらに容易に理解でき、そしてさらなる発明の特徴を認識されるようにするために、添付の図面を参照しながら、実施の態様によりこの発明を記載する。
【００２２】
添付の図面の図１を参照すると、自動車用のナイトビジョン（暗視）機構は、カメラ１、信号処理機構２及びディスプレイユニット３を備えている。
【００２３】
カメラ１には、レンズ４が設けられている。該レンズの前面は、ドーム形状になっており、このレンズの前面には、微小サイズのダイアモンドによるハードコーティング（硬膜処理）が施されている。前記レンズのドーム形状で、前記カメラ搭載の車両が動くにつれての風により前記レンズがきれいになる。レンズ４の後ろ側には、前記レンズの光軸と一致する位置に、ビーム偏光体（ビームデフレクタ）５が配置されており、これは、傾斜した鏡６により構成されている。前記ビーム偏光体は、中空の筒状頚部７内に設けられており、これには焦点を結ぶ結像レンズ８が内蔵され、該レンズは、焦点調節リング９の手段により調節される。
【００２４】
頚部７は、下位のハウジング１０に連結されている。ハウジング１０には、赤外線センサ要素１１が内蔵され、この要素は、電荷結合センサ要素であり、これは、電子ユニット１２の上に取り付けられている。
【００２５】
したがって、カメラ１の使用において、カメラが配置されると、レンズ４で捉えたイメージは、車両の前方の道路であると認識されたい。このイメージは、ビーム偏光体５により偏光された後、結像レンズによって平面状の赤外線センサ１１に結像される。前記カメラの焦点及びしたがって視野は、焦点調節リング９を調節することで調節され、センサ１５からのセントラル信号に応答して“ズーム効果”が得られるようになっている。
【００２６】
カメラ１の出力リード線１３にビデオ出力信号が与えられる。この出力リード線１３は、信号プロセッサ機構１２の一部を構成する信号プロセッサ１４に接続している。この信号プロセッサ１４は、センサーユニット１５からの入力ントロール信号を受けるように接続されている。センサーユニット１５は、自動車の走行速度を検知するのに適した単純な速度センサである。この速度センサは、自動車の速度計に接続されるか、又は、ＡＢＳシステムの一部をなす車輪速度センサに接続される。また別途、前記センサ１５は、自動車の前輪又はステアリングホイールの位置に応答するか、又は、タイロッド又はステアリングホイール・シャフトのような自動車のステアリングホイールに関連している要素の位置に応答する。
【００２７】
また別途、前記センサ１５は、コーディネートシステムにおける自動車の瞬間の位置を検知できるセンサであってもよく、これによって、当該自動車の瞬間速度と駆動方向とに相当する信号が与えられる。かくして、例えば、前記センサは、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）センサでもよい。このＧＰＳシステムは、正確なタイミングシステムを送信するいくつかの静止衛星からの信号を利用している。ＧＰＳセンサが前記衛星から受ける信号を処理し、前記センサの位置についての極めて正確な指示を行う。かくして、センサ１５は、ＧＰＳセンサを組み込み、前記衛星システムから受ける信号を処理して、自動車の位置を決定すると共にプロセッサを含むセンサ１５で当該自動車の続いての位置を決定し、さらに、当該自動車の瞬間速度と駆動方向とを決定することになる。
【００２８】
かくして、認識すべき点は、センサ１５は、上記した形式の一つ又は複数のセンサを含み、センサ１５は、入力としてのコントロール信号を信号プロセッサ１４へ与え、前記入力は、自動車の速度及び／又は自動車の運転方向を指示するものである。
【００２９】
前記信号プロセッサユニットは、ディスプレイユニット３の一部を構成するイメージジェネレータ１７に接続する出力１６を有する。イメージジェネレータ１７は、陰極線管であるか、又は、在来からあるイメージジェネレータである。このイメージジェネレータ１７は、在来のヘッドアップ・ディスプレイユニットの一部を構成する半銀色の非球面鏡１８に対し適当な位置に配置されている。鏡１８は、自動車のウインドシールドに取り付けられるか、又は、自動車のウインドシウールドの一部を構成し、イメージジェネレータ１７からの鏡１８に映し出され、自動車の運転者が見るバーチュアルイメージが自動車の運転者が眺める自動車前方の道路の通常の光景に重ね合わされるように配置される。
【００３０】
以下に述べるように、この発明の複数の実施の態様においては、信号プロセッサ１４は、カメラ１から受けた信号を処理し、その結果、ディスプレイユニット３にディスプレイされるイメージは、当該自動車の速度及び／又は運転方向を考慮しての適切なものになる。
【００３１】
図２は、この発明の別の実施の態様を図解する。カメラ１と信号処理ユニット２とは、図１に関連して述べたようなものであり、したがって、システムのこれらの部分については再述しない。図２の実施の態様においては、図１で述べたヘッドアップ・ディスプレイの代わりに、単純なモニター又はビジュアルディスプレイユニット１９が設けられて、信号処理ユニットで処理されたカメラから得られたイメージがディスプレイされる。このモニター又はビジュアルディスプレイユニット１９は、自動車の運転者に見やすい位置に配置される。
【００３２】
図３を参照すると、自動車２１が上方から見た略図で示され、上記したカメラ１が自動車の適当な場所に取り付けられて示されている。このカメラは、固定位置に取り付けられ、レンズ４の光学軸は、自動車２１の長さ方向軸にそっていて、カメラで当該自動車の前方の道路の赤外線イメージを捕捉することができるようになっている。
【００３３】
図３の実施の態様においては、センサ１５が自動車の速度を示す信号を信号プロセッサ１４へ送り、信号プロセッサ１４は、前記イメージを表す信号を処理して前記ディスプレイユニット３が当該自動車の前方の道路の広範囲なイメージをディスプレイする。このイメージは、図３に示すように、α１の視野角をもつ。
【００３４】
説明上、図３は、自動車の前方の道路に立っている歩行者Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示される４人の歩行者を略図的に示す。自動車が停車しているか、又は、ゆっくり動いているときには、視野角α１の視野角が比較的広範囲になっていて、図４に示すように、イメージディスプレイユニット３によって、当該自動車の運転者に示されるイメージには、４人の歩行者すべてが映し出される。
【００３５】
しかしながら、当該自動車の速度が早くなるにつれ、信号プロセッサ１４は、前記ディスプレイに映されるイメージの視野角を狭くすると同時に、該イメージを拡大するが、該イメージは、前記ディスプレイに表示された状態にある。したがって、自動車の走行速度が早いと、図５に示すように、中央二人の歩行者Ｂ，Ｃだけが映され、歩行者Ａ，Ｂは、最早映し出されるイメージからはみだされる。
【００３６】
認識すべき点は、自動車が例えば市街地をゆっくりと走行している場合、映し出されるイメージは、当該自動車が走っている道路の横にある自転車道、歩道などを包含する広範囲なものになり、当該自動車の運転者に対し歩行者が道路を歩こうとするような危険性が潜在する状況が警告される。しかしながら、当該自動車が早く走行しているときには、当該自動車の前方の道路を示す比較的狭い視野が当該自動車の運転者に示される。
【００３７】
上記の実施の態様においては、信号プロセッサ１４は、電子的に信号を処理して前記ディスプレイ１７にディスプレイされる視野を選択する。しかしながら、認識すべきは、この発明の変えた実施の態様では、前記ディスプレイ１７にディスプレイされる視野は、焦点調節リング９を用いてレンズ８の焦点を調節し、“オプチカルゾーン”効果を与え、これによって、前記カメラの光学機構を調節し、適切なイメージを確実にディスプレイすることができる。
【００３８】
図６は、この発明のさらに別の実施の態様を図解する。この発明の実施の態様においては、上記した形式のカメラが自動車２０の固定位置に取り付けられ、このカメラの光軸２１は、自動車の長さ方向軸にそっている。
【００３９】
このカメラは、非常に広範囲の視野角α３にわたる光学イメージを受けるようになっている。通常、前記ディスプレイ装置にディスプレイされるイメージは、選択され、前記イメージは、前記カメラの光軸２１の中央になるイメージをもつ角度幅α１をもつ視野に相当する。かくして、４人の想像上の歩行者Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、自動車の前方に立っていて、自動車が直進するとき、４人すべてが前記ディスプレイユニットにディスプレイされるイメージ内に入る。
【００４０】
しかしながら、図６は、自動車が“曲がるとき”の状況を図解する。自動車の前輪２２が曲がり、その結果、前記ステアリングホイールが直進の際の自動車の長さ方向軸にそっているときの車輪２２のイニシャルの転がり方向２４に対し、当該車輪の転がり方向２３は、角度α４だけずれている。かくして当該自動車は、曲がりつつある。
【００４１】
この実施の態様においては、センサーユニット１５は、角度α４を検知し、信号プロセッサ１４をコントロールし、その結果、前記ディスプレイユニットにディスプレイされるイメージは、当該自動車が進もうとする環境をディスプレイするように、光学軸２１からずれたものになる。かくして、ここでディスプレイされる視野角は、角度α５として示されている。図７は、ディスプレイが椅子歩行者一列と二列目の二人の歩行者だけを示し、他の二人の歩行者Ａ，Ｂは映し出されていないディスプレイを図解する。
【００４２】
かくして、図６に示す実施の態様においては、映し出される視野は、自動車の前部ステアリングホイール２２の転がり方向の角度位置に応じて決定される。
【００４３】
同様に、映し出される視野は、例えばセンサによって決められるように、自動車の走行方向から決めることができる。
【００４４】
上記した構成に対しては、種々の変形例が可能であることを認識されたい。この発明の一つの実施の態様においては、信号プロセッサ１４は、自動車がゆっくり曲がるとき、前記ディスプレイに表示される視野の幅は広くなるが、該視野は、光軸２１にそった状態になっていおり、速度を早めて曲がるときには、視野の全体の角度幅は、そのままになっているが、幅の範囲は、光軸２１からずれるように動作する。光軸２１からずれる角度は、角度αに等しいものであることが好ましい。
【００４５】
この明細書で、“備える”は、“含み、又は、からなる”を意味し、“備えている”は、“含んでいる、又は、からなるもの”を意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の態様におけるブロック略図。
【図２】この発明の第２の実施の態様における対応するブロック略図。
【図３】この発明によるナイトビジョン（暗視）機構が設けられた平面説明図。
【図４】一つの状態における図３の自動車に搭載されたディスプレイの説明図。
【図５】別の状態における前記ディスプレイを示す図４に相当する説明図。
【図６】この発明による他のシステムが設けられた自動車の図３に相当する説明図。
【図７】図６の実施の態様のディスプレイを示す図４に相当する説明図。
【国際公開パンフレット】
2004513541.tif 000003
2004513541.tif 000004
2004513541.tif 000005
2004513541.tif 000006
2004513541.tif 000007
2004513541.tif 000008
2004513541.tif 000009
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2004513541.tif 000011
2004513541.tif 000012
2004513541.tif 000013
2004513541.tif 000014
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2004513541.tif 000017
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2004513541.tif 000019
2004513541.tif 000020
2004513541.tif 000021
2004513541.tif 000022
【国際調査報告】
2004513541.tif 000023
2004513541.tif 000024
2004513541.tif 000025