(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線撮像素子と、
この赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の供給されるレベルシフト回路と、
このレベルシフト回路からのビデオ信号が供給される可変利得アンプと、
この可変利得アンプからのビデオ信号が供給されるホワイトクリップ回路と、
このホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号を１フィールド期間遅延させるフィールド遅延回路と、
このフィールド遅延回路から出力されるビデオ信号と、上記ホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号とを加算する加算回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の積分値を取り出す積分回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号のピーク値を取り出すピーク検出回路と
を有し、
上記積分回路および上記ピーク検出回路の出力信号にしたがって、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の１つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号の直流レベルを、所定のレベルだけ黒レベル側にシフトするとともに、
上記可変利得アンプの利得を最小とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を所定の第１のレベルでクリップし、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の残る１つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号に対するレベルシフトを実行しないとともに、
上記可変利得アンプの利得を最大とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を、上記第１のレベルよりも小さいレベルでクリップし、
上記加算回路から出力されるビデオ信号をディスプレイ装置に供給する
ようにした撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
夜間、街路照明のない暗い道路を車で走行するとき、ハイビームにすれば、前方の障害物を肉眼で確認しながら走行することができる。しかし、対向車がある場合には、そのようなことはできない。
【０００３】
そこで、車両に赤外線ビデオカメラを搭載し、これにより車両の前方を撮像するとともに、その映像をディスプレイ装置に映し出して車両の前方の状況を確認できるようにすることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、そのようにすると、対向車のヘッドライトなどによりハレーションを起こし、ディスプレイ装置の画面が全面真っ白になって前方の状況を確認できなくなってしまう。
【０００５】
すなわち、例えば図５Ａに示すように、対向車１がヘッドライトを点灯していて、その右横に歩行者２が位置し、左横に街路樹３がある場合、歩行者２はヘッドライトの影響を受け、街路樹３は影響を受けないので、自車に搭載した赤外線ビデオカメラのＣＣＤ撮像素子から出力されるビデオ信号のうち、図５のＡ−Ａ線に対応するビデオ信号（輝度信号）は、図５Ｂのような波形となり、ヘッドライトにより大きなピーク成分を生じる。
【０００６】
そして、このビデオ信号に対してＡＧＣおよびホワイトクリップが実行されるが、そのとき、ヘッドライトに対応するピーク成分によりＡＧＣが最大となってビデオ信号の平均レベルが低下するとともに、ホワイトクリップのクリップレベルは一般に115IREとされるので、ＡＧＣおよびホワイトクリップのされたビデオ信号は図５Ｃに示すような波形となってしまう。
【０００７】
そして、このような波形のビデオ信号をディスプレイ装置に供給しても、対向車１と歩行者２との外形が認識できない。また、対向車１および歩行者２の部分が真っ白になってしまう反面、街路樹３は黒く沈み、何が映し出されているのか認識できなくなってしまう。
【０００８】
したがって、対向車がヘッドライトを点灯していると、前方の状況を確認できなくなってしまう。
【０００９】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明においては、
赤外線撮像素子と、
この赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の供給されるレベルシフト回路と、
このレベルシフト回路からのビデオ信号が供給される可変利得アンプと、
この可変利得アンプからのビデオ信号が供給されるホワイトクリップ回路と、
このホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号を１フィールド期間遅延させるフィールド遅延回路と、
このフィールド遅延回路から出力されるビデオ信号と、上記ホワイトクリップ回路から出力されるビデオ信号とを加算する加算回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の積分値を取り出す積分回路と、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号のピーク値を取り出すピーク検出回路と
を有し、
上記積分回路および上記ピーク検出回路の出力信号にしたがって、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の１つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号の直流レベルを、所定のレベルだけ黒レベル側にシフトするとともに、
上記可変利得アンプの利得を最小とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を所定の第１のレベルでクリップし、
上記赤外線撮像素子により得られるビデオ信号の残る１つおきのフィールド期間には、上記レベルシフト回路において、これを通じるビデオ信号に対するレベルシフトを実行しないとともに、
上記可変利得アンプの利得を最大とし、かつ、
上記ホワイトクリップ回路は、これを通じるビデオ信号を、上記第１のレベルよりも小さいレベルでクリップし、
上記加算回路から出力されるビデオ信号をディスプレイ装置に供給する
ようにした撮像装置
とするものである。
したがって、ビデオ信号の白側については、ダイナミックレンジが確保されて白飛びが抑えられ、黒側については、信号レベルの変化が拡大されて黒沈みが抑えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１１はＣＣＤ撮像素子を示し、これは波長が例えば800nm 以上の近赤外線領域において高感度を有するように構成され、夜間における近赤外光撮影に適した特性とされている。そして、自車の前部に、撮像素子１１が前方を向いて設けられるとともに、その照明用光源として近赤外光を照射する赤外線ライト（図示せず）が設けられる。
【００１２】
また、信号形成回路３５において、同期信号などの各種のタイミング信号が形成され、そのタイミング信号がＣＣＤ撮像素子１１に供給されて水平方向および垂直方向の読み出しが行われ、ＣＣＤ撮像素子１１からは、例えば図２Ｂに示すように、自車の前方を撮像したビデオ信号Ｓ11が出力される。なお、図２Ａ、Ｂは、信号レベルを示す目盛りを除いて図５Ａ、Ｂと同一である。
【００１３】
そして、このビデオ信号Ｓ11が、サンプリング・ホールド回路１２に供給されて有効部分がビデオ信号Ｓ12として取り出され、このビデオ信号Ｓ12がバッファアンプ１３を通じてレベルシフト回路１４、可変利得アンプ１５およびホワイトクリップ回路１６に順に供給される。
【００１４】
また、バッファアンプ１３からのビデオ信号Ｓ12が、積分回路３１およびピーク検出回路３２に供給されてビデオ信号Ｓ12の積分値を示す信号Ｓ31およびピーク値を示す信号Ｓ32が取り出され、これら積分信号Ｓ31およびピーク信号Ｓ32が最適化調整レベルテーブル３３に供給される。さらに、形成回路３５において、奇数フィールド期間と偶数フィールド期間とで例えばレベルの反転するフィールド判別信号ＳOEが形成され、この判別信号ＳOEがレベルテーブル３３に供給される。
【００１５】
こうして、レベルテーブル３３が、積分信号Ｓ31およびピーク信号Ｓ32により検索され、各フィールド期間の状況に適した所定の制御信号ＳLS、ＳGC、ＳWCが取り出され、これら制御信号ＳLC、ＳGC、ＳWCが、レベルシフト回路１４、可変利得アンプ１５およびホワイトクリップ回路１６にそれぞれ供給され、この結果、回路１４〜１６において、ビデオ信号Ｓ12は、以下のようなビデオ信号Ｓ16に加工される。
【００１６】
すなわち、奇数フィールド期間には、レベルシフト回路１４は、ビデオ信号Ｓ12の直流レベルを例えば100IREだけ黒レベル方向にシフトし、可変利得アンプ１５は最小利得となり、ホワイトクリップ回路１６は、150IRE〜200IREのうちの例えば200IREでクリップを行う。
【００１７】
したがって、ビデオ信号Ｓ12が図２Ｂの波形の場合、奇数フィールド期間にホワイトクリップ回路１６から取り出されるビデオ信号Ｓ16は、図２Ｃに示すような波形となり、街路樹３の部分は黒く沈んでしまうが、白側の部分のダイナミックレンジは確保され、対向車１および歩行者２の外形を表現できることになる。なお、ビデオ信号Ｓ16は、100IREのレベルシフトがされているので、ビデオ信号Ｓ16のピーク値（＝200IRE）はもとのビデオ信号Ｓ12の300IREに対応することになる。
【００１８】
一方、偶数フィールド期間には、レベルシフト回路１４は、ビデオ信号Ｓ12のレベルシフトを行わず、可変利得アンプ１５は最大利得となり、ホワイトクリップ回路１６は、50IRE 〜60IRE のうちの例えば50IRE でクリップを行う。したがって、ビデオ信号Ｓ12が図２Ｂの波形の場合、偶数フィールド期間にホワイトクリップ回路１６から取り出されるビデオ信号Ｓ16は、図２Ｄに示すような波形となり、対向車１および歩行者２の部分は白に飛んでしまうが、黒側の部分のレベル変化は拡大され、街路樹３の明暗は強調される。
【００１９】
こうして、ホワイトクリップ回路１６からは、図２Ｃに示すビデオ信号Ｓ16と、図２Ｄに示すビデオ信号Ｓ16とが１フィールド期間ごとに交互に出力される。
【００２０】
そして、このビデオ信号Ｓ16が、フィールド遅延回路２１に供給されて１フィールド期間遅延したビデオ信号Ｓ21とされる。図１においては、ビデオ信号Ｓ16が、フィールドメモリ２１Ａ、２１Ｂに供給されるとともに、フィールド判別信号ＳOEがフィールドメモリ２１Ａ、２１Ｂに供給され、図３Ａ、Ｂに示すように、ビデオ信号Ｓ16は、奇数フィールド期間にはメモリ２１Ａに書き込まれ、偶数フィールド期間にはメモリ２１Ｂに書き込まれる。また、図３Ａ、Ｃに示すように、奇数フィールド期間には、メモリ２１Ｂからその直前のフィールド期間に書き込まれたビデオ信号Ｓ16が読み出され、偶数フィールド期間には、メモリ２１Ａからその直前のフィールド期間に書き込まれたビデオ信号Ｓ16が読み出される。
【００２１】
そして、メモリ２１Ａ、２１Ｂから読み出されたビデオ信号Ｓ16、Ｓ16がスイッチ回路２１Ｓに供給されるとともに、信号ＳOEがスイッチ回路２１Ｓに制御信号として供給され、スイッチ回路２１Ｓからは、図３Ｄに示すように、もとのビデオ信号Ｓ16が１フィールド期間だけ遅延したビデオ信号Ｓ21が連続して取り出される。
【００２２】
そして、このビデオ信号Ｓ21と、ホワイトクリップ回路１６からのビデオ信号Ｓ16とが加算回路２２に供給されて加算され、加算回路２２からは、例えば図２Ｅに示すようなビデオ信号Ｓ22、すなわち、白飛びや黒沈みがなく、対向車１および歩行者２の外形が強調されるとともに、街路樹３も強調されたビデオ信号Ｓ22が取り出される。
【００２３】
なお、このとき、ビデオ信号Ｓ22に含まれるビデオ信号Ｓ16のうち、レベルが50IRE 以上の部分は、例えば図２Ｃに示すビデオ信号Ｓ16であって、もとのビデオ信号Ｓ12の０〜300IREの部分に対応し、レベルが50IRE 以下の部分は、例えば図２Ｄに示すビデオ信号Ｓ16であって、もとのビデオ信号Ｓ12の０〜50IRE に対応しているので、ビデオ信号Ｓ22のダイナミックレンジは350IREとなる。
【００２４】
そして、このビデオ信号Ｓ22がバッファアンプ２４に供給されて規定レベルのビデオ信号Ｓ22、例えば１Ｖppのビデオ信号Ｓ22とされ、このビデオ信号Ｓ22が、ダッシュボードなどに用意されたディスプレイ装置４０に供給される。
【００２５】
こうして、上述の撮像装置によれば、自車の前方の状況をディスプレイ装置４０に表示することができるが、この場合、その表示に使用するビデオ信号Ｓ22は、例えば図２Ｅに示すように、白飛びや黒沈みがない。したがって、対向車１、そのヘッドライトの影響を受けた歩行者２、ヘッドライトの影響を受けない街路樹３を、それぞれ適切に表示することができ、運転者は前方の状況を的確に判断することができる。
【００２６】
また、赤外線により撮像しているので、肉眼以上に遠くを確認することができ、安全運転に寄与することができる。
【００２７】
さらに、ビデオ信号Ｓ12の積分信号Ｓ31およびピーク信号Ｓ32から制御信号ＳLS、ＳGC、ＳWCを形成しているので、適切な表示画面を得ることができる。すなわち、例えば図４Ａに示すように、信号Ｓ12が、大きなピーク成分ＳPKを含んでいるが、それ以外の信号成分ＳOCのレベルが小さい場合には、その積分値は、破線ＬIGで示すように、あまり大きくならない。
【００２８】
しかし、図４Ｂに示すように、信号Ｓ12のピーク成分ＳPKのレベルが、図４Ａの場合と同じであっても、残る信号成分ＳOCのレベルが図４Ａの場合よりも大きい場合には、その積分値は、破線ＬIGで示すように、図４Ａの場合よりも大きくなる。
【００２９】
したがって、ビデオ信号Ｓ12のピーク値だけから制御信号ＳLS〜ＳWCを形成すると、図４Ａのビデオ信号Ｓ12の場合には、ピーク成分ＳPK以外の画面部分は黒く沈んでしまい、図４Ｂのビデオ信号Ｓ12の場合には、ピーク成分ＳPK以外の画面部分が白く飛んでしまう。
【００３０】
しかし、上述の撮像装置においては、ビデオ信号Ｓ12の積分信号Ｓ31も使用し、信号Ｓ12の積分値も加味して制御信号ＳLS〜ＳWCを形成しているので、ダイナミックレンジを拡大でき、黒沈みや白飛びのない適切な表示画面を得ることができる。
【００３１】
なお、上述においては、車両の前方をモニタする場合であるが、一般の監視装置あるいは通常のビデオカメラやＶＴＲ一体形カメラにも、この発明を適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、白飛びや黒沈みを生じることがなく、例えば車両の前方を監視する場合であれば、対向車と、そのヘッドライトの影響を受けた歩行者や影響を受けない街路樹などを、それぞれ適切に表示することができ、運転者は前方の状況を的確に判断することができる。
【００３３】
また、赤外線により撮像しているので、肉眼以上に遠くを確認することができ、安全運転に寄与することができる。さらに、ビデオ信号の積分信号およびピーク信号からそれぞれの制御信号を形成しているので、ダイナミックレンジを拡大でき、黒沈みや白飛びのない適切な表示画面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一形態を示す系統図である。
【図２】この発明を説明するための図である。
【図３】この発明を説明するための図である。
【図４】この発明を説明するための図である。
【図５】この発明を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…赤外線ＣＣＤ撮像素子、１２…サンプリング・ホールド回路、１４…レベルシフト回路、１５…可変利得アンプ、１６…ホワイトクリップ回路、２１…フィールド遅延回路、２１Ａおよび２１Ｂ…フィールドメモリ、２２…加算回路、３１…積分回路、３２…ピーク検出回路、３３…最適化調整レベルテーブル、３５…信号形成回路、４０…ディスプレイ装置
【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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