(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光カットフィルタの装着された第１の赤外線ビデオカメラと、
この第１の赤外線ビデオカメラよりも高感度の第２の赤外線ビデオカメラと、
この第２の赤外線ビデオカメラよりもさらに高感度の第３の赤外線ビデオカメラと、
上記第１〜第３の赤外線ビデオカメラから出力される第１〜第３のビデオ信号がそれぞれ供給される第１〜第３の信号抜き出し回路と、
信号すげ替え回路と、
上記第２および第３のビデオ信号の白色部分を検出する第１および第２の白色検出回路と、
レベル比較回路と、
輝度レベル補正回路と
を有し、
上記第１の信号抜き出し回路は、上記第１の白色検出回路の検出出力により、上記第１のビデオ信号のうちの上記適正露光の部分のビデオ信号を出力し、
上記第２の信号抜き出し回路は、上記第２の白色検出回路の検出出力により、上記第２のビデオ信号のうちの上記適正露光の部分のビデオ信号を出力し、
上記第３の信号抜き出し回路は、上記第２の白色検出回路の検出出力により、上記第３のビデオ信号のうちの上記適正露光の部分のビデオ信号を出力し、
これら第１〜第３の信号抜き出し回路から出力されたビデオ信号を、上記信号すげ替え回路により１つのビデオ信号に合成して出力するとともに、
上記レベル比較回路において、上記第２の信号抜き出し回路から出力されるビデオ信号と、上記第３の信号抜き出し回路から出力されるビデオ信号との輝度レベルを比較し、
上記輝度レベル補正回路において、上記レベル比較回路の比較出力により、上記第２および第３の信号抜き出し回路の少なくとも一方から上記信号すげ替え回路に供給されるビデオ信号の輝度レベルを補正する
ようにした赤外線式監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線式監視装置において、
上記第２の赤外線ビデオカメラと、上記第３の赤外線ビデオカメラとは共通の赤外線ビデオカメラとされるとともに、その露光時間を切り換えることにより上記第２および第３のビデオ信号を出力する
ようにした赤外線式監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線式監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
夜間、街路照明のない道路を車で走行する場合には、たとえヘッドライトをハイビーム状態にしても、前方の障害物、風景、道路の状況（例えば道路がどのように曲がっているか）などを肉眼で認識することが、かなり困難である。このため、夜間の車両の運転は、大きなストレスを受けてしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、車両の前方を赤外線ランプにより照明しながら赤外線ビデオカメラにより撮像し、その撮像画面をダッシュボードなどに配置したディスプレイに表示させることが考えられる。つまり、そのようにすれば、車両の前方を監視できるはずである。
【０００４】
しかし、実際には、そのようにしても、近くのものは光量オーバーで白く飛んで表示され、遠くのものは光量不足で黒く沈んで表示されるので、結果として、それほどの効果を得ることができない。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決し、近くから遠くまで適切に撮像して表示することのできる赤外線式監視装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
可視光カットフィルタの装着された第１の赤外線ビデオカメラと、
この第１の赤外線ビデオカメラよりも高感度の第２の赤外線ビデオカメラと、
この第２の赤外線ビデオカメラよりもさらに高感度の第３の赤外線ビデオカメラと、
上記第１〜第３の赤外線ビデオカメラから出力される第１〜第３のビデオ信号がそれぞれ供給される第１〜第３の信号抜き出し回路と、
信号すげ替え回路と、
上記第２および第３のビデオ信号の白色部分を検出する第１および第２の白色検出回路と、
レベル比較回路と、
輝度レベル補正回路と
を有し、
上記第１の信号抜き出し回路は、上記第１の白色検出回路の検出出力により、上記第１のビデオ信号のうちの上記適正露光の部分のビデオ信号を出力し、
上記第２の信号抜き出し回路は、上記第２の白色検出回路の検出出力により、上記第２のビデオ信号のうちの上記適正露光の部分のビデオ信号を出力し、
上記第３の信号抜き出し回路は、上記第２の白色検出回路の検出出力により、上記第３のビデオ信号のうちの上記適正露光の部分のビデオ信号を出力し、
これら第１〜第３の信号抜き出し回路から出力されたビデオ信号を、上記信号すげ替え回路により１つのビデオ信号に合成して出力するとともに、
上記レベル比較回路において、上記第２の信号抜き出し回路から出力されるビデオ信号と、上記第３の信号抜き出し回路から出力されるビデオ信号との輝度レベルを比較し、
上記輝度レベル補正回路において、上記レベル比較回路の比較出力により、上記第２および第３の信号抜き出し回路の少なくとも一方から上記信号すげ替え回路に供給されるビデオ信号の輝度レベルを補正する
ようにした赤外線式監視装置
とするものである。
したがって、第１〜第３のビデオ信号のうち、適正露光の部分が１つのビデオ信号に合成されて出力される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の理解を容易にするため、まず、この発明について、撮像画面および表示画面を用いて説明する。
【０００８】
図３は、夜間に、車両の前方を通常の感度の赤外線ビデオカメラにより撮像したときの画面である（以下、この画面を画面▲１▼とする）。このとき、車両のヘッドライトを点灯しているとともに、赤外線ランプにより近赤外線を車両の前方に照射している。また、赤外線ビデオカメラは、赤外線カットフィルタを外しているが、可視光カットフィルタを付けている。
【０００９】
そして、この画面▲１▼においては、中央の人物（この人物は車両の前方30ｍ付近にいる）は、その照射した近赤外線を適度に反射しているので、適切に映し出されている。しかし、近傍の草木や路面は、近赤外線をあまり反射していないので、ほとんで映っていない。また、遠方の風景（距離は400 ｍ〜500 ｍ）は、照射した近赤外線が届いていないので、しかも、夜間は可視光の長波成分が多いので、可視光カットフィルタを付けた赤外線ビデオカメラでは、映っていない。
【００１０】
また、図４は、図３と同じ撮像状況であるが、車両の前方を画面▲１▼の赤外線ビデオカメラよりも高感度の赤外線ビデオカメラにより撮像したときの画面である（以下、この画面を画面▲２▼とする）。ただし、このとき、赤外線ビデオカメラの露光時間（１フィールド期間あたりの受光時間。シャッタ速度）は、１／1000秒である。また、高感度化のため、赤外線ビデオカメラからは可視光カットフィルタも外してある。
【００１１】
そして、この画面▲２▼においては、可視光カットフィルタが外してあるので、自車のヘッドライトの可視光成分により、中央の人物は光量オーバーあるいは露出オーバーとなって白く飛んでいる。しかし、人物の近傍の草木や路面はほぼ適正な露光となり、適切に映し出されている。
【００１２】
さらに、図５も、図４と同じ撮像状況であるが、さらなる高感度化のため赤外線ビデオカメラの露光時間は１フィールド期間としたときの画面である（以下、この画面を画面▲３▼とする）。
【００１３】
そして、この画面▲３▼も、画面▲２▼と同様の理由により中央の人物は白く飛んでいるが、画面▲２▼の場合よりも長時間の露光なので、さらに人物の近傍の草木や路面も白く飛んでいる。しかし、遠景はほぼ適正な露光となり、適切に映し出されている。
【００１４】
したがって、画面▲２▼と画面▲３▼とを合成すれば、図６に示す画面▲４▼を得ることができ、この画面▲４▼に画面▲１▼を合成すれば、図７に示す画面▲５▼を得ることができる。そして、この画面▲５▼によれば、車両の前方にいる人物および近景から遠景までが適切に映し出されている。
【００１５】
この発明は、以上のような考えにしたがって目的とする画面を得るようにしたものである。以下、この発明の一形態について説明する。
【００１６】
図１において、符号１１、２１は赤外線ビデオカメラを示す。この場合、ビデオカメラ１１は、画面▲１▼に対応するビデオ信号を得るためのものである。このため、ビデオカメラ１１の撮像素子はＣＣＤ撮像素子により構成され、波長が例えば400 ｎｍ〜1000ｎｍの範囲において、通常の感度が得られるようにされている。また、このビデオカメラ１１の入射光路には、赤外線カットフィルタは設けられていないが、可視光カットフィルタ２１が設けられている。
【００１７】
こうして、ビデオカメラ１１からは、画面▲１▼に対応するビデオ信号Ｓ11、すなわち、近赤外線に対して通常の感度のビデオ信号Ｓ11が取り出される。
【００１８】
また、図１の装置においては、ビデオカメラ２１は、その撮像素子がＣＣＤ撮像素子により構成され、画面▲２▼に対応する短時間露光のビデオ信号Ｓ21と、画面▲３▼に対応する長時間露光のビデオ信号Ｓ31とを、同時に出力できるようにされている。
【００１９】
すなわち、ビデオカメラ２１のＣＣＤ撮像素子は、例えば、フィールド周波数および水平周波数が標準の２倍とされている。そして、（２倍のフィールド周波数における）奇数フィールド期間には、１／1000秒の期間だけ電荷の蓄積が実行されて露光時間が１／1000秒のビデオ信号が取り出される。そして、この取り出されたビデオ信号がフィールドメモリに書き込まれるとともに、標準の周波数で読み出されて標準方式のビデオ信号に変換される。
【００２０】
また、（２倍のフィールド周波数における）偶数フィールド期間には、その全フィールド期間にわたって電荷の蓄積が実行されて露光時間が１フィールド期間のビデオ信号が取り出される。そして、この取り出されたビデオ信号がフィールドメモリに書き込まれるとともに、標準の周波数で読み出されて標準方式のビデオ信号に変換される。
【００２１】
こうして、赤外線ビデオカメラ２１からは、画面▲２▼に対応するビデオ信号Ｓ21と、画面▲３▼に対応するビデオ信号Ｓ31とが同時に取り出される。
【００２２】
なお、赤外線ビデオカメラ１１、２１の撮像レンズの分光特性は、950 ｎｍ付近がピークとされ、可視光の長波長および近赤外線領域におけるピントのずれが最小となるようにされている。
【００２３】
また、赤外線ビデオカメラ１１、２１を車両に配置する場合、例えば図２に示すように配置することができる。すなわち、運転席の上部付近の天井に、赤外線ビデオカメラ１１、２１が前方を向いて設けられる。この場合、赤外線ビデオカメラ１１、２１は、それらの光軸が同一水平面内において平行となるように、並んで配置されるとともに、カメラ１１が内側となり、カメラ２１が外側となるように配置される。
【００２４】
さらに、赤外線ビデオカメラ１１、２１の近傍に、赤外線ランプ６１が配置されるとともに、このランプ６１の前部には、可視光カットフィルタ６９が設けられる。したがって、車両の前方は、近赤外線（および自車のヘッドライト）により照射されることになり、赤外線ビデオカメラ１１からは画面▲１▼に対応するビデオ信号Ｓ11が出力され、赤外線ビデオカメラ２１からは画面▲２▼、▲３▼に対応するビデオ信号Ｓ21、Ｓ31が出力されることになる。
【００２５】
そして、図１に示すように、赤外線ビデオカメラ１１からのビデオ信号Ｓ11が、遅延回路１２に供給されて赤外線ビデオカメラ１１と赤外線ビデオカメラ２１との視差に対応した時間だけ遅延され、この遅延後のビデオ信号Ｓ11が、例えばゲート回路により構成された信号抜き出し回路１３に供給される。
【００２６】
また、赤外線ビデオカメラ２１からのビデオ信号Ｓ21が、例えばレベル検出回路により構成された白色部検出回路２６に供給され、ビデオ信号Ｓ21の白色レベルの部分を示す信号Ｓ26、すなわち、画面▲２▼の場合であれば、図８にも示すように、人物部分を示す信号Ｓ26が取り出される。
【００２７】
そして、この検出信号Ｓ26が信号抜き出し回路１３に制御信号として供給され、信号抜き出し回路１３からは、ビデオ信号Ｓ11のうち、適正露光の部分のビデオ信号Ｓ13、すなわち、画面▲１▼の場合であれば、図８にも示すように、人物の部分のビデオ信号Ｓ13が取り出される。そして、この信号Ｓ13が、例えばスイッチ回路により構成された信号すげ替え回路１５に供給される。
【００２８】
また、赤外線ビデオカメラ２１からのビデオ信号Ｓ21が信号抜き出し回路２３に供給される。さらに、赤外線ビデオカメラ２１からのビデオ信号Ｓ31が白色部検出回路３６に供給され、ビデオ信号Ｓ31の白色レベルの部分を示す信号Ｓ36、すなわち、画面▲３▼の場合であれば、図８にも示すように、人物の近傍の草木や路面の部分を示す信号Ｓ36が取り出される。
【００２９】
そして、この信号Ｓ36が信号抜き出し回路２３に制御信号として供給され、信号抜き出し回路２３からは、ビデオ信号Ｓ21のうち、適正露光の部分のビデオ信号Ｓ23、すなわち、画面▲２▼の場合であれば、図８にも示すように、人物の近傍の草木や路面の部分のビデオ信号Ｓ23が取り出される。そして、この信号Ｓ23が、後述する輝度レベル補正回路２４により輝度レベルの補正されたビデオ信号Ｓ24とされ、この信号Ｓ24が信号すげ替え回路２５に供給される。
【００３０】
さらに、赤外線ビデオカメラ２１からのビデオ信号Ｓ31が信号抜き出し回路３３に供給されるとともに、白色部検出回路３６からの検出信号Ｓ36が信号抜き出し回路３３に制御信号として供給され、信号抜き出し回路３３からは、ビデオ信号Ｓ31のうち、適正露光の部分のビデオ信号Ｓ33、すなわち、画面▲３▼の場合であれば、図８にも示すように、遠景の部分のビデオ信号Ｓ33が取り出される。
【００３１】
そして、この信号Ｓ33が信号すげ替え回路２５に供給されるとともに、白色部検出回路３６からの検出信号Ｓ36が信号すげ替え回路２５に制御信号として供給され、信号すげ替え回路２５からは、ビデオ信号Ｓ24、Ｓ33のうち、適正露光の部分が合成されたビデオ信号Ｓ25、すなわち、例えば画面▲４▼の内容のビデオ信号Ｓ25が取り出される。
【００３２】
この場合、輝度レベルを補正しないで、ビデオ信号Ｓ23のうちの適正露光の部分の信号と、ビデオ信号Ｓ33のうちの適正露光の部分の信号とを単純に合成すると、その合成画面では境界部分で輝度差を生じることがある。
【００３３】
そこで、上述のように、信号抜き出し回路２３からのビデオ信号Ｓ23は、輝度レベル補正回路２４に供給される。また、信号抜き出し回路２３、３３からのビデオ信号Ｓ23、Ｓ33が、それぞれ積分回路２７、３７に供給されて適正露光部分についての積分値が取り出される。そして、この積分値がレベル比較回路２８に供給されてレベル比較され、その比較出力が輝度レベル補正回路２４にその制御信号として供給される。
【００３４】
こうして、輝度レベル補正回路２４に供給されたビデオ信号Ｓ23は、その輝度レベルがビデオ信号Ｓ33の輝度レベルを基準にして制御され、ビデオ信号Ｓ24の輝度レベルはビデオ信号Ｓ33の輝度レベルに等しくされる。したがって、信号すげ替え回路２５からのビデオ信号Ｓ25は、合成の境界部分で輝度差を生じることがなくなる。
【００３５】
そして、このビデオ信号Ｓ25が信号すげ替え回路１５に供給されるとともに、白色部検出回路２６からの検出信号Ｓ26が信号すげ替え回路１５に制御信号として供給され、信号すげ替え回路１５からは、ビデオ信号Ｓ13、Ｓ25のうち、適正露光の部分が合成されたビデオ信号Ｓ15、すなわち、例えば画面▲５▼の内容のビデオ信号Ｓ15が取り出される。
【００３６】
そして、このビデオ信号Ｓ15は最終的に必要とする画面の信号なので、このビデオ信号Ｓ15がディスプレイ装置５０に供給される。このディスプレイ装置５０は、例えばヘッドアップ型ディスプレイとされているもので、図２に示すように、表示スクリーンに対応するコンバイナ部５１と、プロジェクタ部５２とを有する。
【００３７】
そして、コンバイナ部５１は、多層光干渉膜やホログラム回折格子などにより、高い反射率と高い透過率とが得られるように構成され、フロントガラス（ウィンドウシールド）のうち、運転者の前方に位置する部分に設けられる。
【００３８】
また、プロジェクタ部５２は、例えば液晶プロジェクタにより構成されてダッシュボード（インストルメント部）に設けられ、その投射光がコンバイナ部５１に投射される。そして、そのとき、ビデオ信号Ｓ15がプロジェクタ部５２に供給される。
【００３９】
このような構成によれば、ビデオ信号Ｓ15がプロジェクタ部５２に供給され、その投射光がコンバイナ部５１に投射されるので、運転者は、コンバイナ部５１の向こう側に、ビデオ信号Ｓ15による画面を虚像の状態で見ることができる。
【００４０】
そして、そのとき、ビデオ信号Ｓ15はビデオ信号Ｓ11、Ｓ21、Ｓ31を合成した信号であるとともに、ビデオ信号Ｓ11、Ｓ21、Ｓ31は、前方の人物および近景から遠景までをそれぞれ適切な露光で撮像したときの信号である。したがって、例えば画面▲５▼のように、前方の人物および近景から遠景までを適切に映し出すことができる。
【００４１】
図９の画面▲６▼は、比較のため、一般のビデオカメラにより同様に撮像したときのものである。なお、撮像条件は、画面▲１▼〜▲３▼の場合と同様である。そして、この画面▲６▼では、車両の約30ｍ先にいる人物および400 ｍ〜500 ｍ先の民家の窓灯は認識できるが、その人物よりも後方の様子、例えば道路がどうなっているかは、わからない。
【００４２】
これに対し、ビデオ信号Ｓ15による画面▲５▼の場合には、車両の前方にいる人物はもちろんのこと、道路が手前から人物のずっと後方までまっすぐに延びていることが分かる。さらに、民家の輪郭や遠方の高圧鉄塔および高圧線までも、はっきりと知ることができる。
【００４３】
そして、このように前方の人物および近景から遠景までを適切に映し出すことができるので、夜間に運転するときのストレスを大幅に低減することができる。また、これにより安全運転に大きく寄与することができるとともに、運転者の精神衛生の改善にもつながる。
【００４４】
さらに、ディスプレイ装置５０を、ヘッドアップ型としているので、その表示画面を見る場合と、車両の前方を見る場合とで視線の動きを最小に抑えることができ、運転者の負担を減らすことができる。
【００４５】
また、例えば街路灯や対向車のヘッドライトが画面の中に映り込んだ場合、一般には、ハレーションを生じるが、上述のビデオ信号Ｓ15によれば、諧調が適切に表現され、白飛びや黒沈みのない画面となる。
【００４６】
さらに、工場の構内などのように広い範囲を監視する場合に、遠くの様子まではっきりと捕らえるには、一般の赤外線ビデオカメラのときには、多数の投光器および赤外線ビデオカメラが必要となるが、上述の監視装置のときには、最小限の投光器および赤外線ビデオカメラとすることができる。また、このことから、後段の処理回路、例えばスイッチャやフィールドメモリなどをシンプル化することができる。
【００５４】
なお、上述において、赤外線ビデオカメラ２１を２組のフォトディテクタを持つものとし、ビデオ信号Ｓ21、Ｓ31を得ることもできる。また、ビデオ信号Ｓ11と、ビデオ信号Ｓ21あるいはＳ31の一方とからビデオ信号Ｓ15を得ることもできる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明によれば、前方の例えば人物および近景から遠景までを適切に映し出すことができる。
【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】  この発明の一形態を示す配置図である。
【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。
【図６】  この発明を説明するための図である。
【図７】  この発明を説明するための図である。
【図８】  この発明を説明するための図である。
【図９】  この発明を説明するための図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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