(57)【要約】【課題】低速走行時及び高速走行時のいずれにおいても歩行者の鮮明な映像を得ることができる赤外線撮像装置を提供する。【解決手段】赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃと、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃにて車両前方を撮像する撮像素子１５とを備える遠赤外線撮像装置１に、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃ及び撮像素子１５の光軸方向の距離を伸縮させるモータ１３ａと、車速を示す車速情報を取得する取得手段、及び該取得手段が取得した車速情報に基づいて、車速が速／遅の場合、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃ及び撮像素子１５間の距離が短／長になるように、焦点調整手段の動作を制御する制御手段を有する信号処理回路１６とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を透過させるレンズと、該レンズにて車両前方を撮像する撮像素子とを備える赤外線撮像装置において、
前記レンズ及び前記撮像素子の光軸方向の距離を伸縮させる焦点調整手段と、
車速を示す車速情報を取得する取得手段と、
該取得手段が取得した車速情報に基づいて、車速が速／遅の場合、前記レンズ及び前記撮像素子間の距離が短／長になるように、前記焦点調整手段の動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項２】
赤外線を透過させるレンズ及び撮像素子を備えた赤外線撮像装置にて車両前方の障害物を撮像する障害物撮像方法において、
車速を示す車速情報を取得し、
取得した車速情報に基づいて、車速が速／遅の場合、前記レンズ及び前記撮像素子間の距離が短／長になるように、前記レンズ及び前記撮像素子の光軸方向の距離を伸縮させる
ことを特徴とする障害物撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を透過させるレンズ及び撮像素子を備えたピント調整可能な赤外線撮像装置、赤外線撮像装置にて車両前方の障害物を撮像する障害物撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
夜間の視界補助を目的として、自動車に搭載された遠赤外線撮像装置にて車両前方を撮像し、衝突のおそれがある障害物、例えば歩行者、動物等を検出した場合、警報を発して運転者に注意を促す夜間前方監視システムが実用化されている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
遠赤外線撮像装置は、赤外線を集光するレンズユニット、及び撮像素子等から構成されている。遠赤外線撮像装置では、Ｆ値の小さいレンズを用いているため被写界深度が浅い。このため遠赤外線撮像装置の焦点は無限遠に合わせられている。一般に、焦点を遠方に合わせると被写界深度が深くなるため、焦点を無限遠に合わせることにより、ピント調整を行うことなく、車両から約５０ｍ〜無限遠の距離範囲にある障害物を撮像することができるようになる。
【特許文献１】特開２００６−１７１８８４号公報
【特許文献２】特開２００６−１７３７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、夜間前方監視システムにおいては、５秒程度で車両に接近するような位置の歩行者を認識する必要がある。焦点を無限遠に合わせた場合、車両から約５０ｍ以上離れた遠方の歩行者を高い解像度で撮像することができるが、車両から約５０ｍ未満の近距離の歩行者に対しては焦点が合わず、画像認識処理において歩行者のエッジ抽出、特徴量算出等を行うことが困難になる。車速が約４０（ｋｍ／時）以上の場合、約５秒後に衝突するおそれがある歩行者は車両から約５５ｍ離れた遠方に位置するため、特に問題は無いが、車速が約３０（ｋｍ／時）のように低速である場合、約５秒後に衝突するおそれがある歩行者は車両から約４１ｍしか離れておらず、歩行者認識に支障をきたす。また、映像表示上も鮮明な歩行者の画像が得られなくなる。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、低速走行時及び高速走行時のいずれにおいても歩行者の鮮明な映像を得ることができる赤外線撮像装置及び障害物撮像方法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】
第１発明に係る赤外線撮像装置は、赤外線を透過させるレンズと、該レンズにて車両前方を撮像する撮像素子とを備える赤外線撮像装置において、前記レンズ及び前記撮像素子の光軸方向の距離を伸縮させる焦点調整手段と、車速を示す車速情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した車速情報に基づいて、車速が速／遅の場合、前記レンズ及び前記撮像素子間の距離が短／長になるように、前記焦点調整手段の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る障害物撮像方法は、赤外線を透過させるレンズ及び撮像素子を備えた赤外線撮像装置にて車両前方の障害物を撮像する障害物撮像方法において、車速を示す車速情報を取得し、取得した車速情報に基づいて、車速が速／遅の場合、前記レンズ及び前記撮像素子間の距離が短／長になるように、前記レンズ及び前記撮像素子の光軸方向の距離を伸縮させることを特徴とする。
【０００８】
第１発明及び第２発明にあっては、焦点調整手段が赤外線透過性のレンズ及び撮像素子の光軸方向の距離を伸縮させることにより、ピント調整を行う。
取得手段は、撮像すべき障害物と赤外線撮像装置との距離を判定すべく、車速情報を取得する。車速情報は、赤外線撮像装置を搭載した車両の速度を示している。車速情報は、衝突回避の観点から撮像すべき障害物と赤外線撮像装置との距離、言い換えるとピントの合焦位置を判定するために必要な情報である。
制御手段は、取得手段が取得した車速情報に基づいて、車速が速／遅の場合、レンズ及び撮像素子間の距離が短／長になるように、焦点調整手段の動作を制御する。従って、車両が高速走行している場合、レンズ及び撮像素子間の距離が短くなり、遠方の障害物にピントが合う。車両が低速走行している場合、レンズ及び撮像素子間の距離が長くなり、近い障害物にピントが合う。
よって、車両が高速走行及び低速走行している場合であっても、撮像すべき障害物にピントを合わせることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の速度を示す車速情報に基づいて、赤外線透過性のレンズのピント調整を行うように構成することにより、低速走行時及び高速走行時のいずれにおいても歩行者の鮮明な映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る夜間前方監視システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る夜間前方監視システムは、車両前方の障害物を撮像する遠赤外線撮像装置１、エンジンＥＣＵ２（Electric Control Unit）、映像表示装置４等を備えており、各種装置は車載ＬＡＮに準拠した通信線５、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）で接続されている。本実施の形態１に係る遠赤外線撮像装置１は、車速に応じてピント調整を行うことにより、低速走行時及び高速走行時のいずれにおいても、衝突可能性のある歩行者にピントを合わせ、歩行者の鮮明な映像を得ることを可能にしたものである。なお、通信プロトコルは、ＣＡＮに限定されず、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ等の他の通信プロトコルを採用するように構成しても良い。
【００１１】
エンジンＥＣＵ２には、車速センサ３、図示しないエンジンのクランク角センサ等の各種センサが接続されており、エンジンＥＣＵ２は、各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等を行うことで、エンジンの動作を制御する。車速センサ３は、車輪等の回転を検出することで車両の速度を検出し、車両の速度を示す車速信号（車速情報）をエンジンＥＣＵ２に出力する。エンジンＥＣＵ２は、車速センサ３から出力された車速信号を受信し、受信した車速信号を通信線５を介して遠赤外線撮像装置１へ送信する。なお、エンジンＥＣＵ２から車速信号を遠赤外線撮像装置１へ送信する例を説明したが、他のＥＣＵ、例えばカーナビゲーションシステムを構成するＥＣＵ等から車速信号を送信するように構成しても良い。
【００１２】
図２は、遠赤外線撮像装置１を模式的に示す側断面図、図３は、遠赤外線撮像装置１の構成を示すブロック図である。遠赤外線撮像装置１は、レンズユニット１１と、レンズユニット１１を保持するレンズホルダ１２と、撮像素子１５と、レンズユニット駆動用のモータ１３ａと、モータ駆動回路１３ｂと、信号処理回路１６とを備えている。
【００１３】
レンズユニット１１は、アルミニウム製の鏡筒１１ａと、鏡筒１１ａに内嵌した複数の赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃとから構成されている。赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃは、硫化亜鉛原料粉末をホットプレス法にて焼結してなる焼結体であり、８〜１２μｍ帯の赤外線に対して透過性を有している。なお、赤外線レンズ１１ｂの正面側表面は、ＡＲ（アンチリフレクション）コートにて被膜されている。もしくは、赤外線レンズ１１ｂの正面側表面は、図示しない中間層及びＤＬＣ膜にて被覆されている。ＤＬＣ膜は、ダイヤモンドに類似した構造を有するアモルファスの炭素薄膜であり、ＤＬＣ膜を形成することによって、赤外線レンズ１１ｂの耐環境性を向上させることができる。
【００１４】
レンズホルダ１２は、鏡筒１１ａに外嵌して、レンズユニット１１を光軸方向に移動可能に保持する保持筒１２ａを有している。保持筒１２ａの一端側には鍔部１２ｂが形成されていて、鍔部１２ｂの背面側の適宜箇所にはレンズユニット１１の背面側を覆うように回路基板１４が固定されている。
【００１５】
撮像素子１５は、波長帯域が７μｍ〜１４μｍの赤外線に感度を有する素子、例えばボロメータ、サーモパイル、ＳＯＩダイオード等の素子であり、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃの背面側に位置するように回路基板１４に配されている。撮像素子１５は、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃにて結像した像を電気信号に変換する撮像処理を連続的又は断続的に行い、例えば１秒当たり３０枚の画像データを生成して信号処理回路１６へ出力する。
【００１６】
モータ１３ａは、例えば超音波リニアモータであり、保持筒１２ａ及び鏡筒１１ａに装着されている。モータ１３ａはモータ駆動回路１３ｂによって駆動し、モータ駆動によってレンズユニット１１は光軸方向に移動させ、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃを撮像素子１５に近づけたり、遠ざけたりすることができる。
【００１７】
信号処理回路１６は、撮像素子１５が撮像して得た画像データを画像メモリ１７に一時記憶し、輝度信号をデジタルの画像データにＡＤ変換し、ＡＤ変換された画像データに対して各種補正処理を実行する。信号処理回路１６には通信インタフェース１８が接続されており、信号処理回路１６は映像通信線を介して画像データを映像表示装置４、例えば液晶ディスプレイ、メータ内ディスプレイ、ナビディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等に撮像した映像を表示させることができる。
また、信号処理回路１６は、エンジンＥＣＵ２から送信された車速信号を通信インタフェース１８を介して取得できるように構成されている。
更に、信号処理回路１６は、モータ駆動回路１３ｂに制御信号を出力することによって、モータ１３ａの駆動を制御し、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃを光軸方向に移動させることができる。
【００１８】
図４は、遠赤外線撮像装置１の動作を模式的に示す説明図である。図４（ａ）は、低速走行時の合焦位置を示しており、図４（ｂ）は高速走行時の合焦位置を示している。信号処理回路１６は、所定の車速、例えば４０（ｋｍ／時）を閾値として、低速用と高速用の最適な合焦位置、つまり赤外線レンズ１１ｃと撮像素子１５との距離を予め記憶している。例えば、低速走行時の合焦位置として４．０（ｍｍ）、高速走行時の合焦位置として３．９５（ｍｍ）を記憶している。信号処理回路１６は、信号処理回路１６に入力された車速信号に基づいてモータ駆動信号を出力し、レンズユニット１１が最適な合焦位置にくるように、位置決め制御を行う。
【００１９】
図５は、ピント調整に係る信号処理回路１６の処理手順を示すフローチャートである。信号処理回路１６は、通信インタフェース１８を介してエンジンＥＣＵ２から出力された車速信号を受信する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１を実行する信号処理回路１６及び通信インタフェース１８にて取得手段が構成されている。
【００２０】
そして、信号処理回路１６は、受信した車速信号に基づいて、車両の速度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。閾値は例えば４０（ｋｍ／時）に対応した値であり、信号処理回路１６が記憶している。
【００２１】
車速が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、信号処理回路１６は、モータ駆動回路１３ｂに駆動信号を送出することによって、レンズユニット１１を所定の高速時合焦位置へ移動させ（ステップＳ１３）、処理を終える。
【００２２】
車速が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、信号処理回路１６は、モータ駆動回路１３ｂに駆動信号を送出することによって、レンズユニット１１を所定の低速時合焦位置へ移動させ（ステップＳ１４）、処理を終える。なお、ステップＳ１２〜Ｓ１４を実行する信号処理回路１６にて、制御手段が構成されている。
【００２３】
本実施の形態１に係る赤外線撮像装置及び障害物撮像方法にあっては、車速信号を基に遠赤外線撮像装置１の赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃをモータ１３ａで駆動することにより、低速走行時（近距離）及び高速走行時（遠距離）のいずれにおいても鮮明な歩行者映像を得ることができる。
【００２４】
また、赤外線レンズ１１ｂ，１１ｃの合焦位置を、高速走行時及び低速走行時で二段階調整するように構成してあるため、簡素な構成で衝突可能性がある歩行者にピントを合わせ、鮮明に歩行者を撮像することができる。
【００２５】
なお、実施の形態１にあっては、車速センサ３からエンジンＥＣＵ２を介して車速情報を取得するように構成してあるが、車両の速度を示す情報であれば他の検出装置から情報を取得するように構成しても良い。
【００２６】
また、遠赤外線撮像装置を例示したが、近赤外線撮像装置に本発明を適用するように構成しても良い。
【００２７】
更に、合焦位置を二段階で調整するように構成してあるが、合焦位置を多段階的に調整するように構成しても良い。 
【００２８】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る夜間前方監視システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る夜間前方監視システムは、画像処理回路２１６部分を遠赤外線撮像装置２０１と別体で構成した点が実施の形態１に係る夜間前方監視システムと異なるため、以下では主に上記相違点について説明する。
【００２９】
実施の形態２に係る夜間前方監視システムは、遠赤外線撮像装置２０１、画像処理回路２１６、車速センサ２０３、及び表示装置２０４を備えている。遠赤外線撮像装置２０１は、実施の形態１同様、レンズユニット１１、レンズホルダ１２、撮像素子１５、モータ１３ａ、モータ駆動回路１３ｂ等を備えており、撮像して得た映像信号を画像処理回路２１６へ出力するように構成されている。
【００３０】
画像処理回路２１６は、実施の形態１に係る信号処理回路１６と同様の機能を有している。つまり、車速信号に基づいてモータ１３ａを駆動し、ピント位置制御を行う機能を備えている。また、遠赤外線撮像装置２０１が撮像して得た映像信号を表示装置２０４に送信して、表示装置２０４に表示させる機能を備えている。
【００３１】
本実施の形態２に係る赤外線撮像装置にあっても、車速信号を基に遠赤外線撮像装置２０１のレンズをモータ１３ａで駆動することにより、低速走行時及び高速走行時のいずれにおいても鮮明な歩行者映像を得ることができる。
【００３２】
実施の形態２に係る夜間前方監視システム及び障害物撮像方法の他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係る夜間前方監視システム及び障害物撮像方法の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３３】
更にまた、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る夜間前方監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】遠赤外線撮像装置を模式的に示す側断面図である。
【図３】遠赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】遠赤外線撮像装置の動作を模式的に示す説明図である。
【図５】ピント調整に係る信号処理回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係る夜間前方監視システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  遠赤外線撮像装置
２  エンジンＥＣＵ
３  車速センサ
４  映像表示装置
５  通信線
１１  レンズユニット
１１ｂ，１１ｃ  赤外線レンズ
１３ａ  モータ
１３ｂ  モータ駆動回路
１５  撮像素子
１６  信号処理回路
１８  通信インタフェース
２１６  画像処理回路
【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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