JPH0728394B2 - 調光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、入射光を捉えて所定の信号に変換する光検出
装置に用いられる調光装置に関し、特に自動車等に備え
られる画像認識装置に用いられて有用な調光装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、自動車用画像認識システムとしては、第８図の様
に車両301前方に取り付けられている受光器303にて先行
車305、対向車307、ガードレール309等を可視光により
画像として捉えて認識し、走行その他の判断データとし
ているものがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、太陽光等の外部の可視光を受光しているのみで
は、夜間やトンネル内では十分な光検出は不可能であ
り、また昼間でも早朝または夕方、受光器303に太陽光
が直接入射したり、あるいはガラス窓等の鏡面から反射
光として入射したりして、受光器303の受光素子が飽和
し画像認識ができない場合があった。

入射光の調節として、特開昭62-255220号に示されてい
るような、液晶型の調光装置を用いることも考えられる
が、夜間・トンネル内などでは光量自体が不足しており
意味をなさない。また、ヘッドライトを補助光として用
いるのでは照射範囲が限られており、その均一性も不十
分であった。このため他の補助光を前方に照射してその
反射光を捉えることが考えられるが、対向車のヘッドラ
イト等が画像認識を誤らせる場合があった。

発明の構成 そこで、本発明は、上記問題点を解決のため、昼夜とも
に光検出装置が適正に光検出できるようにする調光装置
を提供することを目的とし、次のような構成を採用し
た。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明の要旨とするところは、第１図に例示する
ごとく、 入射光を捉えて所定の信号に変換する光検出装置Ｓに用
いられ、上記入射光の強度を調節する調光装置におい
て、 日射センサM1と、 上記入射光の光路に備えられ、少なくとも車両のヘッド
ライトの波長域を含む所定波長光の透過量を調節可能な
フィルタM2と、 上記フィルタM2による透過量の調節によっては、上記フ
ィルタM2の透過にほとんど影響されない波長光を外部に
照射可能な外部照射手段M3と、 上記日射センサM1が捉えた外部光が所定値より強い場合
に、上記光検出装置Ｓの検出結果に応じて上記フィルタ
M2の透過量を調節し、上記日射センサM1が捉えた外部光
が所定値より弱い場合に、上記透過量を低く抑えるフィ
ルタ駆動手段M4と、 上記日射センサM1が捉えた外部光が所定値より弱い場合
に、上記外部照射手段M3を駆動する照射駆動手段M5と、 を備えたことを特徴とする調光装置にある。

［作用］ 昼間においては、日射センサM1が所定値より強い光を検
出する。このとき、フィルタ駆動手段M4は、光検出手段
Ｓの検出結果に応じて、フィルタM2を制御し、光検出手
段Ｓへの外部光入射量が適当な量となるように制御す
る。

一方、夜間やトンネル内にては、日射センサM1は所定値
より弱い光を検出するか、あるいは全く検出しない。こ
のときフィルタM2はフィルタ駆動手段M4により透過量を
低く抑えられる。そのため対向車のヘッドライト等の光
はフィルタM2を透過し難く、光検出装置Ｓにてはほとん
ど検出されない。したがって、対向車のヘッドライト等
により、光検出装置Ｓが影響されることはない。しか
し、この時、照射駆動手段M5により外部照射手段M3が駆
動されて、所定の波長光を外部に照射する。外部照射手
段M3が照射する波長光は、フィルタM2の透過量（透過
率）調節にほとんど影響されることなくフィルタM2を透
過可能な光である。そのため、対向車のヘッドライト等
の光はフィルタM2を透過し難いにもかかわらず、上記外
部照射手段M3からの照射光の反射光はフィルタM2を透過
して光検出装置Ｓに検出される。このことにより、対向
車のヘッドライト等に影響されることなく、画像データ
が検出できる。

次に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらに限
られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々
の態様のものが含まれる。

［実施例］ 第２図は、自動車用画像認識装置に用いられる本発明調
光装置の一実施例のシステム構成図である。

イメージセンサであるCCD1は、その前方に配置されたビ
ームスプリッタ３、凸レンズ５、液晶フィルタ７及び偏
光板９を介して入射した外部光が感光部の表面に結像す
ると、その画像を各画素毎の光の強度を表すビデオ信号
に変換して出力する。CCD1の検出信号はアンプ11により
増幅されて端子13に出力され、所望の制御に利用され
る。

また別に日射センサ15が車室外部に設けられ、直接間接
に太陽光を検出している。例えば、ホトセンサ等を備え
て空の明るさを検出している。この日射センサ15の出力
と上記CCD1の出力とに基づき、フィルタ駆動回路17が液
晶フィルタ７の光透過率を制御する。更に上記日射セン
サ15の出力に基づいて照射駆動回路19がレーザダイオー
ド21の近赤外のレーザ光出力を制御する。

上記フィルタ駆動回路17は、その判定回路により、日射
センサ15の出力値のレベルを判定し、それが高レベル、
即ち昼間であると判断すると、アンプ11で増幅されたCC
D1のビデオ信号を積分回路にて一画面分の積分値を求
め、その値に応じて液晶フィルタ７の光透過率を調整す
る。即ち、積分値が高くなれば外部光が強いことから、
CCD1の飽和を防止するために液晶フィルタ７の光透過率
を減少させる。逆に積分値が低くなれば外部光が弱いこ
とから、CCD1の検出精度を上げるために液晶フィルタ７
の光透過率を増加させる。また、日射センサ15の出力が
低レベル、即ち夜間（トンネツ内も含める）であると判
断すると、液晶フィルタ７の光透過率を最低（ここでは
非透過状態）に設定する。即ち、対向車のヘッドライト
等のような、CCD1の誤動作につながる外部光をカットす
るためである。

上記液晶フィルタ７としては、例えば、ホストである液
晶中に二色性染料をゲストとして含ませたホスト・ゲス
トタイプの液晶フィルタが用いられる。ここで用いられ
る二色性染料は、非透過状態の配列では太陽光のような
可視光は吸収するが、近赤外領域の光に対しては吸収せ
ずに透過させる様な染料が選ばれる。この透過率の変更
は、液晶フィルタ７の電極7a,7bに印可される電圧を制
御して、液晶槽7c内の液晶分子25及び染料分子27の配列
方向を調整することによりなされる。ホスト・ゲストタ
イプの液晶フィルタには、ネマティック型、スメクティ
ック型、及びコレステリック型のタイプがあり、本実施
例ではネマティック型であるが、勿論、他のタイプの液
晶フィルタを用いてもよく、更にホスト・ゲスト以外の
タイプを用いてもよい。

上記照射駆動回路19は、その判定回路により、日射セン
サ15の出力値のレベルを判定し、低レベル、即ち夜間で
あると判断すると、そのスイッチング回路が働いてレー
ザダイオード21の駆動回路が作動し、第３図に示すごと
く、レーザダイオード21から近赤外のレーザ光をビーム
スプリッタ３に向けて出力させる。ビームスプリッタ３
にて前方に反射されたレーザ光は、凸レンズ５、液晶フ
ィルタ７及び偏光板９を介して第７図に示すごとく画像
認識装置70から車両301前方に照射される。ただし、レ
ーザ光の振動方向は、偏光板９による偏光方向と一致さ
せてあるので、偏光板９にて減光されることはない。ま
た、上記液晶フィルタ７は、第６図に示すごとく近赤外
光についてはほとんど透過の障害とならないものである
ことから、近赤外の反射光はそのままCCD1に到達する。
しかし、ヘッドライト等は液晶フィルタ７により遮蔽さ
れるので、ヘッドライト等に惑わされずに、近赤外光の
みで正確な画像認識ができる。

次に上記フィルタ駆動回路17と照射駆動回路19とがマイ
クロコンピュータとしての演算制御回路（ECU）60とし
て一体に構成された例を第４図に示す。

ECU60は、CPU60a、ROM60b、RAM60c等を中心に論理演算
回路として構成され、コモンバス60dを介して入力回路6
0e及び出力回路60fに接続されて外部との入出力を行
う。

次に、上記ECU60により実行される液晶フィルタ７及び
レーザダイオード21の制御処理を第５図に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。本制御はECU60の電源オン
と共に開始される。

まず、処理が開始されると、各種フラグ、変数等の値を
初期値に設定し、更に各種制御対象を初期状態に設定さ
せる等の初期設定がなされる（ステップ100）。次に日
射センサ15の出力が読み込まれる。日射センサ15のアナ
ログ値は入力回路60e内に設けられたA/D変換器によりデ
ジタル信号に変換され、CPU60aに取り込まれる（ステッ
プ110）。このデジタル値が予め設定した所定値以上か
否か、即ち、十分に外部が明るい昼間で有るか否かが判
定され（ステップ120）、肯定判定されれば、CCD1の各
画素毎の出力が読み込まれる（ステップ130）。次にこ
の各画素毎の読み込み値を累積（積分）する（ステップ
140）。次にこの累積値が予め設定した所定上限レベル
以上か否かが判定される（ステップ150）。ここで肯定
判定されれば、液晶フィルタ７を透過する外部光が強く
てCCD1は飽和していると判断されることから、計算上の
印加電圧VLをΔＶ分減少する（ステップ160）。また、
ステップ150にて否定判定された場合は、上記累積値が
予め設定した所定下限レベル以下か否かが判定される
（ステップ170）。ここで肯定判定されれば、液晶フィ
ルタ７を透過する外部光が弱くてCCD1の画像検出には不
適当と判断されることから、計算上の印加電圧VLをΔＶ
分増加する（ステップ180）。尚、ステップ150及びステ
ップ170の両者で否定判定されれば、透過光は強度は適
正と判断されることから、計算上の印加電圧VLの変化は
ない。

こうして印加電圧VLの値が決定すると、液晶フィルタ７
の実際の印加電圧が、その計算値に基づいて0Vから上限
電圧の間で制御される（ステップ190）。即ち、印加電
圧が0Vの場合は液晶フィルタ７の液晶分子25は第３図に
模式的に示すごとく、電極7a,7b面と平行に、かつ偏光
フィルタ９の偏光方向と平行に配列している。染料分子
27も液晶分子25の配列に従っている。染料分子27がこの
角度では偏光フィルタ９を通過してきた太陽光やヘッド
ライト等は、染料分子27を振動させ吸収されてしまう。
そのため太陽光等はほとんど液晶フィルタ７を通過せ
ず、CCD1には到達しない。

逆に、印加電圧が上限電圧の場合は液晶フィルタ７の液
晶分子25は、第２図に模式的に示すごとく、電極7a,7b
面に垂直に配列し、やはり染料分子27も液晶分子25の配
列に従う。染料分子27がこの角度では偏光フィルタ９を
通過してきた太陽光やヘッドライト等は、染料分子27を
振動させることはなく、吸収されない。そのため太陽光
等はそのほとんどが液晶フィルタ７を通過し、CCD1には
そのまま到達する。上記ΔＶはこの印加電圧を段階的に
変更するものであり、VLが低くなければなるほど、液晶
フィルタ７は光の透過率を低下させ、VLが高くなればな
るほど、液晶フィルタ７は光の透過率を上昇させる。

上記ステップ190の処理の後、ステップ110に戻り、以後
ステップ120にて肯定判定されている限り、上述の処理
を繰り返す。

次に、ステップ120にて否定判定された場合、VLに零が
設定される（ステップ200）。次にレーザダイオード21
が駆動されて、第７図に示すごとくレーザ光が車両301
前方に照射される（ステップ210）。次に液晶フィルタ
７の実際の印加電圧が0Vに制御される（ステップ19
0）。即ち、偏光フィルタ９を通過してきたヘッドライ
トや街灯光等は、染料分子27を振動させ吸収されてしま
う。そのためヘッドライトや街灯光等はほとんど液晶フ
ィルタ７を通過せず、CCD1には到達しない。しかし、第
６図に示すごとく染料分子27が電極7a,7b及び偏光板９
の偏光方向に平行に配列している場合の染料の吸収帯
は、可視光領域に限られていることから、近赤外光（波
長1300〜15000nm）は吸収されることがない。従って、
ヘッドライトや街灯等に惑わされずに所望の画像を得る
ことができる。

以後、ステップ120にて否定判定される限り上記処理を
繰り返す。

本実施例は上述のごとく制御されているため、昼間にお
いては外部光の強度にかかわらず適正な画像を得ること
ができ、また夜間やトンネル内においてはヘッドライト
や街灯等などに惑わされることなく適正な画像を得るこ
とができる。

更に、トンネル等では自動的瞬時に近赤外光による検出
に切り替わるので、機械的に光学フィルタを交換するよ
うなタイムラグがなく、連続して適正な画像を得ること
ができる。

尚、夜間等に近赤外光にて画像を検出する場合は、凸レ
ンズ５の焦点が移動することから、その移動に応じて凸
レンズ５またはCCD1の位置を移動させるようにしてもよ
い。

また、その用途も自動車ばかりでなく、知能ロボットや
野外や室内の監視システムに用いてもよい。

上記実施例において、CCD1が光検出装置Ｓに該当し、レ
ーザダイオード21が外部照射手段M3に該当し、フィルタ
駆動回路17とECU60とがフィルタ駆動手段M4に該当し、
照射駆動回路19とECU60とが照射駆動手段M5に該当す
る。

発明の効果 本発明は上述のごとく構成されているため、昼間、光検
出装置Ｓの受光素子が飽和することがなく画像認識が常
に適正になされる。また夜間やトンネル内では、フィル
タM2は対向車のライト等をほぼ遮り、外部照射手段M3か
ら外部へ照射された光の反射光のみを、光検出装置Ｓが
捉えているので、対向車のライト等が画像認識の誤差に
つながることがない。トンネル等では自動的瞬時に近赤
外光等の別波長光による検出に切り替わるので、機械的
に光学フィルタを交換するようなタイムラグがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的例示図、第２図及び第３図は本
発明一実施例の構成図、第４図はマイクロコンピュータ
を利用したシステム構成図、第５図はその処理を表すフ
ローチャート、第６図は液晶フィルタの波長に対する光
吸収度（光減衰度）を示すグラフ、第７図は近赤外光照
射による画像検出状態の説明図、第８図は画像検出状態
の説明図を表す。 M1……日射センサ、M2……フィルタ M3……外部照射手段 M4……フィルタ駆動手段、M5……照射駆動手段 １……CCD、３……ビームスプリッタ ５……凸レンズ、７……液晶フィルタ ９……偏光板、11……アンプ 15……日射センサ、17……フィルタ駆動回路 19……照射駆動回路、21……レーザダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光を捉えて所定の信号に変換する光検
   出装置に用いられ、上記入射光の強度を調節する調光装
   置において、 日射センサと、 上記入射光の光路に備えられ、少なくとも車両のヘット
   ライトの波長域を含む所定波長光の透過量を調節可能な
   フィルタと、 上記フィルタによる透過量の調節によっては、上記フィ
   ルタの透過にほとんど影響されない波長光を外部に照射
   可能な外部照射手段と、 上記日射センサが捉えた外部光が所定値より強い場合
   に、上記光検出装置の検出結果に応じて上記フィルタの
   透過量を調節し、上記日射センサが捉えた外部光が所定
   値より弱い場合に、上記透過量を低く抑えるフィルタ駆
   動手段と、 上記日射センサが捉えた外部光が所定値より弱い場合
   に、上記外部照射手段を駆動する照射駆動手段と、 を備えたことを特徴とする調光装置。
2. 【請求項２】上記光検出装置が自動車に搭載されて画像
   認識用に用いられる請求項１記載の調光装置。