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Die Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung,
die für
Nachtaufnahmen und dergleichen geeignet ist, sowie ein Hilfssystem
zur visuellen Erkennung, das die Abbildungsvorrichtung verwendet.
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Die JPA 5-56341 offenbart ein Beispiel
einer bekannten Abbildungsvorrichtung, die eine CCD verwendet, um
ein durch ein optisches Abbildungssystem eintretendes Licht fotoelektrisch
umzuwandeln und auszugeben. Die Abbildungsvorrichtung steuert die
an das optische Abbildungssystem übertragene Lichtmenge und die
Lichtspeicherungszeit einer Bildaufnahmevorrichtung, und steuert
unterschiedlich die Verstärkung
des Ausgangssignals der Bildaufnahmevorrichtung. In einem vorgegebenen
Abbildungsmodus erhöht
die Abbildungsvorrichtung die Verstärkung, um die eingestellte
Lichtspeicherungszeit zu verkürzen,
um unabhängig
von der Abbildungssituation eine optimale Belichtungssteuerung zu
erreichen.
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Bei diesem Abbildungssystem des Standes der
Technik können
jedoch, je nach den Bedingungen, in denen das Bild aufgenommen wird
(d.h. den Abbildungsbedingungen), Problem wie etwa Lichthofbildung
in der Bildanzeige auftreten. Wenn zum Beispiel die Abbildungsvorrichtung
in einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung verwendet wird, die
dem Fahrer beim Fahren des Fahrzeugs bei Nacht eine Hilfe bei der
visuellen Erkennung bereitstellt, wird die Stärke des Bildausgangssignals
hoch eingestellt, so dass der Fahrer Fußgänger oder Hindernisse, die sich
vor dem Fahrzeug auf der Straße
befinden, erkennen kann. Wenn jedoch das Bildausgangssignals auf
diese Weise eingestellt wird, und die Abbildungsvorrichtung zum
Beispiel Scheinwerferlicht eines entgegenkommenden Fahrzeugs aufnimmt,
tritt eine starke Lichthofbildung auf, so dass eine geeignete Abbildung
nicht erreicht werden kann.
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In Anbetracht der vorgenannten Probleme stellt
die Erfindung somit eine Abbildungsvorrichtung bereit, die entsprechend
den Abbildungsbedingungen eine geeignete Abbildung ermöglicht.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung regelt
bei einer Abbildungsvorrichtung, die eine Bildaufnahmevorrichtung
umfasst, die ein von einem Objekt, von dem ein Bild aufgenommen
werden soll, einfallendes Licht speichert und fotoelektrisch umwandelt,
und eine Ausgangssignal-Regelungsvorrichtung umfasst, die einen
Ausgangssignalpegel eines Bildsignals regelt, das durch eine Bildverarbeitung
eines Abbildungssignals gewonnen wird, das von der Bildaufnahmevorrichtung
ausgegeben wird, die Ausgangssignal-Regelungsvorrichtung den Betrag
eines Spitzenwertes des Bildsignals, wenn ein vorbestimmtes Testmuster
unter Standardbedingungen aufgenommen wird, so dass der Spitzenwert
einen Wert zwischen 50 und 70 IRE annimmt.
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Bei dieser Abbildungsvorrichtung
regelt die Ausgangssignal-Steuerungsvorrichtung vorzugsweise den
Ausgangspegel des Bildsignals, indem sie eine Lichtspeicherungszeit
der Bildaufnahmevorrichtung auf der Grundlage des Abbildungssignals ändert.
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Gemäß diesem ersten Aspekt wird
die Aufrechterhaltung der Sichtbarkeit von Menschen und Hindernissen
in der Bildanzeige und die Reduzierung der Lichthofbildung, wenn
intensives Licht einfällt, möglich, indem
das Bildausgangssignal dadurch niedrig gehalten wird, dass, wenn
das vorbestimmte Testmuster unter Standardbedingungen aufgenommen
wird, der Betrag des Spitzenwerts des Bildsignals so eingestellt
wird, dass er einen Wert zwischen 50 und 70 IRE annimmt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung sind die Standardbedingungen folgende: Eine Tafel-Beleuchtungsquellenvorrichtung
emittiert Licht mit einer Farbtemperatur von 5100±100 K,
einer Beleuchtungsstärke
von 2750±150
Lux und einer Leuchtdichte von 1050±50 cd/m2,
und eine Raumbeleuchtung ist auf 500 bis 1500 Lux eingestellt.
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Gemäß einem dritten Aspekt der
Erfindung wird eine Graustufentafel als Testmuster verwendet.
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Gemäß einem vierten Aspekt der
Erfindung steuert bei einer Abbildungsvorrichtung, die eine Bildaufnahmevorrichtung
umfasst, die ein von einem Objekt, von dem ein Bild aufgenommen
werden soll, einfallendes Licht speichert und fotoelektrisch umwandelt,
und die ein Ausgangssignal-Regelungsmittel zur Regelung eines Ausgangspegels
eines Bildsignals umfasst, das durch Bildverarbeitung eines Abbildungssignals
gewonnen wird, das von der Bildaufnahmevorrichtung ausgegeben wird,
wenn ein Spitzenwert einer Signalwelle des Bildsignals einen vorbestimmten
Wert übersteigt,
das Ausgangssignal-Regelungsmittel den Ausgangspegel des Bildsignals,
so dass ein Spitzenwert des Bildsignals mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
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Vorzugsweise regelt das Ausgangssignal-Regelungsmittel
den Ausgangspegel des Bildsignals durch Einstellen einer Verstärkung eines
Verstärkers,
der das Bildsignal verstärkt.
Aus dem gleichen Grund, wie er bei dem ersten Aspekt der Erfindung
genannt wurde, wird darüber
hinaus der vorbestimmte Wert des Spitzenwerts innerhalb eines Bereichs
von 50 bis 70 IRE eingestellt.
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Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung verhindert
eine Regelung des Ausgangspegels des Bildsignals, derart dass der
Spitzenwert der Signalwelle des Bildsignals einen vorbestimmten
Wert nicht übersteigt,
dass die Bildanzeige übermäßig hell
ist, wenn intensives Licht einfällt.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ändert bei
einer Abbildungsvorrichtung, die eine Bildaufnahmevorrichtung umfasst,
die ein von einem Objekt, das aufgenommen werden soll, einfallendes Licht
speichert und fotoelektrisch umwandelt, ein Ausgangssignal-Regelungsmittel
umfasst, um einen Ausgangspegel eines Bildsignals zu regeln, das durch
eine Bildverarbeitung eines Abbildungssignals gewonnen wird, das
von der Bildaufnahmevorrichtung ausgegeben wird, und ein Beleuchtungsstärken-Erfassungsmittel
umfasst, um eine Beleuchtungsstärke
des einfallenden Lichts zu erfassen, das Regelungsmittel eine Regelgröße des Ausgangspegels
auf der Grundlage von Erfassungsergebnissen des Beleuchtungsstärken-Erfassungsmittels
und regelt den Ausgangspegel eines aufgenommenen Bildes von dem
Bildsignal, so dass die Leuchtdichte des aufgenommenen Bildes einen
wert annimmt, der niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
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Das Ausgangssignal-Regelungsmittel
gemäß dem fünften Aspekt
der Erfindung regelt vorzugsweise den Ausgangspegel des Bildsignals
durch Ändern
der Regelgröße in Bezug
auf eine Vorspannung der Bildaufnahmevorrichtung.
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Gemäß dem fünften Aspekt ist es durch Erfassen
der Beleuchtungsstärke
des einfallenden Lichts mit Hilfe der Beleuchtungsstärken-Erfassungsvorrichtung, Ändern der
Regelgröße des Ausgangspegels
des Bildsignals auf der Grundlage des erfassten Ergebnisses, und
Verhindern, dass die Bildanzeige so hell wie oder heller als ein
vorbe stimmter Wert wird, möglich,
die Regelgröße sofort
zu ändern,
wenn intensives Licht einfällt,
und somit zu verhindern, dass die Bildanzeige übermäßig hell ist.
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Darüber hinaus werden die vorgenannten Abbildungsvorrichtungen
vorzugsweise in einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung verwendet,
das dem Fahrer bei Nachtfahrten eine Hilfe bei der visuellen Erkennung
bereitstellt. In diesem Fall ermöglichen
die Abbildungsvorrichtungen als Abbildungsmittel für das Hilfssystem
zur visuellen Erkennung, wenn ein Fahrzeug bei Nacht gefahren wird,
wo sich die Bedingungen stark ändern,
eine geeignete Abbildung sowie eine geeignete Bildanzeige, die mit
dem Hilfssystem zur visuellen Erkennung gewonnen werden soll.
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Die genannten sowie weitere Ziele,
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden klar anhand der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen zur Darstellung gleicher
Elemente verwendet werden. In den Zeichnungen sind:
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1 ein
Blockdiagramm einer Abbildungsvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Ansicht, die eine Einstellung des Ausgangssignals der in 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung
darstellt;
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3 eine
Ansicht, die ein Testmuster darstellt, das bei der in 2 gezeigten Einstellung
des Ausgangssignals verwendet wird;
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4 eine
Ansicht, die ein Bildsignal der in 2 gezeigten
Einstellung des Ausgangssignals darstellt;
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5 ein
Blockdiagramm eines Hilfssystems zur visuellen Erkennung, das die
in 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung
verwendet;
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6 eine
Kennlinie, die einen Ausgangssignal-Einstellwert der in 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung
und ein Lichthofflächenverhältnis in
einem aufgenommenen Bild zeigt;
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7 ein
mit einem in 5 gezeigten
Hilfssystem zur visuellen Erkennung aufgenommenes Bild;
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8 ein
weiteres mit einem in 5 gezeigten
Hilfssystem zur visuellen Erkennung aufgenommenes Bild;
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9 noch
ein weiteres mit einem in 5 gezeigten
Hilfssystem zur visuellen Erkennung aufgenommenes Bild;
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10 noch
ein weiteres mit einem in 5 gezeigten
Hilfssystem zur visuellen Erkennung aufgenommenes Bild;
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11 ein
Blockdiagramm einer Abbildungsvorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung;
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12A und 12B Ansichten, die eine Ausgangssignal-Regelung bei der
in 11 gezeigten Abbildungsvorrichtung
darstellen; und
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13 ein
Blockdiagramm einer Abbildungsvorrichtung nach einer dritten beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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Nachfolgend sind beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Elemente einer beispielhaften Ausführungsform, die denen einer weiteren
beispielhaften Ausführungsform
entsprechen, sind durchgängig
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine erneute
Beschreibung wird verzichtet.
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Erste Beispielhafte
Ausführungsform
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1 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Wie in der Zeichnung gezeigt ist,
ist die Abbildungsvorrichtung 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform
mit einer CCD 2 ("Charge Coupled Device" = "Ladungsgekoppelte
Schaltung") versehen. Die CCD 2 ist eine Bildaufnahmevorrichtung,
die ein von einem Objekt, von dem ein Bild aufgenommen werden soll,
einfallendes Licht speichert und fotoelektrisch umwandelt. Ein optisches
Abbildungssystem 3 ist vor der CCD 2 angebracht.
Das optische Abbildungssystem 3 ist aus einem Satz von
Kameralinsen, einem Absorptionsfilter für sichtbares Licht und dergleichen
aufgebaut. Dadurch, dass das optische Abbildungssystem 3 mit
einem Absorptionsfilter für
sichtbares Licht ausgestattet ist, ist die CCD 2 für Strahlung
im nahen Infrarotbereich empfindlich. Das einfallende Licht, welches
das Eingangsbild ist, tritt durch das optische Abbildungssystem 3 und
trifft auf die CCD 2.
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Auf der Ausgangsseite der CCD 2 ist,
in dieser Reihenfolge, ein Verstärker 4,
eine CDS ("Correlated Double Sampling" = "Korrelierte Doppelabtastung") 5 und
eine AGC ("Auto Gain Control" = "Automatische Verstärkungsregelung") 6 angeordnet.
Der Verstärker 4 ist
ein analoger Verstärker,
der ein Abbildungssignal der CCD 2 verstärkt. Die
CDS 5 ist eine CDS-Schaltung, die Rauschen in der gespeicherten Ladung
der CCD 2 reduziert. Die AGC 6 ist eine Schaltung,
die die Verstärkung
des Abbildungssignals automatisch einstellt.
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Auf der Ausgangsseite der AGC 6 ist
ein Regelungsabschnitt 7 angeordnet. Der Regelungsabschnitt 7 empfängt und
verarbeitet Signale, die von der AGC 6 ausgegeben werden,
und gibt Steuersignale an die AGC 6 und an einen CCD-Ansteuerungsabschnitt 8.
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Der CCD-Ansteuerungsabschnitt 8 ist
ein CCD-Ansteuerungsabschnitt, der die Speicherungsoperation, die
Leseoperation, die Rücksetzoperation, die
Bypassspannung und dergleichen der CCD 2 steuert. Der CCD-Ansteuerungsabschnitt 8 funktioniert
als eine elektronische Blende, die die Belichtungszeit, i.e. die
Verschlusszeit, der CCD 2 dadurch steuert, dass die Speicherungszeit
der CCD 2 durch eine Änderung
eines Steuerimpulses oder dergleichen geändert wird. Ein Verstärker 9 ist
an der Ausgangsseite des Regelungsabschnitts 7 angeordnet. Der
Verstärker 9 ist
ein Verstärker,
der ein von dem Regelungsabschnitt 7 ausgegebenes Bildsignal
verstärkt.
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Nachfolgend ist die Regelung des
Ausgangssignals der Abbildungsvorrichtung 1 beschrieben.
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In 1 regelt
die Abbildungsvorrichtung 1 den Ausgangspegel des Abbildungssignals,
das ausgegeben wird, so dass er eine vorbestimmte Regelgröße annimmt.
Diese Regelung des Ausgangssignals wird von dem Regelungsabschnitt 7 und
dem CCD-Ansteuerungsabschnitt 8 ausgeführt.
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Das heißt, der Regelungsabschnitt 7 berechnet
aus dem Abbildungssignal den Durchschnittswert des Leuchtdichte pegels
des Gesamtbildes. Wenn dieser Durchschnittswert größer als
eine voreingestellte Regelgröße ist,
erhöht
der CCD-Ansteuerungsabschnitt 8 die Verschlussgeschwindigkeit
der CCD 2, um die Belichtungszeit zu verkürzen. Ist
dieser Durchschnittswert kleiner als die voreingestellte Regelgröße, setzt
der CCD-Ansteuerungsabschnitt 8 die Verschlussgeschwindigkeit
der CCD 2 herab, um die Belichtungszeit des Bildsignals
zu verlängern.
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Durch diese Art der Regelung des
Ausgangssignals kann ein gleichmäßiges Bildsignal
ausgegeben werden, selbst wenn sich die Helligkeit des Objekts,
von dem ein Bild gemacht werden soll, ändert.
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Nachfolgend ist die Einstellung des
Ausgangssignals der Abbildungsvorrichtung 1 beschrieben.
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2 ist
eine Ansicht, die eine Einstellung des Ausgangssignals der Abbildungsvorrichtung
veranschaulicht. 3 ist
eine Ansicht, die ein Testmuster darstellt. 4 ist eine Ansicht, die ein Abbildungssignal
darstellt.
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Wie in 2 gezeigt
ist, stellt die Abbildungsvorrichtung 1 das Ausgangssignal
unter vorbestimmten Standardbedingungen ein. Bei der Einstellung
des Ausgangssignals der Abbildungsvorrichtung 1 wird zuerst
ein Testmuster 20 in einer Position vor der Abbildungsvorrichtung 1 angeordnet.
Eine Messvorrichtung 22 ist über ein Kabel 21 mit
der Ausgangsseite der Abbildungsvorrichtung 1 verbunden. Eine
Stromversorgung 24 ist ebenfalls über das Kabel 21 mit
der Abbildungsvorrichtung 1 verbunden.
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Wie in 3 gezeigt
ist, wird als Testmuster 20 eine Graustufentafel verwendet.
Es kann zum Beispiel eine transparente ITE- oder einer Typ-III-Graustufentafel
(γ = 0,45)
verwendet und an eine Tafelbeleuchtungsquelle 23 (Musterbox
CCV51F, hergestellt von Dai Nippon Printing Co., Ltd.) angebracht
werden. Eine Vorrichtung, z.B. ein Synchronoskop, das den Bildsignalpegel
des aufgenommenen Testmusters 20 messen kann, kann als
Messvorrichtung 22 verwendet werden.
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Die Abbildungsvorrichtung 1 ist
so aufgestellt, dass das Testmuster 20 gerade den von der Abbildungsvorrichtung 1 aufgenommenen
Bereich ausfüllt.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Entfernung zwischen der Abbildungsvorrichtung 1 und
dem Testmuster 20 entsprechend den Eigenschaften des optischen
Abbildungssystems 3 der Abbildungsvorrichtung 1 bestimmt.
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Unter Bezugnahme auf 2 versorgt eine Stromversorgung 24 die
Abbildungsvorrichtung 1, um diese in Betrieb zu setzen.
Die Tafelbeleuchtungsquelle 23 sendet ein Licht aus, das
eine Farbtemperatur von 5100±100°K, eine Beleuchtungsstärke von
2750±150
Lux und eine Leuchtdichte von 1050±50 cd/m2 aufweist.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Raumbeleuchtung auf 500 bis 1500 Lux
eingestellt.
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Unter diesen Standardbedingungen
nimmt die Abbildungsvorrichtung 1 das Testmuster 20 auf und
gibt das Bildsignal des aufgenommenen Testmusters 20 an
die Messvorrichtung 22.
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Unter Bezugnahme auf 4, ist ein Bildsignal S des Testmusters 20 auf
einem Monitor 22a der Messvorrichtung 22 angezeigt.
Dieses Bildsignal S ist ein Signal, bei dem sich die Spannung entsprechend
dem Muster des Testmusters 20 stufenartig verändert hat.
Zum Beispiel ist ein Bildsignal S1, das der Linie A-A in 3 entspricht, ein Signal,
bei dem die Spannung stufenartig zunimmt, während ein Bildsignal S2, das
der Linie B-B in 3 ent spricht,
ein Signal ist, bei dem die Spannung stufenartig abnimmt. Aus Gründen der
Einfachheit sind die Bildsignale S1 und S2, die ursprünglich getrennt
dargestellt sind, in 4 einander überlappend
dargestellt.
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Anschließend wird das Ausgangssignal
der Abbildungsvorrichtung 1 so eingestellt, dass der Einstellwert
des Ausgangssignals, i.e. ein Spitzenwert (Spitzenwerthöhe) P des
Bildsignals S einen Wert von 50 bis 70 IRE (Institute of Radio Engineers)
annimmt. Man erhält
den Spitzenwert P des Bildsignals S, indem man den Durchschnittswert
eines Spitzenwerts P1 des Bildsignals S1 und einen Spitzenwert P2
des Bildsignals P2 nimmt. Vorzugsweise wird das Ausgangssignal der
Abbildungsvorrichtung 1 so eingestellt, dass der Spitzenwert
P des Bildsignals S einen Wert von 65±3 IRE annimmt. Bei einer
typischen Abbildungsvorrichtung wird der Spitzenwert des Ausgangs-Abbildungssignals
auf ungefähr
80 IRE eingestellt. Im Gegensatz dazu wird das Ausgangssignal bei
der Abbildungsvorrichtung 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform
klein eingestellt.
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Wenn der Betrag des Spitzenwertes
P des Bildsignals S im Falle, dass das Graustufentestmuster 20 eingegeben
worden ist, so eingestellt wird, dass es 50 bis 70 IRE beträgt, nimmt
das Bildsignal einen Ausgangswert von 38 bis 43 IRE an, wenn der Gesamtanzeige
Weiß eingegeben
wird. Ebenso, nimmt das Bildsignal einen Ausgangswert von 40 bis 42
IRE an, wenn die Höhe
des Spitzenwertes P des Bildsignals S auf 65±3 IRE eingestellt ist und
wenn der Gesamtanzeige Weiß eingegeben
wird.
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Indem eine Regelung des Ausgangssignals durchgeführt wird,
wobei das Ausgangssignal auf diese Weise eingestellt wird, ist eine
geeignete Abbildung, die sich in ausreichendem Maße an Änderungen
der Bedingungen anpasst, unter denen die Abbildung gemacht wird
(nachfolgend als "Abbildungsbedingungen" bezeichnet), möglich.
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Während
die Einstellung des Ausgangssignal-Einstellwertes der Abbildungsvorrichtung 1 bei der
Herstellung vorgenommen wird, beträgt der voreingestellte wert
des Ausgangssignal-Einstellwertes, der zu dieser Zeit eingestellt
wird vorzugsweise 50 bis 70 IRE, selbst wenn das Ausgangssignal
durch den Anwender nach der Herstellung einstellbar ist. Wenn dies
getan wird, ist eine geeignete Abbildung von der Zeit an möglich, ab
der die Abbildungsvorrichtung 1 verwendet wird, so dass
der Anwender das Ausgangssignal nicht einstellen muss.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch ein Hilfssystem 50 zur
visuellen Erkennung (im Folgenden kurz: "Hilfssystem 50")
eines Fahrzeugs zeigt, das die Abbildungsvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
verwendet.
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Wie in der Zeichnung gezeigt ist,
ist das Hilfssystem 50 ein System, das dem Fahrer eine
Hilfe bei der visuellen Erkennung bereitstellt, wenn er bei Nacht
fährt.
Das Hilfssystem 50 umfasst als Abbildungsmittel die Abbildungsvorrichtung 1.
Die Abbildungsvorrichtung 1 ist in einer solchen Position,
zum Beispiel auf der Windschutzscheibe, angeordnet, dass sie ein
Bild eines Bereichs vor dem Fahrzeug aufnimmt. Die Abbildungsvorrichtung
kann mit einer Vorrichtung ausgestattet sein, die gegenüber einem Licht
im nahen Infrarotbereich empfindlich ist.
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Zum Beispiel kann ein Absorptionsfilter
für sichtbares
Licht in Richtung der Vorderseite des optischen Abbildungssystems 3 der
CCD 2 angeordnet sein, wodurch es möglich ist, ein Bild zu erzeugen, das
um Elemente im nahen Infrarotbereich herum zentriert ist. "Im nahen
Infra rotbereich" bezieht sich in diesem Fall auf Licht mit einer
Wellenlänge
zwischen 780 und 1500 nm.
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Die Ausgangsseite der Abbildungsvorrichtung 1 ist
mit einem Steuerungsabschnitt 51 verbunden. Dieser Steuerungsabschnitt 51 besteht
zum Beispiel aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer Eingangssignal-Schaltung,
einer Ausgangssignal-Schaltung, eine Stromversorgungs-Schaltung und
dergleichen, und steuert das Gesamtsystem.
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Das Hilfssystem 50 ist mit
einem Nah-Infrarot-Flutlichtgerät 52 (im
Folgenden kurz: "Flutlichtgerät")
ausgestattet. Das Flutlichtgerät 52 ist
ein Beleuchtungsmittel zur Überflutung
eines Bereichs vor dem Fahrzeug mit Licht im nahen Infrarotbereich
und wird durch Signale gesteuert, die es von dem Steuerungsabschnitt 51 empfängt. Das
Flutlichtgerät 52 kann
Licht im infraroten Bereich in einen Bereich projizieren, der zum
Beispiel dem Bereich, der von einem Fernlicht eines Scheinwerfers
beleuchtet wird, entspricht.
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Das Hilfssystem 50 ist darüber hinaus
mit einem Anzeigeabschnitt 53 ausgestattet. Der Anzeigeabschnitt 53 ist
ein Anzeigemittel zur Anzeige eines von der Abbildungsvorrichtung 1 aufgenommenen Bildes.
Das Flutlichtgerät 52 ist
so angebracht, dass das Bild für
den Fahrer sichtbar ist. Ferner ist ein Satz von Schaltern 54 vorgesehen,
um das Hilfssystem 50 AN bzw. AUS zu schalten und dergleichen.
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Das Hilfssystem 50 wird
während
einer Fahrt bei Nacht oder zu anderen Zeiten verwendet, wenn die
Sicht schlecht ist. Das Flutlichtgerät 52 überflutet einen
Bereich vor dem Fahrzeug mit einem Licht im nahen Infrarotbereich.
Die Abbildungsvorrichtung 1, die für Licht im nahen Infrarotbereich
empfindlich ist, nimmt dann den Bereich vor dem Fahrzeug, der mit dem
Licht im nahen Infrarotbereich beleuchtet ist, auf. Die Abbildungsvorrichtung 1 gibt
dann ein Bildsignal an den Steuerungsabschnitt 51 aus.
Der Steuerungsabschnitt 51 gibt anschließend das
Bildsignal an den Anzeigeabschnitt 53 aus, und das aufgenommene
Bild, das auf dem Bildsignal basiert, wird dann auf dem Anzeigeabschnitt 53 angezeigt.
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Die Anzeige des aufgenommenen Bildes, während das
Licht im nahen Infrarotbereich ausgesendet wird, hilft dem Fahrer
des Fahrzeugs, Fußgänger und
Hindernissen leichter zu erkennen als beim Geradeausschauen mit
bloßem
Auge, und hilft daher dem Fahrer bei der visuellen Erkennung des vor
ihm liegenden Bereichs. Da ferner das Licht, das diesen Bereich überflutet,
Licht im nahen Infrarotbereich ist, werden entgegenkommende Fahrer
nicht- beeinträchtigt.
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Wenn hingegen ein Fahrzeug entgegenkommt,
dessen Scheinwerfer eingeschaltet sind, ist der Pegel des einfallenden
Lichts extrem hoch. In diesem Fall ist es möglich, die Lichthofbildung
in dem angezeigten Bild, das auf dem Bildsignal der Abbildungsvorrichtung 1 basiert,
zu reduzieren, indem das Ausgangssignal geregelt wird (d.h. indem
der Ausgangspegel des Abbildungssignals geregelt wird), wodurch
es möglich
ist, eine geeignete Abbildung und eine angemessene Bildanzeige zu
erhalten.
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6 zeigt
die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal-Einstellwert und dem aufgenommenen
Bild.
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In der Zeichnung bezeichnet die horizontale Achse
den Ausgangssignal-Einstellwert, und die vertikale Achse bezeichnet
das Lichthofflächenverhältnis in
dem aufgenommenen Bild. Das Lichthofflächenverhältnis wird berechnet, indem
die Leuchtdichte des Gesamtbildes durch einen Teil des Bildes geteilt
wird, das eine hohe Leuchtdichte aufweist.
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Wenn, wie es in der Zeichnung gezeigt
ist, der Ausgangssignal-Einstellwert so eingestellt ist, dass er
beginnend von 0 IRE allmählich
zunimmt, nimmt das Lichthofflächenverhältnis bis
auf einen niedrigen Wert von 40 bis 50 IRE ab. Wenn dann der Ausgangssignal-Einstellwert
wieder ansteigt, beginnt das Lichthofflächenverhältnis von ungefähr 70 IRE an
stark anzusteigen. Daher kann ein hinsichtlich der Sichtbarkeit
von Fußgängern und
Hindernissen in geeigneter Weise aufgenommenes Bild mit einem niedrig
eingestellten Ausgangssignal nicht gewonnen werden, obwohl eine
Einstellung des Ausgangssignals von 10 bis 70 IRE ausreichend ist.
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7 bis 10 sind aufgenommene Bilder,
für den
Fall, dass eine vorbestimmte Einstellung des Ausgangssignals durch
die Abbildungsvorrichtung 1 vorgenommen wird.
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7 ist
ein Bild, das bei einem Ausgangssignal-Einstellwert von 70 IRE aufgenommen
wurde. 8 ist ein Bild,
das bei einem Ausgangssignal-Einstellwert von 50 IRE aufgenommen
wurde. 9 ist ein Bild,
das bei einem Ausgangssignal-Einstellwert von 100 IRE aufgenommen
wurde. 10 ist ein Bild,
das bei einem Ausgangssignal-Einstellwert von 30 IRE aufgenommen
wurde. Die 7 bis 10 sind Nachtaufnahmen einer
Straße,
auf der sich eine Person und ein entgegenkommendes Fahrzeug mit
eingeschalteten Scheinwerfern befinden, betrachtet in Fahrtrichtung
eines Fahrzeugs, das mit der Abbildungsvorrichtung 1 ausgestattet
war. In den 7 bis 9 sind die Person, die Scheinwerfer
des entgegenkommenden Fahrzeugs und die umgebenden Bereiche der
Scheinwerfer schraffiert dargestellt, um anzudeuten, dass sie sichtbar
sind. Ebenso sind in 10 die
Person, die Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs und die
umgebenden Bereiche der Scheinwerfer kreuz-schraffiert, um anzudeuten,
dass es so dunkel ist, dass sie schlecht zu sehen sind.
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Bei dem in 7 gezeigten Bild, das mit einem Ausgangssignal-Einstellwert
von 70 IRE aufgenommen ist, ist eine leichte Lichthofbildung des Scheinwerferlichts
des entgegenkommenden Fahrzeugs zu erkennen. Jedoch ist der Lichthofeffekt nicht
stark ausgeprägt,
und die Person ist deutlich zu erkennen. Bei dem Bild der 8, das mit einem Ausgangssignal-Einstellwert
von 50 IRE aufgenommen ist, ist die Leuchtdichte des Bildes niedrig,
und die Lichthofbildung ist im Vergleich zu 7 verringert. Die Person ist noch erkennbar.
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Bei dem Bild der 9, das mit einem Ausgangssignal-Einstellwert
von 100 IRE aufgenommen ist, ist der Effekt der Lichthofbildung
der Scheinwerferlichter des entgegenkommenden Fahrzeugs ausgeprägt, und
die Leuchtdichte des Gesamtbildes ist hoch. Bei dem Bild der 10, das mit einem Ausgangssignal-Einstellwert
von 30 IRE aufgenommen ist, ist die Lichthofbildung der Scheinwerferlichter
wenig ausgeprägt,
jedoch ist die Helligkeit des Gesamtbildes so weit reduziert, dass
die Person nur sehr schwer zu erkennen ist.
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Wenn folglich der Ausgangssignal-Einstellwert
zwischen 50 und 70 IRE beträgt
(7 und 8), ist die Lichthofbildung der Scheinwerferlichter
reduziert, während
eine ausreichende Sichtbarkeit von Fußgängern und Hindernissen gewährleistet ist.
Ist der Ausgangssignal-Einstellwert
hingegen größer als
70 IRE (9), ist die
Lichthofbildung ausgeprägt,
und wenn der Ausgangssignal-Einstellwert
geringer als 50 IRE ist (10),
ist die Sichtbarkeit der Person soweit reduziert, dass es schwierig
ist, eine geeignete Bildanzeige zu erhalten.
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Wie oben beschrieben, wird der Betrag
des Spitzenwertes P des Bildsignals S bei der Abbildungsvorrichtung 1 der
beispielhaften Ausführungsform
auf 50 bis 70 IRE eingestellt, wenn das Testmuster 20 unter
Standardbedingungen aufgenommen wird. Daraus folgt, dass selbst
dann, wenn sich die Abbildungsbedingungen stark ändern, die Sichtbarkeit des
Objektes, von dem ein Bild aufgenommen werden soll, aufrecht erhalten
werden kann, während die
Lichthofbildung reduziert werden kann, so dass eine geeignete Abbildung
möglich
ist und ein angemessenes Bild angezeigt werden kann.
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Die Abbildungsvorrichtung 1 ist
insbesondere als Abbildungsmittel für das Hilfssystem 50 bei Nachtfahrten
zweckdienlich, wenn sich die Abbildungsbedingungen stark ändern. Das
heißt,
als Abbildungsmittel für
das Hilfssystem 50, wenn ein Fahrzeug bei Nacht gefahren
wird, wo sich die Abbildungsbedingungen stark ändern, ermöglicht die Abbildungsvorrichtung 1 sowohl
eine geeignete Abbildung als auch eine angemessene Bildanzeige,
die mit dem Hilfssystem 50 gewonnen wird, wodurch die Leistungsfähigkeit
des Hilfssystems 50 verbessert wird.
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Bei der ersten Ausführungsform
wurde ein Fall beschrieben, bei der die Erfindung bei dem Hilfssytem 50 angewandt
wurde, das bei Nachtfahrten eine Hilfe für den Fahrer bei der visuellen
Erkennung bereitstellt. Die Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung
ist jedoch nicht hierauf beschränkt,
sondern kann auch bei anderen Systemen und dergleichen eingesetzt
werden.
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Zweite beispielhafte Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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11 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch Hauptabschnitte einer Abbildungsvorrichtung 1a gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform
zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Abbildungsvorrichtung 1a gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform
im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Abbildungsvorrichtung 1 gemäß der ersten
beispielhaften Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass die Abbildungsvorrichtung 1a gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform
mit einem Spitzenwert-Erfassungsabschnitt 11 ausgestattet
ist.
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Der Spitzenwert-Erfassungsabschnitt 11 erfasst
den Spitzenwert einer Signalwelle des Bildsignals, das von dem Regelungsabschnitt 7 ausgegeben
wird. Wenn dieser Spitzenwert einen vorbestimmten Wert übersteigt,
steuert der Spitzenwert-Erfassungsabschnitt 11 so den Ausgangspegel
des Bildsignals, dass der Spitzenwert des Bildsignals mit dem vorbestimmten
Wert übereinstimmt.
Aus dem gleichen Grund wie der, der bei der ersten beispielhaften
Ausführungsform
angegeben wurde, wird der vorbestimmte Wert vorzugsweise innerhalb
eines Bereichs von 50 bis 70 IRE eingestellt.
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Wenn bei der Abbildungsvorrichtung 1a gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform das
einfallende Licht sehr intensiv ist, so dass eine Bildsignalwelle
S10 den vorbestimmten Wert übersteigt,
wie es in 12 A gezeigt ist, wird die
Verstärkung
des Verstärkers 9 angepasst,
und der Ausgangspegel des Bildsignals wird so gesteuert, dass der
Spitzenwert der Bildsignalwelle S10 mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt,
wie es in 12B gezeigt
ist. Daraus folgt, dass verhindert wird, dass das aufgenommene Bild
der Abbildungsvorrichtung 1a aufgrund der Lichthofbildung
oder dergleichen hell dargestellt wird, so dass eine angemessene
Abbildung möglich
ist und ein entsprechend aufgenommenes Bild angezeigt werden kann.
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Ebenso, wie bei der Abbildungsvorrichtung 1 gemäß der ersten
beispielhaften Ausführungsform, so
ist auch die Abbildungsvorrichtung 1a als Abbildungsmittel
für das
Hilfssytem 50 zweckdienlich, wenn man ein Fahrzeug bei
Nacht fährt,
wo sich die Abbildungsbedingungen stark ändern.
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Wie oben beschrieben, wird bei der
Abbildungsvorrichtung 1a gemäß der zweiten beispielhaften
Ausführungsform
der Ausgangspegel des Bildsignals, wenn der Spitzenwert der Signalwelle
des Bildsignals den vorbestimmten wert übersteigt, so gesteuert, dass
der Spitzenwert des Bildsignals mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Dadurch ist es möglich,
zu verhindern, dass das aufgenommene Bild mit übermäßiger Helligkeit angezeigt
wird, wenn ein intensives Licht einfällt. Demzufolge kann ein aufgenommenes
Bild, das für
die Abbildungsbedingungen geeignet ist, angezeigt werden.
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Ferner, wenn die Abbildungsvorrichtung 1a gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform als
Abbildungsmittel für
das Hilfssystem 50 verwendet wird, kann verhindert werden,
dass das aufgenommene Bild mit übermäßiger Helligkeit
angezeigt wird, selbst wenn die Abbildungsvorrichtung 1a ein intensives
Licht wie etwa das Licht von Scheinwerfern eines entgegenkommenden
Fahrzeugs empfängt.
Daher ist es möglich,
eine Situation zu vermeiden, in der die Anzeige des aufgenommenen
Bildes das Fahren des Fahrzeugs behindert.
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Bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform
wurde der Fall beschrieben, in dem der Spitzenwert-Erfassungsabschnitt 11 den
Ausgangspegel des Bildsignals so einstellt, dass der von dem Spitzenwert-Erfassungsabschnitt 11 erfasste
wert mit einem vorbestimmten wert übereinstimmt. Der Ausgangspegel
des Bildsignals kann jedoch auch so gesteuert werden, dass der Spitzenwert
mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt,
indem der Durchschnittsausgangspegel des Bildsignals verwendet wird,
ohne dabei den Spitzenwert zu erfassen. Zum Beispiel kann eine Einstellung
des Ausgangssignals so ausgeführt
werden, dass der Spitzenwert unter vorbestimmten Bedingungen innerhalb
eines Bereichs von 50 bis 70 IRE gehalten wird, und der Durchschnittsausgangspegel
des Bildsignals kann dann gewonnen werden. Indem der Ausgangspegel des
Bildsignals so eingestellt wird, dass der Durchschnittsausgangspegel
des Bildsignals während
der tatsächlichen
Verwendung mit dem des vorbestimmten Pegels übereinstimmt, wobei der Durchschnitt des
Ausgangspegels der vorbestimmte Pegel ist, kann der Ausgangspegel
des Bildsignals so eingestellt werden, dass der Spitzenwert effektiv
mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass, wie bei der vorherigen
ersten beispielhaften Ausführungsform,
die vorbestimmte Bedingung eine Bedingung zur Aufnahme des Testmusters
unter Standardbedingungen ist.
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Darüber hinaus kann der gleiche
Effekt erreicht werden, wenn der vorbestimmte Wert ein Wert ist,
der eine vorbestimmte Breite hat, wie wenn der vorbestimmte Wert
ein Wert bei einem bestimmten Punkt ist. Wenn zum Beispiel ein Wert
mit einer Breite von 65±3
IRE als der vorbestimmte Wert verwendet wird und der Spitzenwert
des Bildsignals 68 IRE übersteigt,
genügt
es, das Ausgangssignal so einzustellen, dass der Spitzenwert des
Bildsignals höchstens
68 IRE beträgt.
Entsprechend, wenn der Spitzenwert des Bildsignals bei gleicher
Wertbreite niedriger als 62 IRE ist, genügt es, das Ausgangssignal so
einzustellen, dass der Spitzenwert de Bildsignals wenigstens 62
IRE beträgt.
Demzufolge ist es möglich,
sowohl unregelmäßige Schwankungen
zu verhindern als auch ein Bild mit überragender Qualität anzuzeigen.
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Dritte beispielhafte
Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine dritte beispielhafte
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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13 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch Hauptabschnitte einer Abbildungsvorrichtung 1b gemäß der dritten
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die
Abbildungsvorrichtung 1b der dritten beispielhaften Ausführungsform
im wesentlichen gleich aufgebaut wie die der Abbildungsvorrichtung 1 gemäß der ersten
Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass die Abbildungsvorrichtung 1b gemäß der dritten
Ausführungsform
mit einem Beleuchtungssensor 12 ausgestattet ist, der eine
Beleuchtungsstärke
des einfallenden Lichts erfasst.
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Der Beleuchtungssensor 12 ist
so angeordnet, dass er das einfallende Licht empfangen kann, welches
das mit Hilfe der CCD 2 aufzunehmende Objekt darstellt,
und dient als Beleuchtungsstärken-Erfassungsmittel
zur Erfassung der Beleuchtungsstärke
des einfallenden Lichts. Das Ausgangssignal des Beleuchtungssensors 12 wird
an den Regelungsabschnitt 7 gegeben. Der Regelungsabschnitt 7 ändert in
geeigneter Weise die Einstellung einer Regelgröße auf der Grundlage der Erfassungsresultate
des Beleuchtungssensors 12, und steuert den Ausgangspegel
des Bildsignals so, dass die Helligkeit des aufgenommenen Bildes
wenigstens gleich einem vorbestimmten Wert ist. Ein Vorspan nungswert
der CCD 2 zum Beispiel kann als Regelgröße verwendet werden. Ebenso
kann zum Beispiel ein Durchschnittsleuchtdichtewert der Gesamtanzeige
des aufgenommenen Bildes als der vorbestimmte Wert für die Helligkeit
des aufgenommenen Bildes verwendet werden. Insbesondere wird das
Testmuster vorzugsweise unter Standardbedingungen aufgenommen, die mit
jenen vergleichbar sind, die bei der ersten beispielhaften Ausführungsform
beschrieben sind, wobei die Einstellung des Ausgangssignals so ausgeführt wird,
dass der Spitzenwert des Bildsignals Werte zwischen 50 und 70 IRE
annimmt, und der durchschnittliche Leuchtdichtewert des Gesamtbildes
zu diesem Zeitpunkt als der vorbestimmte Wert für die Helligkeit des aufgenommenen
Bildes verwendet wird.
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Alternativ kann das Ausgangssignal
des Beleuchtungssensors 12 in eine weitere Steuer- bzw. Regeleinheit
gegeben werden, der Parameter, der dem Bildsignal entspricht, kann
in geeigneter Weise durch diese weitere Steuer- bzw. Regeleinheit
eingestellt werden, und der in dem Regelungsabschnitt 7 eingestellte
Parameter kann geändert
werden.
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Nachfolgend ist der Betrieb der Abbildungsvorrichtung 1b gemäß der dritten
beispielhaften Ausführungsform
mit einem Beispiel beschrieben, bei dem die Abbildungsvorrichtung 1b als
Abbildungsmittel für
das Hilfssystem 50 verwendet wird.
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Wenn bestimmt worden ist, dass keine
helle Lichtquelle wie etwa die Scheinwerfer eines entgegenkommenden
Fahrzeugs vorhanden ist, wird in dem Bereich, von dem ein Bild gemacht
wird, die Regelgröße erhöht, so dass
das aufgenommene Bild aufgehellt wird. In diesem Fall werden Fußgänger und
eine Ansicht der vor dem Fahrzeug liegenden Straße hell dargestellt, so dass
man eine gute Sichtbarkeit erhält.
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Wenn andererseits ein intensives
Licht wie etwa das von Scheinwerfern eines entgegenkommenden Fahrzeugs
einfällt,
wird die Regelgröße herabgesetzt,
um das aufgenommene Bild abzudunkeln. Demzufolge ist es möglich, zu
verhindern, dass das aufgenommene Bild zu hell angezeigt wird, so
dass Situationen vermieden werden, in denen die Anzeige des aufgenommenen
Bildes das Fahren des Fahrzeugs beeinträchtigt. Eine Abdunklung des
aufgenommenen Bildes verhindert darüber hinaus wirksam die Lichthofbildung.
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Ferner, wenn ein sehr intensives
Licht wie das Fernlicht von Scheinwerfern eines entgegenkommenden
Fahrzeugs einfällt,
wird die Regelgröße noch
weiter herabgesetzt, so dass das aufgenommene Bild noch dunkler
gemacht wird. Demzufolge wird die Sichtbarkeit von Fußgängern und
Hindernissen reduziert. Es ist jedoch möglich, zu vermeiden, dass das
aufgenommene Bild zu hell dargestellt wird, wodurch es möglich wird,
zuverlässig
eine Situation zu vermeiden, in der die Anzeige des aufgenommenen Bildes
das Steuern des Fahrzeugs beeinträchtigt.
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Wie oben beschrieben ist, verhindert
die Abbildungsvorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform,
dass das aufgenommene Bild mit übermäßiger Helligkeit
dargestellt wird, indem die Regelgröße sofort verändert wird,
wenn intensives Licht einfällt.
Die Abbildungsvorrichtung 1b tut dies dadurch, dass die
Beleuchtungsstärke
des einfallenden Lichts mit Hilfe des Beleuchtungssensors 12 erfasst wird,
die Regelgröße des Ausgangspegels
des Bildsignals auf der Grundlage der erfassten Ergebnisse geändert wird
und verhindert wird, dass die Helligkeit des Abbildungssignals aufgenommenen
Bildes gleich wie oder größer als
ein vorbestimmter Wert wird. Daher kann ein Bild dar gestellt werden,
das angemessen den Abbildungsbedingungen entspricht.
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Ferner, wenn die Abbildungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform als
Abbildungsmittel für
das Hilfssystem 50 verwendet wird, ist es möglich, zu
verhindern, dass das aufgenommene Bild mit übermäßiger Helligkeit angezeigt
wird, selbst wenn die Abbildungsvorrichtung 1a ein intensives
Licht wie das von Scheinwerfern eines entgegenkommenden Fahrzeugs
empfängt.
Demzufolge ist es möglich,
eine Situation zu vermeiden, in der die Anzeige des aufgenommenen
Bildes das Fahren des Fahrzeugs beeinträchtigt.
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Bei der zweiten und der dritten beispielhaften Ausführungsform
ist es vorzuziehen, das Ausgangssignal so einzustellen, das der
Spitzenwert, wenn das Testmuster unter Standardbedingungen zum Zeitpunkt
der Herstellung aufgenommen wird, innerhalb eines Bereichs von 50
bis 70 IRE als dem voreingestellten wert gehalten wird, wie bei
der ersten beispielhaften Ausführungsform
der Fall ist. Indem das Ausgangssignals auf diese eingestellt wird
stimmt der Ausgangspegel des Bildsignals, der dem voreingestellten
Wert, d.h. dem normalen Ausgangspegel, entspricht, mit dem Ausgangspegel überein,
der für eine
Nachtabbildung geeignet ist, so dass die Regelungsbreite des Ausgangspegels
bei der zweiten und dritten beispielhaften Ausführungsform schmäler gemacht
werden kann.