画像形成装置および画像形成方法
自動車における画像形成装置および画像形成方法を提案する。赤外線カメラは、自動車周辺の画像を形成する。カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明するために、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源が使用される。カメラは、部分画像領域を検出することによって画像を形成する。部分画像領域の検出に対して、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期が実行される。有利な実施例では、赤外線ＣＭＯＳカメラの部分画像領域の検出は、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザダイオードアレイと時間的に同期されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
自動車による夜間走行時にはロービームの到達距離が制限されるので、運転者の視界は低減されてしまう。近年では光放射がより強力な新たなガス放電ヘッドライトを導入することによって、従来のヘッドライトと比べて走行路の照明が改善されている。しかし視野はこのような新たなヘッドライトを使用しても制限されてしまい、従って、視界を改善するために、自動車に夜間暗視システムを用いることが試みられている。
【０００２】
受動的な夜間暗視システムと能動的な夜間暗視システムが知られている。受動的な夜間暗視システムは熱画像カメラから成る。受動的な夜間視界カメラの欠点は、熱画像カメラによっては、現実に忠実な画像を形成することが困難であるということである。これに対して能動的な夜間暗視システムは、赤外線を放射する照明ユニット（例えばフィルタを有するハロゲンライト）と１つまたは複数の赤外線カメラから成る。この照明ユニットは、ハイビーム領域において車両前領域を照射し、反射されて戻ってきた赤外ハイビームをカメラが記録し、画像をモニターまたはヘッドアップディスプレイ上に再現する。ここで可視のロービームおよびハイビームに対するヘッドライトが、赤外光を放出するために使用される。しかし自動車産業では割合的にますます、赤外放射式ハロゲンヘッドライトが、赤外線不使用のキセノンヘッドライトによって置き換えられている。従って、付加的な赤外線放射源が必要となる。付加的な赤外線放射源としては例えば、赤外線放射レーザが使用される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には、軍事用の農業車両の味方−敵−識別装置が記載されている。味方−敵−識別用の隠されているサインを可視化するために、ＣＯ２レーザを有する熱画像カメラが結合されている。観察者は個々の光パルスを送出し、赤外カメラは同期して、反射された信号を受信する。この装置の欠点は、熱画像カメラが実際に忠実な画像を供給しないことである。自動車内での使用に適した現実に忠実な画像を形成する装置および方法に関する示唆は、ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には記載されていない。
【０００４】
発明の利点
少なくとも１つの赤外線カメラによって自動車周辺の画像を形成する形式の以下に記載する自動車内の画像形成装置および方法は、次のような利点を有している。すなわち、視界状況および／または天候が良くても悪くても、画質が高い、現実に忠実な画像が形成されるという利点である。この画像形成装置および方法は殊に有利には、形成画像の高い画質によって、視界状況が悪いとき（殊に夜間）の事故件数を減少させるのに寄与する。高い画質を有する現実に忠実な画像は、視界状況および／または天候状況が悪い場合にも形成される。なぜなら、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源による画像検出領域の照明は雨や雪によって著しくは妨害されないからである。
【０００５】
有利には、少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域で放射する放射源の寿命は、パルス状の光放出によって長くされる。パルス駆動時には、出力が同じ場合には放射源の熱負荷は、連続作動時に比べると少ない。なぜなら放射源はパルス休止中に回復するからである。これによって直接的に寿命が延びる。放射源のより長い寿命、ひいてはより長い交換間隔によって、自動車の場合には有利には作動コストが低減する。
【０００６】
特に有利には、少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する。他のタイプのカメラとは異なって、ＣＭＯＳカメラではブルーミング作用が少ない。ここでブルーミングとは強い光源による眩惑が原因で形成画像が曇る（Ueberstrahlung）ことである。さらに一時的なまたは対数的な露光反応特性曲線を有するＣＭＯＳカメラを使用することができる。対数的な特性曲線によって、画像検出領域内の輝度のダイナミックレンジが大きい場合にも、高い画質を有する画像を形成することが可能になる。輝度の大きなダイナミックレンジは、次のようなときに自動車内で生じる。すなわち自動車が日光の当たっている道路からトンネル内へ入ったときである。
【０００７】
多くの国で、法的な規制によって自動車内の放射源の許容される特性が定められている。例えば自動車における放射源の最大の平均放射強度（Strahlungsstaerke）ないし光度（Lichtstaerke）が定められている。放射強度とは、単位ワット／ステラジアンを有する立体角毎の放射束のことである。これに対して光度は、立体角あたりの光束を定める生理学的な量である。光度の単位はカンデラである。殊に有利には以降に記載する装置および方法は、カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明することによって、法的に定められた放射源の平均放射強度を遵守しつつ、部分領域内の放射強度を高める。これによって、赤外線カメラの画像検出領域は全体としてより集中的に照明される。このような手法によって、形成画像の画質が高められる。逆に、観測面積あたりの出力が同じ場合には、放射源の電力消費が低減される。これによって有利には自動車内のエネルギーが節約される。
【０００８】
少なくとも１つの、少なくとも赤外ビーム領域近傍で放射するレーザダイオードアレイおよび／または少なくとも１つの、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザアレイによって殊に有利には、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状放射が容易に可能である。例えばレーザダイオードは短い応答特性によって、光パルス持続時間の間の同時の高い放射強度のもとで、短い光パルスの生成を可能にする。さらに赤外放射レーザダイオードおよび／または赤外放射レーザは次のような利点を有している。すなわちレーザ光が狭いスペクトル帯域幅を有しているという利点である。少なくとも１つの赤外線カメラの前の相応するバンドフィルタによって、他のスペクトル領域をフィルタリング除去することが可能である。例えば、夜間にロービームで走行している対向車両の場合には、これによって、画像形成の障害となるこのような可視のロービームをフィルタリング除去することが可能になる。従って、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイの使用によって高い画質を有する画像が形成される。この他に、赤外放射レーザおよび／または赤外放射レーザダイオードは、高い効率を有しているという利点を有する。赤外線カメラの画像領域の部分領域をパルス状に照明することによって、レーザダイオードおよび／またはレーザのデューティサイクルが低減される。デューティサイクルとは、照明手段の全作動時間に関する、光放出時間のことである。
【０００９】
部分画像領域としての赤外線カメラの画像行および／または画像列の検出は有利である。個々の画像行および／または画像列の検出される部分画像領域を大きさに関して小さくすることによって、パルス状に放射される、属する部分領域を相応に小さくすることができる。これによって有利には上述した放射強度を、法的規則を遵守しながら大きくすることができる。このような利点は一方では、それぞれ個々の部分領域しか照明されないことによって実現され、他方では、残りの部分領域が照明されないことによって実現される。さらに最近のカメラは画像行および／または画像列のサンプリングプロセスに数ナノ秒しか必要としない。このような短いパルス状の、空間的に制限された照明によって、放射強度（すなわち立体角あたりの放射束）をさらに上昇させることができる。両方の作用によって、部分画像領域を画像行および／または画像列として検出する際に、照明される部分領域の放射強度が格段に高められる。同じようにこれによって、形成される画像の画質が改善される。
【００１０】
部分画像領域の検出時に、実質的に、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域がパルス状に照明されるのは有利である。これによって、画像検出領域の検出されない領域の不必要な照明が回避される。ここから２つの重要な利点が生じる。一方では、これは自動車内のエネルギー節約に寄与する。なぜなら検出されない領域が照明されないからである。他方では平均的な放射強度が同じ場合に、部分領域の放射強度を上昇させることができる。
【００１１】
少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域が少なくとも２つの部分画像領域を有している形式の、装置および発明の変形形態は有利である。複数の部分画像領域を、照明される１つの部分領域にまとめることによって、放射源が容易かつ低コストに構成される。
【００１２】
以降に記載される装置および方法の変形形態は特別な利点を有している。ここでは部分画像領域の検出は、パルス状照明に対して時間的にずらされている。これによって例えば、光パルス放出からカメラによる検出までのビームの伝播時間作用を補償することができる。
【００１３】
特に有利には、赤外線カメラは殊に赤外線ＣＭＯＳカメラである。これは、記載される、自動車における画像形成方法の全てのまたは少なくとも本質的なステップを実行する手段を有している。このような赤外線カメラの利点は、自動車における画像形成方法および装置の記載された利点である。
【００１４】
さらなる利点は、図面を参照した以下の実施例の説明および従属請求項に記載されている。
【００１５】
図面
本発明を以下で図示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００１６】
図１は有利な実施例の概観図であり、
図２は有利な実施例のブロックダイヤグラムであり、
図３は有利な実施例の時間ダイヤグラムである。
【００１７】
実施例の説明
以下で、自動車における画像形成装置および方法を説明する。赤外線カメラは、自動車周辺の画像を形成する。カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明するために、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源が用いられる。カメラは、部分画像領域を検出することによって画像を形成する。部分画像領域の検出に対して、少なくともこの部分領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的な同期化が実行される。有利な実施例では、赤外ＣＭＯＳカメラの部分画像領域の検出は、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザダイオードアレイと時間的に同期する。
【００１８】
図１には、有利な実施例の自動車における画像形成装置の概観図が示されている。これは、制御ユニット／処理ユニット１６を有する赤外線カメラ１０と、制御ユニット１４を有する赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源１２から成る。赤外線カメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６と放射源１２の制御ユニット１４は信号線路１８を介して相互に接続されている。放射源１２は赤外スペクトル領域近傍で赤外線２０を生成し、これによって自動車の周辺２４がパルス状に照明される。ここで放射源１２は、ロービーム／ハイビーム用のヘッドライトの間の、自動車の正面領域に組み込まれている。赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源１２として、有利な実施例では、レーザダイオードアレイが使用されている。これは、赤外線２０を赤外スペクトル領域近傍で放射する。放射源１２は制御ユニット１４によって制御および監視される。散乱されて戻された赤外ビーム２２から、赤外線カメラ１０は自動車の周辺２４の画像を形成する。赤外線カメラ１０は、自動車のフロントガラスの後方に室内バックミラーの領域内に取り付けられている。有利な実施例では、赤外線カメラ１０は赤外ＣＭＯＳカメラ１０である。ＣＭＯＳカメラ１０は、制御ユニット／処理ユニット１６を介して駆動制御される。同時にＣＭＯＳカメラ１０は、自動車周辺２４の形成された画像を、さらなる処理のために制御ユニット／処理ユニット１６へ伝送する。ＣＭＯＳカメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６および放射源１２の制御ユニット１４は、制御および／または処理のためのプログラムを実行するためにそれぞれ少なくとも１つのマイクロプロセッサを含む。
【００１９】
図２には、有利な実施例の自動車における画像形成装置のブロックダイヤグラムが示されている。以下では、図１に対して付加的なコンポーネントおよび装置の作用を説明する。赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源１２は、それぞれ４つのレーザダイオード２８を有する５つの行を伴うレーザダイオードマトリックスから成る。放射源１２のレーザダイオード２８は、少なくとも赤外スペクトル領域近傍の、有利には８５０ｎｍ〜９００ｎｍの間の波長領域にある赤外線を生成する。１つの行の４つのレーザダイオード２８は、制御ユニット１４によって、行毎に、共同でパルス状に駆動制御される。引き続き、行毎に生成された赤外線がレンズ２６を介して、ＣＭＯＳカメラ１０の画像検出領域の部分領域３２，３４，３６，３８，４０をパルス状に照明するのに用いられる。図２には、画像検出領域の第１の照明される部分領域３２、第２の照明される部分領域３４、第３の照明される部分領域３６、第４の照明される部分領域３８および第５の照明される部分領域４０が示されている。第１の部分領域３２は、放射源の１２第１の行によって照明され、他の部分領域３４，３６，３８，４０は放射源１２の行２〜５によって照明される。レンズ２６によって、有利な実施例では次のことが実現される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０の部分的な重畳が、殊に部分領域の完全な照明のために存在し、赤外線カメラの全画像検出領域が部分領域３２，３４，３６，３８，４０によって覆われることが実現される。さらにレンズ２６は、光源としてのそれぞれ４つの点状のレーザダイオード２８から均一に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０を形成するために用いられる。放射源１２の行は、次のように順々に制御ユニット１４によって駆動制御される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０が順次、パルス状に照明されるように駆動制御される。部分領域３２，３４，３６，３８，４０は、有利な実施例では、走行方向における自動車の周辺のほぼ矩形の領域である。自動車の周辺はここでは例えば、図２に示された走行路３０である。放射されて戻った赤外線は赤外線ＣＭＯＳカメラ１０によって検出される。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、放射されて戻された赤外線から自動車周辺の画像を形成し、形成された画像を制御ユニット／処理ユニット１６に伝送する。ここでＣＭＯＳカメラ１０は次のように配向されている。すなわち、カメラが自動車の周辺を、例えば図２に示されている走行路３０を走行方向において含むように配向されている。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、個々のピクセルから成る。このピクセルは、第１の実施例では６４０×４８０個のピクセルを含むマトリックス状に配置されている。画像を形成するために、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が検出される。図２には相応の部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が示されている。第１の部分画像領域４２は第１の部分領域３２を含み、他の部分領域４４，４６，４８，５０は相応の部分領域３４，３６，３８，４０を含む。ここで部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０は、次のように大きさが定められている。すなわち属する部分領域３２，３４，３６，３８，４０の境界が越えられないように大きさが定められている。従って部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の完全な照明が保証される。制御ユニット／処理ユニット１６によって、以下で説明される、ＣＭＯＳカメラ１０による部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出と、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０に相応する部分領域３２，３４，３６，３８，４０のパルス状照明との間の時間的な同期が制御される。第１のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８が駆動制御されるように駆動制御される。これによって、部分領域３２は近傍の赤外線によって照明される。第２のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は、次のように赤外線ＣＭＯＳカメラ１０を制御する。すなわち部分領域３２の照明中に、相応の部分画像領域４２内にあるＣＭＯＳカメラの画像行が、サンプル＆ホールド回路によって順次、画像行ずつ読み込まれるように制御する。この実施例では、これは画像行１〜９６である。第３のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち、放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８がスイッチオフされるように駆動制御する。引き続き、ステップ１〜３が放射源１２の行２，３，４および５に対して、および赤外線ＣＭＯＳカメラ１０の画像行９７〜１９２，１９３〜２８８，２８９〜３８４および３８５〜４８０に対して相応に繰り返される。形成された画像は最終的に、部分画像領域の検出された画像行１〜４８０から成る。別の画像を形成するために、上述の過程が繰り返される。有利な実施例では、２５秒毎に画像が形成される。各行の４つのレーザダイオード２８は相応に４０ｍｓの周期持続時間と８ｍｓのパルス持続時間で作動される。制御ユニット１４の駆動制御は、制御ユニット／処理ユニット１６によって、アナログおよび／またはデジタル信号の一方向性または双方向性の伝送によって行われる。択一的な変形形態では、信号線路１８は、自動車内の通信バス（例えばＣＡＮバス）である。
【００２０】
図３には、自動車の周辺のパルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照度（Bestrahlungsstaerke）の有利な実施例に対する時間ダイヤグラムが示されている。図３には、パルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照明度の典型的な経過特性が示されている。図３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび３ｅの横座標上にはそれぞれ時間ｔが示されている。放射照明度とは面積あたりの放射出力と定義される。図３ａは、図２に示されたブロックダイヤグラムに相応する、パルス状に照明される部分領域３２の放射照度の時間的な経過特性を示している。部分領域３２は、４０ｍｓの周期で約８ｍｓ照明される。図３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは、図２に示された別の部分領域３４，３６，３８、４０の放射照度の時間的な経過特性を示している。これらの部分領域３４，３６，３８、４０のパルス状照明は、同じように４０ｍｓの周期および８ｍｓの照明持続時間で行われる。図３からわかるように、パルス状照明は順次、部分領域３２で始まり、部分領域３４，３６，３８を介して部分領域４０へと行われる。部分領域４０のパルス状照明の後には、パルス状照明が再び部分領域３２で始まる。
【００２１】
有利な実施例の第１の変形形態では、ＣＭＯＳカメラ１０の画像行が画像行ずつ順次読み込まれるのではなく、部分画像領域の全ての画像行が並列に読み込まれる。有利な実施例ではこれは次のことを意味する。すなわち、例えば第１のステップにおいて画像行１〜９６が並行ステップにおいて同時に１回のサンプリングプロセスによって読み込まれることを意味している。
【００２２】
択一的な変形形態では、有利な実施例において使用されたレーザダイオードアレイによって、図２に示された部分領域３２，３４，３６，３８，４０が同じようにパルス状に照明される。しかしこの変形形態では、画像行の各サンプリングプロセス時に、相応の部分領域３２，３４，３６，３８，４０がそれぞれパルス状に照明される。これによって、例えば部分画像領域４２を検出するために、部分領域３２が全体として９６の順次連続する光パルスによって照明される。各光パルスでは部分領域３２を照明するために、順次、画像行１〜９６がサンプリングプロセスにおいて読み込まれる。ここで部分領域３２のパルス状照明は、第１の部分画像領域４２の全９６の画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期し、これは全てのさらなる部分領域３４，３６，３８，４０に対して相当する。図２に相応する部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出は、４０ｍｓのパルス持続時間の場合に、約８ｍｓ持続する。８ｍｓ持続する、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出内で、光パルスの周期持続時間が約８３μｓの場合、約１２０ｎｓの光パルス持続時間を有する個々の光パルスが生成される。このような光パルスは、相応する画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期する。
【００２３】
別の変形形態では、有利な実施例で使用されたものとは変えられたレーザダイオードアレイが使用される。このような変形形態において使用されているレーザダイオードアレイは、それぞれ行毎に約１００個のレーザダイオードを有する、４８０の行から成る。使用されているレーザダイオードは小型化されている。レーザダイオードアレイの行の数と、使用されているＣＭＯＳ画像センサの画像行の数は一致している。使用されているレンズは、行毎に約１°の垂直な照明領域が得られるように構成されている。水平方向に照明領域が延在しており、全体的に自動車の周辺は線状に照明される。レーザダイオードアレイの行の数に相応して、パルス状照明される４８０の部分領域が形成される。レーザダイオードアレイの行による部分領域のパルス状照明時には、これに対して、このような部分領域に相応する部分画像領域が記録される。このような変形形態では、部分画像領域はＣＭＯＳ画像センサの画像行である。各部分領域は、約８０ｎｓの光パルス持続時間かつ４０ｍｓの周期持続時間で照明される。すなわちパルス持続時間ずつ０．０００００２のデューティファクタが生じる。画像行に対するサンプリングプロセスは約１２０ｎｓ持続する。この場合には光パルスは時間的に画像行のサンプリングプロセスと同期し、８０ｎｓ持続する光パルスが１２０ｎｓ持続する画像行のサンプリングプロセスのほぼ中央に生じる。レーザダイオードアレイの行の駆動制御は、形成された照明運動曲線（Beleuhtungssweep）がＣＭＯＳ画像センサのスキャン運動曲線と同期するように行われる。
【００２４】
上述した装置および方法の別の変形形態では、一般的に、部分画像領域、殊に画像行を検出する手段を有している少なくとも１つの赤外線カメラが使用される。赤外線カメラの他に、変形形態では少なくとも１つの別の赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが使用される。上述の実施例で使用されている６４０×４８０ピクセルのカメラのマトリックスサイズの他に、さらなる変形形態では、例えば１０２４×７６８ピクセルおよび／または１２８０×１０２４ピクセルのマトリックスサイズを有する赤外線カメラが使用される。
【００２５】
択一的に、上述した実施例の別の変形形態では、画像行の代わりに画像列が検出される。これに従って、部分画像領域および部分領域は、水平方向の代わりに、相応に垂直方向に空間的にひろがっている。これに相応することが、使用されるレーザダイオードアレイに当てはまる。これはこの変形形態において列毎にパルス状放射のために駆動制御される。一般的には部分領域および部分画像領域の分割および数に対して他の形態が可能である。条件は次のことのみである。すなわち、部分領域および部分画像領域の分割および数が、各部分画像領域に少なくとも１つの部分領域が割り当て可能であり、この少なくとも１つの部分領域が少なくとも１つの部分画像領域を含むように選択されるという条件だけである。さらに部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との間の時間的同期が実行可能であることが必要である。それとともに時間的な同期の他に、１つの種類として少なくとも１つの部分領域のパルス状照明と少なくとも１つの相応の部分画像領域のパルス状照明の間の空間的同期が可能である。
【００２６】
上述した実施例および変形形態の変形形態では、少なくとも１つの赤外線カメラとカメラの少なくとも１つの制御ユニット／処理ユニットが１つのユニットを構成する。択一的または付加的に、少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源と放射源の少なくとも１つの制御ユニットが１つのユニットを構成する。
【００２７】
上述した装置および方法の変形形態は、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザダイオードアレイの他に、少なくとも１つの別の、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源を使用する。択一的または付加的に少なくとも１つの赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザアレイが使用される。一般的に少なくとも１つの、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源が使用され、これは部分領域のパルス状照明および照明とカメラの部分画像領域の検出との時間的同期に適している。
【００２８】
部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期は、上述した実施例の種々異なる別形態において、画像行毎および／または部分画像領域毎および／または部分領域毎および／または画像毎および／または画像シーケンス毎に行われる。画像行毎の時間的同期の場合には、各画像行に対して同期信号が形成される。これに対して部分画像領域毎の時間的同期の場合には、各部分画像領域に対して相応の同期信号が形成される。アナログな手法が部分領域毎の時間的同期に向いている。別の変形形態では、時間的同期は画像毎に行われる。このような種類の同期は、画像同期パルスによって行われる。別の変形形態では、時間的同期は画像シーケンス毎に行われる。すなわち、画像シーケンス同期パルスが例えば１０画像後に形成される。少なくとも１つの部分領域のパルス状照明および／または少なくとも１つの部分画像領域の検出の時間的同期のために、放射源の制御ユニットおよび／またはカメラの制御ユニット／処理有ニット内にクロック発生器を使用することが可能である。クロック発生器としては例えばクオーツが使用される。
【００２９】
カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状照明と、時間的に同期すべき画像行の検出との間の、場合によって生じ得る位相ずれが、設定可能な時間的シフトによって相互に補償される。位相ずれの原因としては、光パルス形成における時間的な遅延および光パルスの伝播時間遅延が挙げられる。従ってこのようなずれは典型的に、使用されている個々のコンポーネントに依存して固定的に調整されるか、または画質レベルを介して求められる。画質レベルは、画像の輝度および／または画像縁部における輝度勾配、すなわち最初の画像行から最後の画像行の方向への輝度勾配に関する、赤外線カメラの制御ユニット／処理ユニット内の画像評価を介して求められる。相応の閉ループ制御を介して時間的なずれが、求められた画質レベルに依存して最適に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】有利な実施例の概観図。
【図２】有利な実施例のブロックダイヤグラム。
【図３】有利な実施例の時間ダイヤグラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
自動車による夜間走行時にはロービームの到達距離が制限されるので、運転者の視界は低減されてしまう。近年では光放射がより強力な新たなガス放電ヘッドライトを導入することによって、従来のヘッドライトと比べて走行路の照明が改善されている。しかし視野はこのような新たなヘッドライトを使用しても制限されてしまい、従って、視界を改善するために、自動車に夜間暗視システムを用いることが試みられている。
【０００２】
受動的な夜間暗視システムと能動的な夜間暗視システムが知られている。受動的な夜間暗視システムは熱画像カメラから成る。受動的な夜間視界カメラの欠点は、熱画像カメラによっては、現実に忠実な画像を形成することが困難であるということである。これに対して能動的な夜間暗視システムは、赤外線を放射する照明ユニット（例えばフィルタを有するハロゲンライト）と１つまたは複数の赤外線カメラから成る。この照明ユニットは、ハイビーム領域において車両前領域を照射し、反射されて戻ってきた赤外ハイビームをカメラが記録し、画像をモニターまたはヘッドアップディスプレイ上に再現する。ここで可視のロービームおよびハイビームに対するヘッドライトが、赤外光を放出するために使用される。しかし自動車産業では割合的にますます、赤外放射式ハロゲンヘッドライトが、赤外線不使用のキセノンヘッドライトによって置き換えられている。従って、付加的な赤外線放射源が必要となる。付加的な赤外線放射源としては例えば、赤外線放射レーザが使用される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には、軍事用の農業車両の味方−敵−識別装置が記載されている。味方−敵−識別用の隠されているサインを可視化するために、ＣＯ２レーザを有する熱画像カメラが結合されている。観察者は個々の光パルスを送出し、赤外カメラは同期して、反射された信号を受信する。この装置の欠点は、熱画像カメラが実際に忠実な画像を供給しないことである。自動車内での使用に適した現実に忠実な画像を形成する装置および方法に関する示唆は、ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には記載されていない。
【０００４】
発明の利点
少なくとも１つの赤外線カメラによって自動車周辺の画像を形成する形式の以下に記載する自動車内の画像形成装置および方法は、次のような利点を有している。すなわち、視界状況および／または天候が良くても悪くても、画質が高い、現実に忠実な画像が形成されるという利点である。この画像形成装置および方法は殊に有利には、形成画像の高い画質によって、視界状況が悪いとき（殊に夜間）の事故件数を減少させるのに寄与する。高い画質を有する現実に忠実な画像は、視界状況および／または天候状況が悪い場合にも形成される。なぜなら、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源による画像検出領域の照明は雨や雪によって著しくは妨害されないからである。
【０００５】
有利には、少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域で放射する放射源の寿命は、パルス状の光放出によって長くされる。パルス駆動時には、出力が同じ場合には放射源の熱負荷は、連続作動時に比べると少ない。なぜなら放射源はパルス休止中に回復するからである。これによって直接的に寿命が延びる。放射源のより長い寿命、ひいてはより長い交換間隔によって、自動車の場合には有利には作動コストが低減する。
【０００６】
特に有利には、少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する。他のタイプのカメラとは異なって、ＣＭＯＳカメラではブルーミング作用が少ない。ここでブルーミングとは強い光源による眩惑が原因で形成画像が曇る（Ueberstrahlung）ことである。さらに一時的なまたは対数的な露光反応特性曲線を有するＣＭＯＳカメラを使用することができる。対数的な特性曲線によって、画像検出領域内の輝度のダイナミックレンジが大きい場合にも、高い画質を有する画像を形成することが可能になる。輝度の大きなダイナミックレンジは、次のようなときに自動車内で生じる。すなわち自動車が日光の当たっている道路からトンネル内へ入ったときである。
【０００７】
多くの国で、法的な規制によって自動車内の放射源の許容される特性が定められている。例えば自動車における放射源の最大の平均放射強度（Strahlungsstaerke）ないし光度（Lichtstaerke）が定められている。放射強度とは、単位ワット／ステラジアンを有する立体角毎の放射束のことである。これに対して光度は、立体角あたりの光束を定める生理学的な量である。光度の単位はカンデラである。殊に有利には以降に記載する装置および方法は、カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明することによって、法的に定められた放射源の平均放射強度を遵守しつつ、部分領域内の放射強度を高める。これによって、赤外線カメラの画像検出領域は全体としてより集中的に照明される。このような手法によって、形成画像の画質が高められる。逆に、観測面積あたりの出力が同じ場合には、放射源の電力消費が低減される。これによって有利には自動車内のエネルギーが節約される。
【０００８】
少なくとも１つの、少なくとも近赤外ビーム領域で放射するレーザダイオードアレイおよび／または少なくとも１つの、近赤外スペクトル領域で放射するレーザアレイによって殊に有利には、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状放射が容易に可能である。例えばレーザダイオードは短い応答特性によって、光パルス持続時間の間の同時の高い放射強度のもとで、短い光パルスの生成を可能にする。さらに赤外放射レーザダイオードおよび／または赤外放射レーザは次のような利点を有している。すなわちレーザ光が狭いスペクトル帯域幅を有しているという利点である。少なくとも１つの赤外線カメラの前の相応するバンドフィルタによって、他のスペクトル領域をフィルタリング除去することが可能である。例えば、夜間にロービームで走行している対向車両の場合には、これによって、画像形成の障害となるこのような可視のロービームをフィルタリング除去することが可能になる。従って、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイの使用によって高い画質を有する画像が形成される。この他に、赤外放射レーザおよび／または赤外放射レーザダイオードは、高い効率を有しているという利点を有する。赤外線カメラの画像領域の部分領域をパルス状に照明することによって、レーザダイオードおよび／またはレーザのデューティサイクルが低減される。デューティサイクルとは、照明手段の全作動時間に関する、光放出時間のことである。
【０００９】
部分画像領域としての赤外線カメラの画像行および／または画像列の検出は有利である。個々の画像行および／または画像列の検出される部分画像領域を大きさに関して小さくすることによって、パルス状に放射される、属する部分領域を相応に小さくすることができる。これによって有利には上述した放射強度を、法的規則を遵守しながら大きくすることができる。このような利点は一方では、それぞれ個々の部分領域しか照明されないことによって実現され、他方では、残りの部分領域が照明されないことによって実現される。さらに最近のカメラは画像行および／または画像列のサンプリングプロセスに数ナノ秒しか必要としない。このような短いパルス状の、空間的に制限された照明によって、放射強度（すなわち立体角あたりの放射束）をさらに上昇させることができる。両方の作用によって、部分画像領域を画像行および／または画像列として検出する際に、照明される部分領域の放射強度が格段に高められる。同じようにこれによって、形成される画像の画質が改善される。
【００１０】
部分画像領域の検出時に、実質的に、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域がパルス状に照明されるのは有利である。これによって、画像検出領域の検出されない領域の不必要な照明が回避される。ここから２つの重要な利点が生じる。一方では、これは自動車内のエネルギー節約に寄与する。なぜなら検出されない領域が照明されないからである。他方では平均的な放射強度が同じ場合に、部分領域の放射強度を上昇させることができる。
【００１１】
少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域が少なくとも２つの部分画像領域を有している形式の、装置および発明の変形形態は有利である。複数の部分画像領域を、照明される１つの部分領域にまとめることによって、放射源が容易かつ低コストに構成される。
【００１２】
以降に記載される装置および方法の変形形態は特別な利点を有している。ここでは部分画像領域の検出は、パルス状照明に対して時間的にずらされている。これによって例えば、光パルス放出からカメラによる検出までのビームの伝播時間作用を補償することができる。
【００１３】
特に有利には、赤外線カメラは殊に赤外線ＣＭＯＳカメラである。これは、記載される、自動車における画像形成方法の全てのまたは少なくとも本質的なステップを実行する手段を有している。このような赤外線カメラの利点は、自動車における画像形成方法および装置の記載された利点である。
【００１４】
さらなる利点は、図面を参照した以下の実施例の説明および従属請求項に記載されている。
【００１５】
図面
本発明を以下で図示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００１６】
図１は有利な実施例の概観図であり、
図２は有利な実施例のブロックダイヤグラムであり、
図３は有利な実施例の時間ダイヤグラムである。
【００１７】
実施例の説明
以下で、自動車における画像形成装置および方法を説明する。赤外線カメラは、自動車周辺の画像を形成する。カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明するために、近赤外スペクトル領域で放射する放射源が用いられる。カメラは、部分画像領域を検出することによって画像を形成する。部分画像領域の検出に対して、少なくともこの部分領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的な同期化が実行される。有利な実施例では、赤外ＣＭＯＳカメラの部分画像領域の検出は、近赤外スペクトル領域で放射するレーザダイオードアレイと時間的に同期する。
【００１８】
図１には、有利な実施例の自動車における画像形成装置の概観図が示されている。これは、制御ユニット／処理ユニット１６を有する赤外線カメラ１０と、制御ユニット１４を有する近赤外スペクトル領域で放射する放射源１２から成る。赤外線カメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６と放射源１２の制御ユニット１４は信号線路１８を介して相互に接続されている。放射源１２は近赤外スペクトル領域で赤外線２０を生成し、これによって自動車の周辺２４がパルス状に照明される。ここで放射源１２は、ロービーム／ハイビーム用のヘッドライトの間の、自動車の正面領域に組み込まれている。近赤外スペクトル領域で放射する放射源１２として、有利な実施例では、レーザダイオードアレイが使用されている。これは、赤外線２０を近赤外スペクトル領域で放射する。放射源１２は制御ユニット１４によって制御および監視される。散乱されて戻された赤外ビーム２２から、赤外線カメラ１０は自動車の周辺２４の画像を形成する。赤外線カメラ１０は、自動車のフロントガラスの後方に室内バックミラーの領域内に取り付けられている。有利な実施例では、赤外線カメラ１０は赤外ＣＭＯＳカメラ１０である。ＣＭＯＳカメラ１０は、制御ユニット／処理ユニット１６を介して駆動制御される。同時にＣＭＯＳカメラ１０は、自動車周辺２４の形成された画像を、さらなる処理のために制御ユニット／処理ユニット１６へ伝送する。ＣＭＯＳカメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６および放射源１２の制御ユニット１４は、制御および／または処理のためのプログラムを実行するためにそれぞれ少なくとも１つのマイクロプロセッサを含む。
【００１９】
図２には、有利な実施例の自動車における画像形成装置のブロックダイヤグラムが示されている。以下では、図１に対して付加的なコンポーネントおよび装置の作用を説明する。近赤外スペクトル領域で放射する放射源１２は、それぞれ４つのレーザダイオード２８を有する５つの行を伴うレーザダイオードマトリックスから成る。放射源１２のレーザダイオード２８は、少なくとも近赤外スペクトル領域の、有利には８５０ｎｍ〜９００ｎｍの間の波長領域にある赤外線を生成する。１つの行の４つのレーザダイオード２８は、制御ユニット１４によって、行毎に、共同でパルス状に駆動制御される。引き続き、行毎に生成された赤外線がレンズ２６を介して、ＣＭＯＳカメラ１０の画像検出領域の部分領域３２，３４，３６，３８，４０をパルス状に照明するのに用いられる。図２には、画像検出領域の第１の照明される部分領域３２、第２の照明される部分領域３４、第３の照明される部分領域３６、第４の照明される部分領域３８および第５の照明される部分領域４０が示されている。第１の部分領域３２は、放射源の１２第１の行によって照明され、他の部分領域３４，３６，３８，４０は放射源１２の行２〜５によって照明される。レンズ２６によって、有利な実施例では次のことが実現される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０の部分的な重畳が、殊に部分領域の完全な照明のために存在し、赤外線カメラの全画像検出領域が部分領域３２，３４，３６，３８，４０によって覆われることが実現される。さらにレンズ２６は、光源としてのそれぞれ４つの点状のレーザダイオード２８から均一に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０を形成するために用いられる。放射源１２の行は、次のように順々に制御ユニット１４によって駆動制御される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０が順次、パルス状に照明されるように駆動制御される。部分領域３２，３４，３６，３８，４０は、有利な実施例では、走行方向における自動車の周辺のほぼ矩形の領域である。自動車の周辺はここでは例えば、図２に示された走行路３０である。放射されて戻った赤外線は赤外線ＣＭＯＳカメラ１０によって検出される。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、放射されて戻された赤外線から自動車周辺の画像を形成し、形成された画像を制御ユニット／処理ユニット１６に伝送する。ここでＣＭＯＳカメラ１０は次のように配向されている。すなわち、カメラが自動車の周辺を、例えば図２に示されている走行路３０を走行方向において含むように配向されている。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、個々のピクセルから成る。このピクセルは、第１の実施例では６４０×４８０個のピクセルを含むマトリックス状に配置されている。画像を形成するために、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が検出される。図２には相応の部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が示されている。第１の部分画像領域４２は第１の部分領域３２を含み、他の部分領域４４，４６，４８，５０は相応の部分領域３４，３６，３８，４０を含む。ここで部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０は、次のように大きさが定められている。すなわち属する部分領域３２，３４，３６，３８，４０の境界が越えられないように大きさが定められている。従って部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の完全な照明が保証される。制御ユニット／処理ユニット１６によって、以下で説明される、ＣＭＯＳカメラ１０による部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出と、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０に相応する部分領域３２，３４，３６，３８，４０のパルス状照明との間の時間的な同期が制御される。第１のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８が駆動制御されるように駆動制御される。これによって、部分領域３２は近赤外線によって照明される。第２のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は、次のように赤外線ＣＭＯＳカメラ１０を制御する。すなわち部分領域３２の照明中に、相応の部分画像領域４２内にあるＣＭＯＳカメラの画像行が、サンプル＆ホールド回路によって順次、画像行ずつ読み込まれるように制御する。この実施例では、これは画像行１〜９６である。第３のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち、放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８がスイッチオフされるように駆動制御する。引き続き、ステップ１〜３が放射源１２の行２，３，４および５に対して、および赤外線ＣＭＯＳカメラ１０の画像行９７〜１９２，１９３〜２８８，２８９〜３８４および３８５〜４８０に対して相応に繰り返される。形成された画像は最終的に、部分画像領域の検出された画像行１〜４８０から成る。別の画像を形成するために、上述の過程が繰り返される。有利な実施例では、２５秒毎に画像が形成される。各行の４つのレーザダイオード２８は相応に４０ｍｓの周期持続時間と８ｍｓのパルス持続時間で作動される。制御ユニット１４の駆動制御は、制御ユニット／処理ユニット１６によって、アナログおよび／またはデジタル信号の一方向性または双方向性の伝送によって行われる。択一的な変形形態では、信号線路１８は、自動車内の通信バス（例えばＣＡＮバス）である。
【００２０】
図３には、自動車の周辺のパルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照度（Bestrahlungsstaerke）の有利な実施例に対する時間ダイヤグラムが示されている。図３には、パルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照明度の典型的な経過特性が示されている。図３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび３ｅの横座標上にはそれぞれ時間ｔが示されている。放射照明度とは面積あたりの放射出力と定義される。図３ａは、図２に示されたブロックダイヤグラムに相応する、パルス状に照明される部分領域３２の放射照度の時間的な経過特性を示している。部分領域３２は、４０ｍｓの周期で約８ｍｓ照明される。図３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは、図２に示された別の部分領域３４，３６，３８、４０の放射照度の時間的な経過特性を示している。これらの部分領域３４，３６，３８、４０のパルス状照明は、同じように４０ｍｓの周期および８ｍｓの照明持続時間で行われる。図３からわかるように、パルス状照明は順次、部分領域３２で始まり、部分領域３４，３６，３８を介して部分領域４０へと行われる。部分領域４０のパルス状照明の後には、パルス状照明が再び部分領域３２で始まる。
【００２１】
有利な実施例の第１の変形形態では、ＣＭＯＳカメラ１０の画像行が画像行ずつ順次読み込まれるのではなく、部分画像領域の全ての画像行が並列に読み込まれる。有利な実施例ではこれは次のことを意味する。すなわち、例えば第１のステップにおいて画像行１〜９６が並行ステップにおいて同時に１回のサンプリングプロセスによって読み込まれることを意味している。
【００２２】
択一的な変形形態では、有利な実施例において使用されたレーザダイオードアレイによって、図２に示された部分領域３２，３４，３６，３８，４０が同じようにパルス状に照明される。しかしこの変形形態では、画像行の各サンプリングプロセス時に、相応の部分領域３２，３４，３６，３８，４０がそれぞれパルス状に照明される。これによって、例えば部分画像領域４２を検出するために、部分領域３２が全体として９６の順次連続する光パルスによって照明される。各光パルスでは部分領域３２を照明するために、順次、画像行１〜９６がサンプリングプロセスにおいて読み込まれる。ここで部分領域３２のパルス状照明は、第１の部分画像領域４２の全９６の画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期し、これは全てのさらなる部分領域３４，３６，３８，４０に対して相当する。図２に相応する部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出は、４０ｍｓのパルス持続時間の場合に、約８ｍｓ持続する。８ｍｓ持続する、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出内で、光パルスの周期持続時間が約８３μｓの場合、約１２０ｎｓの光パルス持続時間を有する個々の光パルスが生成される。このような光パルスは、相応する画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期する。
【００２３】
別の変形形態では、有利な実施例で使用されたものとは変えられたレーザダイオードアレイが使用される。このような変形形態において使用されているレーザダイオードアレイは、それぞれ行毎に約１００個のレーザダイオードを有する、４８０の行から成る。使用されているレーザダイオードは小型化されている。レーザダイオードアレイの行の数と、使用されているＣＭＯＳ画像センサの画像行の数は一致している。使用されているレンズは、行毎に約１°の垂直な照明領域が得られるように構成されている。水平方向に照明領域が延在しており、全体的に自動車の周辺は線状に照明される。レーザダイオードアレイの行の数に相応して、パルス状照明される４８０の部分領域が形成される。レーザダイオードアレイの行による部分領域のパルス状照明時には、これに対して、このような部分領域に相応する部分画像領域が記録される。このような変形形態では、部分画像領域はＣＭＯＳ画像センサの画像行である。各部分領域は、約８０ｎｓの光パルス持続時間かつ４０ｍｓの周期持続時間で照明される。すなわちパルス持続時間ずつ０．０００００２のデューティファクタが生じる。画像行に対するサンプリングプロセスは約１２０ｎｓ持続する。この場合には光パルスは時間的に画像行のサンプリングプロセスと同期し、８０ｎｓ持続する光パルスが１２０ｎｓ持続する画像行のサンプリングプロセスのほぼ中央に生じる。レーザダイオードアレイの行の駆動制御は、形成された照明運動曲線（Beleuhtungssweep）がＣＭＯＳ画像センサのスキャン運動曲線と同期するように行われる。
【００２４】
上述した装置および方法の別の変形形態では、一般的に、部分画像領域、殊に画像行を検出する手段を有している少なくとも１つの赤外線カメラが使用される。赤外線カメラの他に、変形形態では少なくとも１つの別の赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが使用される。上述の実施例で使用されている６４０×４８０ピクセルのカメラのマトリックスサイズの他に、さらなる変形形態では、例えば１０２４×７６８ピクセルおよび／または１２８０×１０２４ピクセルのマトリックスサイズを有する赤外線カメラが使用される。
【００２５】
択一的に、上述した実施例の別の変形形態では、画像行の代わりに画像列が検出される。これに従って、部分画像領域および部分領域は、水平方向の代わりに、相応に垂直方向に空間的にひろがっている。これに相応することが、使用されるレーザダイオードアレイに当てはまる。これはこの変形形態において列毎にパルス状放射のために駆動制御される。一般的には部分領域および部分画像領域の分割および数に対して他の形態が可能である。条件は次のことのみである。すなわち、部分領域および部分画像領域の分割および数が、各部分画像領域に少なくとも１つの部分領域が割り当て可能であり、この少なくとも１つの部分領域が少なくとも１つの部分画像領域を含むように選択されるという条件だけである。さらに部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との間の時間的同期が実行可能であることが必要である。それとともに時間的な同期の他に、１つの種類として少なくとも１つの部分領域のパルス状照明と少なくとも１つの相応の部分画像領域のパルス状照明の間の空間的同期が可能である。
【００２６】
上述した実施例および変形形態の変形形態では、少なくとも１つの赤外線カメラとカメラの少なくとも１つの制御ユニット／処理ユニットが１つのユニットを構成する。択一的または付加的に、少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源と放射源の少なくとも１つの制御ユニットが１つのユニットを構成する。
【００２７】
上述した装置および方法の変形形態は、近赤外スペクトル領域で放射するレーザダイオードアレイの他に、少なくとも１つの別の、近赤外スペクトル領域で放射する放射源を使用する。択一的または付加的に少なくとも１つの近赤外スペクトル領域で放射するレーザアレイが使用される。一般的に少なくとも１つの、近赤外スペクトル領域で放射する放射源が使用され、これは部分領域のパルス状照明および照明とカメラの部分画像領域の検出との時間的同期に適している。
【００２８】
部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期は、上述した実施例の種々異なる別形態において、画像行毎および／または部分画像領域毎および／または部分領域毎および／または画像毎および／または画像シーケンス毎に行われる。画像行毎の時間的同期の場合には、各画像行に対して同期信号が形成される。これに対して部分画像領域毎の時間的同期の場合には、各部分画像領域に対して相応の同期信号が形成される。アナログな手法が部分領域毎の時間的同期に向いている。別の変形形態では、時間的同期は画像毎に行われる。このような種類の同期は、画像同期パルスによって行われる。別の変形形態では、時間的同期は画像シーケンス毎に行われる。すなわち、画像シーケンス同期パルスが例えば１０画像後に形成される。少なくとも１つの部分領域のパルス状照明および／または少なくとも１つの部分画像領域の検出の時間的同期のために、放射源の制御ユニットおよび／またはカメラの制御ユニット／処理有ニット内にクロック発生器を使用することが可能である。クロック発生器としては例えばクオーツが使用される。
【００２９】
カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状照明と、時間的に同期すべき画像行の検出との間の、場合によって生じ得る位相ずれが、設定可能な時間的シフトによって相互に補償される。位相ずれの原因としては、光パルス形成における時間的な遅延および光パルスの伝播時間遅延が挙げられる。従ってこのようなずれは典型的に、使用されている個々のコンポーネントに依存して固定的に調整されるか、または画質レベルを介して求められる。画質レベルは、画像の輝度および／または画像縁部における輝度勾配、すなわち最初の画像行から最後の画像行の方向への輝度勾配に関する、赤外線カメラの制御ユニット／処理ユニット内の画像評価を介して求められる。相応の閉ループ制御を介して時間的なずれが、求められた画質レベルに依存して最適に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】有利な実施例の概観図。
【図２】有利な実施例のブロックダイヤグラム。
【図３】有利な実施例の時間ダイヤグラム。
【技術分野】
【０００１】
従来技術
自動車による夜間走行時にはロービームの到達距離が制限されるので、運転者の視界は低減されてしまう。近年では光放射がより強力な新たなガス放電ヘッドライトを導入することによって、従来のヘッドライトと比べて走行路の照明が改善されている。しかし視野はこのような新たなヘッドライトを使用しても制限されてしまい、従って、視界を改善するために、自動車に夜間暗視システムを用いることが試みられている。
【０００２】
受動的な夜間暗視システムと能動的な夜間暗視システムが知られている。受動的な夜間暗視システムは熱画像カメラから成る。受動的な夜間視界カメラの欠点は、熱画像カメラによっては、現実に忠実な画像を形成することが困難であるということである。これに対して能動的な夜間暗視システムは、赤外線を放射する照明ユニット（例えばフィルタを有するハロゲンライト）と１つまたは複数の赤外線カメラから成る。この照明ユニットは、ハイビーム領域において車両前領域を照射し、反射されて戻ってきた赤外ハイビームをカメラが記録し、画像をモニターまたはヘッドアップディスプレイ上に再現する。ここで可視のロービームおよびハイビームに対するヘッドライトが、赤外光を放出するために使用される。しかし自動車産業では割合的にますます、赤外放射式ハロゲンヘッドライトが、赤外線不使用のキセノンヘッドライトによって置き換えられている。従って、付加的な赤外線放射源が必要となる。付加的な赤外線放射源としては例えば、赤外線放射レーザが使用される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には、軍事用の農業車両の味方−敵−識別装置が記載されている。味方−敵−識別用の隠されているサインを可視化するために、ＣＯ２レーザを有する熱画像カメラが結合されている。観察者は個々の光パルスを送出し、赤外カメラは同期して、反射された信号を受信する。この装置の欠点は、熱画像カメラが実際に忠実な画像を供給しないことである。自動車内での使用に適した現実に忠実な画像を形成する装置および方法に関する示唆は、ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には記載されていない。
【０００４】
発明の利点
少なくとも１つの赤外線カメラによって自動車周辺の画像を形成する形式の以下に記載する自動車内の画像形成装置および方法は、次のような利点を有している。すなわち、視界状況および／または天候が良くても悪くても、画質が高い、現実に忠実な画像が形成されるという利点である。この画像形成装置および方法は殊に有利には、形成画像の高い画質によって、視界状況が悪いとき（殊に夜間）の事故件数を減少させるのに寄与する。高い画質を有する現実に忠実な画像は、視界状況および／または天候状況が悪い場合にも形成される。なぜなら、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源による画像検出領域の照明は雨や雪によって著しくは妨害されないからである。
【０００５】
有利には、少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域で放射する放射源の寿命は、パルス状の光放出によって長くされる。パルス駆動時には、出力が同じ場合には放射源の熱負荷は、連続作動時に比べると少ない。なぜなら放射源はパルス休止中に回復するからである。これによって直接的に寿命が延びる。放射源のより長い寿命、ひいてはより長い交換間隔によって、自動車の場合には有利には作動コストが低減する。
【０００６】
特に有利には、少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する。他のタイプのカメラとは異なって、ＣＭＯＳカメラではブルーミング作用が少ない。ここでブルーミングとは強い光源による眩惑が原因で形成画像が曇る（Ueberstrahlung）ことである。さらに一時的なまたは対数的な露光反応特性曲線を有するＣＭＯＳカメラを使用することができる。対数的な特性曲線によって、画像検出領域内の輝度のダイナミックレンジが大きい場合にも、高い画質を有する画像を形成することが可能になる。輝度の大きなダイナミックレンジは、次のようなときに自動車内で生じる。すなわち自動車が日光の当たっている道路からトンネル内へ入ったときである。
【０００７】
多くの国で、法的な規制によって自動車内の放射源の許容される特性が定められている。例えば自動車における放射源の最大の平均放射強度（Strahlungsstaerke）ないし光度（Lichtstaerke）が定められている。放射強度とは、単位ワット／ステラジアンを有する立体角毎の放射束のことである。これに対して光度は、立体角あたりの光束を定める生理学的な量である。光度の単位はカンデラである。殊に有利には以降に記載する装置および方法は、カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明することによって、法的に定められた放射源の平均放射強度を遵守しつつ、部分領域内の放射強度を高める。これによって、赤外線カメラの画像検出領域は全体としてより集中的に照明される。このような手法によって、形成画像の画質が高められる。逆に、観測面積あたりの出力が同じ場合には、放射源の電力消費が低減される。これによって有利には自動車内のエネルギーが節約される。
【０００８】
少なくとも１つの、少なくとも赤外ビーム領域近傍で放射するレーザダイオードアレイおよび／または少なくとも１つの、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザアレイによって殊に有利には、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状放射が容易に可能である。例えばレーザダイオードは短い応答特性によって、光パルス持続時間の間の同時の高い放射強度のもとで、短い光パルスの生成を可能にする。さらに赤外放射レーザダイオードおよび／または赤外放射レーザは次のような利点を有している。すなわちレーザ光が狭いスペクトル帯域幅を有しているという利点である。少なくとも１つの赤外線カメラの前の相応するバンドフィルタによって、他のスペクトル領域をフィルタリング除去することが可能である。例えば、夜間にロービームで走行している対向車両の場合には、これによって、画像形成の障害となるこのような可視のロービームをフィルタリング除去することが可能になる。従って、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイの使用によって高い画質を有する画像が形成される。この他に、赤外放射レーザおよび／または赤外放射レーザダイオードは、高い効率を有しているという利点を有する。赤外線カメラの画像領域の部分領域をパルス状に照明することによって、レーザダイオードおよび／またはレーザのデューティサイクルが低減される。デューティサイクルとは、照明手段の全作動時間に関する、光放出時間のことである。
【０００９】
部分画像領域としての赤外線カメラの画像行および／または画像列の検出は有利である。個々の画像行および／または画像列の検出される部分画像領域を大きさに関して小さくすることによって、パルス状に放射される、属する部分領域を相応に小さくすることができる。これによって有利には上述した放射強度を、法的規則を遵守しながら大きくすることができる。このような利点は一方では、それぞれ個々の部分領域しか照明されないことによって実現され、他方では、残りの部分領域が照明されないことによって実現される。さらに最近のカメラは画像行および／または画像列のサンプリングプロセスに数ナノ秒しか必要としない。このような短いパルス状の、空間的に制限された照明によって、放射強度（すなわち立体角あたりの放射束）をさらに上昇させることができる。両方の作用によって、部分画像領域を画像行および／または画像列として検出する際に、照明される部分領域の放射強度が格段に高められる。同じようにこれによって、形成される画像の画質が改善される。
【００１０】
部分画像領域の検出時に、実質的に、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域がパルス状に照明されるのは有利である。これによって、画像検出領域の検出されない領域の不必要な照明が回避される。ここから２つの重要な利点が生じる。一方では、これは自動車内のエネルギー節約に寄与する。なぜなら検出されない領域が照明されないからである。他方では平均的な放射強度が同じ場合に、部分領域の放射強度を上昇させることができる。
【００１１】
少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域が少なくとも２つの部分画像領域を有している形式の、装置および発明の変形形態は有利である。複数の部分画像領域を、照明される１つの部分領域にまとめることによって、放射源が容易かつ低コストに構成される。
【００１２】
以降に記載される装置および方法の変形形態は特別な利点を有している。ここでは部分画像領域の検出は、パルス状照明に対して時間的にずらされている。これによって例えば、光パルス放出からカメラによる検出までのビームの伝播時間作用を補償することができる。
【００１３】
特に有利には、赤外線カメラは殊に赤外線ＣＭＯＳカメラである。これは、記載される、自動車における画像形成方法の全てのまたは少なくとも本質的なステップを実行する手段を有している。このような赤外線カメラの利点は、自動車における画像形成方法および装置の記載された利点である。
【００１４】
さらなる利点は、図面を参照した以下の実施例の説明および従属請求項に記載されている。
【００１５】
図面
本発明を以下で図示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００１６】
図１は有利な実施例の概観図であり、
図２は有利な実施例のブロックダイヤグラムであり、
図３は有利な実施例の時間ダイヤグラムである。
【００１７】
実施例の説明
以下で、自動車における画像形成装置および方法を説明する。赤外線カメラは、自動車周辺の画像を形成する。カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明するために、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源が用いられる。カメラは、部分画像領域を検出することによって画像を形成する。部分画像領域の検出に対して、少なくともこの部分領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的な同期化が実行される。有利な実施例では、赤外ＣＭＯＳカメラの部分画像領域の検出は、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザダイオードアレイと時間的に同期する。
【００１８】
図１には、有利な実施例の自動車における画像形成装置の概観図が示されている。これは、制御ユニット／処理ユニット１６を有する赤外線カメラ１０と、制御ユニット１４を有する赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源１２から成る。赤外線カメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６と放射源１２の制御ユニット１４は信号線路１８を介して相互に接続されている。放射源１２は赤外スペクトル領域近傍で赤外線２０を生成し、これによって自動車の周辺２４がパルス状に照明される。ここで放射源１２は、ロービーム／ハイビーム用のヘッドライトの間の、自動車の正面領域に組み込まれている。赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源１２として、有利な実施例では、レーザダイオードアレイが使用されている。これは、赤外線２０を赤外スペクトル領域近傍で放射する。放射源１２は制御ユニット１４によって制御および監視される。散乱されて戻された赤外ビーム２２から、赤外線カメラ１０は自動車の周辺２４の画像を形成する。赤外線カメラ１０は、自動車のフロントガラスの後方に室内バックミラーの領域内に取り付けられている。有利な実施例では、赤外線カメラ１０は赤外ＣＭＯＳカメラ１０である。ＣＭＯＳカメラ１０は、制御ユニット／処理ユニット１６を介して駆動制御される。同時にＣＭＯＳカメラ１０は、自動車周辺２４の形成された画像を、さらなる処理のために制御ユニット／処理ユニット１６へ伝送する。ＣＭＯＳカメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６および放射源１２の制御ユニット１４は、制御および／または処理のためのプログラムを実行するためにそれぞれ少なくとも１つのマイクロプロセッサを含む。
【００１９】
図２には、有利な実施例の自動車における画像形成装置のブロックダイヤグラムが示されている。以下では、図１に対して付加的なコンポーネントおよび装置の作用を説明する。赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源１２は、それぞれ４つのレーザダイオード２８を有する５つの行を伴うレーザダイオードマトリックスから成る。放射源１２のレーザダイオード２８は、少なくとも赤外スペクトル領域近傍の、有利には８５０ｎｍ〜９００ｎｍの間の波長領域にある赤外線を生成する。１つの行の４つのレーザダイオード２８は、制御ユニット１４によって、行毎に、共同でパルス状に駆動制御される。引き続き、行毎に生成された赤外線がレンズ２６を介して、ＣＭＯＳカメラ１０の画像検出領域の部分領域３２，３４，３６，３８，４０をパルス状に照明するのに用いられる。図２には、画像検出領域の第１の照明される部分領域３２、第２の照明される部分領域３４、第３の照明される部分領域３６、第４の照明される部分領域３８および第５の照明される部分領域４０が示されている。第１の部分領域３２は、放射源の１２第１の行によって照明され、他の部分領域３４，３６，３８，４０は放射源１２の行２〜５によって照明される。レンズ２６によって、有利な実施例では次のことが実現される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０の部分的な重畳が、殊に部分領域の完全な照明のために存在し、赤外線カメラの全画像検出領域が部分領域３２，３４，３６，３８，４０によって覆われることが実現される。さらにレンズ２６は、光源としてのそれぞれ４つの点状のレーザダイオード２８から均一に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０を形成するために用いられる。放射源１２の行は、次のように順々に制御ユニット１４によって駆動制御される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０が順次、パルス状に照明されるように駆動制御される。部分領域３２，３４，３６，３８，４０は、有利な実施例では、走行方向における自動車の周辺のほぼ矩形の領域である。自動車の周辺はここでは例えば、図２に示された走行路３０である。放射されて戻った赤外線は赤外線ＣＭＯＳカメラ１０によって検出される。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、放射されて戻された赤外線から自動車周辺の画像を形成し、形成された画像を制御ユニット／処理ユニット１６に伝送する。ここでＣＭＯＳカメラ１０は次のように配向されている。すなわち、カメラが自動車の周辺を、例えば図２に示されている走行路３０を走行方向において含むように配向されている。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、個々のピクセルから成る。このピクセルは、第１の実施例では６４０×４８０個のピクセルを含むマトリックス状に配置されている。画像を形成するために、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が検出される。図２には相応の部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が示されている。第１の部分画像領域４２は第１の部分領域３２を含み、他の部分領域４４，４６，４８，５０は相応の部分領域３４，３６，３８，４０を含む。ここで部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０は、次のように大きさが定められている。すなわち属する部分領域３２，３４，３６，３８，４０の境界が越えられないように大きさが定められている。従って部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の完全な照明が保証される。制御ユニット／処理ユニット１６によって、以下で説明される、ＣＭＯＳカメラ１０による部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出と、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０に相応する部分領域３２，３４，３６，３８，４０のパルス状照明との間の時間的な同期が制御される。第１のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８が駆動制御されるように駆動制御される。これによって、部分領域３２は近傍の赤外線によって照明される。第２のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は、次のように赤外線ＣＭＯＳカメラ１０を制御する。すなわち部分領域３２の照明中に、相応の部分画像領域４２内にあるＣＭＯＳカメラの画像行が、サンプル＆ホールド回路によって順次、画像行ずつ読み込まれるように制御する。この実施例では、これは画像行１〜９６である。第３のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち、放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８がスイッチオフされるように駆動制御する。引き続き、ステップ１〜３が放射源１２の行２，３，４および５に対して、および赤外線ＣＭＯＳカメラ１０の画像行９７〜１９２，１９３〜２８８，２８９〜３８４および３８５〜４８０に対して相応に繰り返される。形成された画像は最終的に、部分画像領域の検出された画像行１〜４８０から成る。別の画像を形成するために、上述の過程が繰り返される。有利な実施例では、２５秒毎に画像が形成される。各行の４つのレーザダイオード２８は相応に４０ｍｓの周期持続時間と８ｍｓのパルス持続時間で作動される。制御ユニット１４の駆動制御は、制御ユニット／処理ユニット１６によって、アナログおよび／またはデジタル信号の一方向性または双方向性の伝送によって行われる。択一的な変形形態では、信号線路１８は、自動車内の通信バス（例えばＣＡＮバス）である。
【００２０】
図３には、自動車の周辺のパルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照度（Bestrahlungsstaerke）の有利な実施例に対する時間ダイヤグラムが示されている。図３には、パルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照明度の典型的な経過特性が示されている。図３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび３ｅの横座標上にはそれぞれ時間ｔが示されている。放射照明度とは面積あたりの放射出力と定義される。図３ａは、図２に示されたブロックダイヤグラムに相応する、パルス状に照明される部分領域３２の放射照度の時間的な経過特性を示している。部分領域３２は、４０ｍｓの周期で約８ｍｓ照明される。図３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは、図２に示された別の部分領域３４，３６，３８、４０の放射照度の時間的な経過特性を示している。これらの部分領域３４，３６，３８、４０のパルス状照明は、同じように４０ｍｓの周期および８ｍｓの照明持続時間で行われる。図３からわかるように、パルス状照明は順次、部分領域３２で始まり、部分領域３４，３６，３８を介して部分領域４０へと行われる。部分領域４０のパルス状照明の後には、パルス状照明が再び部分領域３２で始まる。
【００２１】
有利な実施例の第１の変形形態では、ＣＭＯＳカメラ１０の画像行が画像行ずつ順次読み込まれるのではなく、部分画像領域の全ての画像行が並列に読み込まれる。有利な実施例ではこれは次のことを意味する。すなわち、例えば第１のステップにおいて画像行１〜９６が並行ステップにおいて同時に１回のサンプリングプロセスによって読み込まれることを意味している。
【００２２】
択一的な変形形態では、有利な実施例において使用されたレーザダイオードアレイによって、図２に示された部分領域３２，３４，３６，３８，４０が同じようにパルス状に照明される。しかしこの変形形態では、画像行の各サンプリングプロセス時に、相応の部分領域３２，３４，３６，３８，４０がそれぞれパルス状に照明される。これによって、例えば部分画像領域４２を検出するために、部分領域３２が全体として９６の順次連続する光パルスによって照明される。各光パルスでは部分領域３２を照明するために、順次、画像行１〜９６がサンプリングプロセスにおいて読み込まれる。ここで部分領域３２のパルス状照明は、第１の部分画像領域４２の全９６の画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期し、これは全てのさらなる部分領域３４，３６，３８，４０に対して相当する。図２に相応する部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出は、４０ｍｓのパルス持続時間の場合に、約８ｍｓ持続する。８ｍｓ持続する、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出内で、光パルスの周期持続時間が約８３μｓの場合、約１２０ｎｓの光パルス持続時間を有する個々の光パルスが生成される。このような光パルスは、相応する画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期する。
【００２３】
別の変形形態では、有利な実施例で使用されたものとは変えられたレーザダイオードアレイが使用される。このような変形形態において使用されているレーザダイオードアレイは、それぞれ行毎に約１００個のレーザダイオードを有する、４８０の行から成る。使用されているレーザダイオードは小型化されている。レーザダイオードアレイの行の数と、使用されているＣＭＯＳ画像センサの画像行の数は一致している。使用されているレンズは、行毎に約１°の垂直な照明領域が得られるように構成されている。水平方向に照明領域が延在しており、全体的に自動車の周辺は線状に照明される。レーザダイオードアレイの行の数に相応して、パルス状照明される４８０の部分領域が形成される。レーザダイオードアレイの行による部分領域のパルス状照明時には、これに対して、このような部分領域に相応する部分画像領域が記録される。このような変形形態では、部分画像領域はＣＭＯＳ画像センサの画像行である。各部分領域は、約８０ｎｓの光パルス持続時間かつ４０ｍｓの周期持続時間で照明される。すなわちパルス持続時間ずつ０．０００００２のデューティファクタが生じる。画像行に対するサンプリングプロセスは約１２０ｎｓ持続する。この場合には光パルスは時間的に画像行のサンプリングプロセスと同期し、８０ｎｓ持続する光パルスが１２０ｎｓ持続する画像行のサンプリングプロセスのほぼ中央に生じる。レーザダイオードアレイの行の駆動制御は、形成された照明運動曲線（Beleuhtungssweep）がＣＭＯＳ画像センサのスキャン運動曲線と同期するように行われる。
【００２４】
上述した装置および方法の別の変形形態では、一般的に、部分画像領域、殊に画像行を検出する手段を有している少なくとも１つの赤外線カメラが使用される。赤外線カメラの他に、変形形態では少なくとも１つの別の赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが使用される。上述の実施例で使用されている６４０×４８０ピクセルのカメラのマトリックスサイズの他に、さらなる変形形態では、例えば１０２４×７６８ピクセルおよび／または１２８０×１０２４ピクセルのマトリックスサイズを有する赤外線カメラが使用される。
【００２５】
択一的に、上述した実施例の別の変形形態では、画像行の代わりに画像列が検出される。これに従って、部分画像領域および部分領域は、水平方向の代わりに、相応に垂直方向に空間的にひろがっている。これに相応することが、使用されるレーザダイオードアレイに当てはまる。これはこの変形形態において列毎にパルス状放射のために駆動制御される。一般的には部分領域および部分画像領域の分割および数に対して他の形態が可能である。条件は次のことのみである。すなわち、部分領域および部分画像領域の分割および数が、各部分画像領域に少なくとも１つの部分領域が割り当て可能であり、この少なくとも１つの部分領域が少なくとも１つの部分画像領域を含むように選択されるという条件だけである。さらに部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との間の時間的同期が実行可能であることが必要である。それとともに時間的な同期の他に、１つの種類として少なくとも１つの部分領域のパルス状照明と少なくとも１つの相応の部分画像領域のパルス状照明の間の空間的同期が可能である。
【００２６】
上述した実施例および変形形態の変形形態では、少なくとも１つの赤外線カメラとカメラの少なくとも１つの制御ユニット／処理ユニットが１つのユニットを構成する。択一的または付加的に、少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源と放射源の少なくとも１つの制御ユニットが１つのユニットを構成する。
【００２７】
上述した装置および方法の変形形態は、赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザダイオードアレイの他に、少なくとも１つの別の、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源を使用する。択一的または付加的に少なくとも１つの赤外スペクトル領域近傍で放射するレーザアレイが使用される。一般的に少なくとも１つの、赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源が使用され、これは部分領域のパルス状照明および照明とカメラの部分画像領域の検出との時間的同期に適している。
【００２８】
部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期は、上述した実施例の種々異なる別形態において、画像行毎および／または部分画像領域毎および／または部分領域毎および／または画像毎および／または画像シーケンス毎に行われる。画像行毎の時間的同期の場合には、各画像行に対して同期信号が形成される。これに対して部分画像領域毎の時間的同期の場合には、各部分画像領域に対して相応の同期信号が形成される。アナログな手法が部分領域毎の時間的同期に向いている。別の変形形態では、時間的同期は画像毎に行われる。このような種類の同期は、画像同期パルスによって行われる。別の変形形態では、時間的同期は画像シーケンス毎に行われる。すなわち、画像シーケンス同期パルスが例えば１０画像後に形成される。少なくとも１つの部分領域のパルス状照明および／または少なくとも１つの部分画像領域の検出の時間的同期のために、放射源の制御ユニットおよび／またはカメラの制御ユニット／処理有ニット内にクロック発生器を使用することが可能である。クロック発生器としては例えばクオーツが使用される。
【００２９】
カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状照明と、時間的に同期すべき画像行の検出との間の、場合によって生じ得る位相ずれが、設定可能な時間的シフトによって相互に補償される。位相ずれの原因としては、光パルス形成における時間的な遅延および光パルスの伝播時間遅延が挙げられる。従ってこのようなずれは典型的に、使用されている個々のコンポーネントに依存して固定的に調整されるか、または画質レベルを介して求められる。画質レベルは、画像の輝度および／または画像縁部における輝度勾配、すなわち最初の画像行から最後の画像行の方向への輝度勾配に関する、赤外線カメラの制御ユニット／処理ユニット内の画像評価を介して求められる。相応の閉ループ制御を介して時間的なずれが、求められた画質レベルに依存して最適に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】有利な実施例の概観図。
【図２】有利な実施例のブロックダイヤグラム。
【図３】有利な実施例の時間ダイヤグラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
自動車による夜間走行時にはロービームの到達距離が制限されるので、運転者の視界は低減されてしまう。近年では光放射がより強力な新たなガス放電ヘッドライトを導入することによって、従来のヘッドライトと比べて走行路の照明が改善されている。しかし視野はこのような新たなヘッドライトを使用しても制限されてしまい、従って、視界を改善するために、自動車に夜間暗視システムを用いることが試みられている。
【０００２】
受動的な夜間暗視システムと能動的な夜間暗視システムが知られている。受動的な夜間暗視システムは熱画像カメラから成る。受動的な夜間視界カメラの欠点は、熱画像カメラによっては、現実に忠実な画像を形成することが困難であるということである。これに対して能動的な夜間暗視システムは、赤外線を放射する照明ユニット（例えばフィルタを有するハロゲンライト）と１つまたは複数の赤外線カメラから成る。この照明ユニットは、ハイビーム領域において車両前領域を照射し、反射されて戻ってきた赤外ハイビームをカメラが記録し、画像をモニターまたはヘッドアップディスプレイ上に再現する。ここで可視のロービームおよびハイビームに対するヘッドライトが、赤外光を放出するために使用される。しかし自動車産業では割合的にますます、赤外放射式ハロゲンヘッドライトが、赤外線不使用のキセノンヘッドライトによって置き換えられている。従って、付加的な赤外線放射源が必要となる。付加的な赤外線放射源としては例えば、赤外線放射レーザが使用される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には、軍事用の農業車両の味方−敵−識別装置が記載されている。味方−敵−識別用の隠されているサインを可視化するために、ＣＯ２レーザを有する熱画像カメラが結合されている。観察者は個々の光パルスを送出し、赤外カメラは同期して、反射された信号を受信する。この装置の欠点は、熱画像カメラが実際に忠実な画像を供給しないことである。自動車内での使用に適した現実に忠実な画像を形成する装置および方法に関する示唆は、ＤＥ４２４３２００Ｃ２号には記載されていない。
【０００４】
発明の利点
少なくとも１つの赤外線カメラによって自動車周辺の画像を形成する形式の以下に記載する自動車内の画像形成装置および方法は、次のような利点を有している。すなわち、視界状況および／または天候が良くても悪くても、画質が高い、現実に忠実な画像が形成されるという利点である。この画像形成装置および方法は殊に有利には、形成画像の高い画質によって、視界状況が悪いとき（殊に夜間）の事故件数を減少させるのに寄与する。高い画質を有する現実に忠実な画像は、視界状況および／または天候状況が悪い場合にも形成される。なぜなら、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源による画像検出領域の照明は雨や雪によって著しくは妨害されないからである。
【０００５】
有利には、少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域で放射する放射源の寿命は、パルス状の光放出によって長くされる。パルス駆動時には、出力が同じ場合には放射源の熱負荷は、連続作動時に比べると少ない。なぜなら放射源はパルス休止中に回復するからである。これによって直接的に寿命が延びる。放射源のより長い寿命、ひいてはより長い交換間隔によって、自動車の場合には有利には作動コストが低減する。
【０００６】
特に有利には、少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する。他のタイプのカメラとは異なって、ＣＭＯＳカメラではブルーミング作用が少ない。ここでブルーミングとは強い光源による眩惑が原因で形成画像が曇る（Ueberstrahlung）ことである。さらに一時的なまたは対数的な露光反応特性曲線を有するＣＭＯＳカメラを使用することができる。対数的な特性曲線によって、画像検出領域内の輝度のダイナミックレンジが大きい場合にも、高い画質を有する画像を形成することが可能になる。輝度の大きなダイナミックレンジは、次のようなときに自動車内で生じる。すなわち自動車が日光の当たっている道路からトンネル内へ入ったときである。
【０００７】
多くの国で、法的な規制によって自動車内の放射源の許容される特性が定められている。例えば自動車における放射源の最大の平均放射強度（Strahlungsstaerke）ないし光度（Lichtstaerke）が定められている。放射強度とは、単位ワット／ステラジアンを有する立体角毎の放射束のことである。これに対して光度は、立体角あたりの光束を定める生理学的な量である。光度の単位はカンデラである。殊に有利には以降に記載する装置および方法は、カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明することによって、法的に定められた放射源の平均放射強度を遵守しつつ、部分領域内の放射強度を高める。これによって、赤外線カメラの画像検出領域は全体としてより集中的に照明される。このような手法によって、形成画像の画質が高められる。逆に、観測面積あたりの出力が同じ場合には、放射源の電力消費が低減される。これによって有利には自動車内のエネルギーが節約される。
【０００８】
少なくとも１つの、少なくとも近赤外ビーム領域で放射するレーザダイオードアレイおよび／または少なくとも１つの、近赤外スペクトル領域で放射するレーザアレイによって殊に有利には、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状放射が容易に可能である。例えばレーザダイオードは短い応答特性によって、光パルス持続時間の間の同時の高い放射強度のもとで、短い光パルスの生成を可能にする。さらに赤外放射レーザダイオードおよび／または赤外放射レーザは次のような利点を有している。すなわちレーザ光が狭いスペクトル帯域幅を有しているという利点である。少なくとも１つの赤外線カメラの前の相応するバンドフィルタによって、他のスペクトル領域をフィルタリング除去することが可能である。例えば、夜間にロービームで走行している対向車両の場合には、これによって、画像形成の障害となるこのような可視のロービームをフィルタリング除去することが可能になる。従って、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイの使用によって高い画質を有する画像が形成される。この他に、赤外放射レーザおよび／または赤外放射レーザダイオードは、高い効率を有しているという利点を有する。赤外線カメラの画像領域の部分領域をパルス状に照明することによって、レーザダイオードおよび／またはレーザのデューティサイクルが低減される。デューティサイクルとは、照明手段の全作動時間に関する、光放出時間のことである。
【０００９】
部分画像領域としての赤外線カメラの画像行および／または画像列の検出は有利である。個々の画像行および／または画像列の検出される部分画像領域を大きさに関して小さくすることによって、パルス状に放射される、属する部分領域を相応に小さくすることができる。これによって有利には上述した放射強度を、法的規則を遵守しながら大きくすることができる。このような利点は一方では、それぞれ個々の部分領域しか照明されないことによって実現され、他方では、残りの部分領域が照明されないことによって実現される。さらに最近のカメラは画像行および／または画像列のサンプリングプロセスに数ナノ秒しか必要としない。このような短いパルス状の、空間的に制限された照明によって、放射強度（すなわち立体角あたりの放射束）をさらに上昇させることができる。両方の作用によって、部分画像領域を画像行および／または画像列として検出する際に、照明される部分領域の放射強度が格段に高められる。同じようにこれによって、形成される画像の画質が改善される。
【００１０】
部分画像領域の検出時に、実質的に、少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域がパルス状に照明されるのは有利である。これによって、画像検出領域の検出されない領域の不必要な照明が回避される。ここから２つの重要な利点が生じる。一方では、これは自動車内のエネルギー節約に寄与する。なぜなら検出されない領域が照明されないからである。他方では平均的な放射強度が同じ場合に、部分領域の放射強度を上昇させることができる。
【００１１】
少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域が少なくとも２つの部分画像領域を有している形式の、装置および発明の変形形態は有利である。複数の部分画像領域を、照明される１つの部分領域にまとめることによって、放射源が容易かつ低コストに構成される。
【００１２】
以降に記載される装置および方法の変形形態は特別な利点を有している。ここでは部分画像領域の検出は、パルス状照明に対して時間的にずらされている。これによって例えば、光パルス放出からカメラによる検出までのビームの伝播時間作用を補償することができる。
【００１３】
特に有利には、赤外線カメラは殊に赤外線ＣＭＯＳカメラである。これは、記載される、自動車における画像形成方法の全てのまたは少なくとも本質的なステップを実行する手段を有している。このような赤外線カメラの利点は、自動車における画像形成方法および装置の記載された利点である。
【００１４】
さらなる利点は、図面を参照した以下の実施例の説明および従属請求項に記載されている。
【００１５】
図面
本発明を以下で図示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００１６】
図１は有利な実施例の概観図であり、
図２は有利な実施例のブロックダイヤグラムであり、
図３は有利な実施例の時間ダイヤグラムである。
【００１７】
実施例の説明
以下で、自動車における画像形成装置および方法を説明する。赤外線カメラは、自動車周辺の画像を形成する。カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明するために、近赤外スペクトル領域で放射する放射源が用いられる。カメラは、部分画像領域を検出することによって画像を形成する。部分画像領域の検出に対して、少なくともこの部分領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的な同期化が実行される。有利な実施例では、赤外ＣＭＯＳカメラの部分画像領域の検出は、近赤外スペクトル領域で放射するレーザダイオードアレイと時間的に同期する。
【００１８】
図１には、有利な実施例の自動車における画像形成装置の概観図が示されている。これは、制御ユニット／処理ユニット１６を有する赤外線カメラ１０と、制御ユニット１４を有する近赤外スペクトル領域で放射する放射源１２から成る。赤外線カメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６と放射源１２の制御ユニット１４は信号線路１８を介して相互に接続されている。放射源１２は近赤外スペクトル領域で赤外線２０を生成し、これによって自動車の周辺２４がパルス状に照明される。ここで放射源１２は、ロービーム／ハイビーム用のヘッドライトの間の、自動車の正面領域に組み込まれている。近赤外スペクトル領域で放射する放射源１２として、有利な実施例では、レーザダイオードアレイが使用されている。これは、赤外線２０を近赤外スペクトル領域で放射する。放射源１２は制御ユニット１４によって制御および監視される。散乱されて戻された赤外ビーム２２から、赤外線カメラ１０は自動車の周辺２４の画像を形成する。赤外線カメラ１０は、自動車のフロントガラスの後方に室内バックミラーの領域内に取り付けられている。有利な実施例では、赤外線カメラ１０は赤外ＣＭＯＳカメラ１０である。ＣＭＯＳカメラ１０は、制御ユニット／処理ユニット１６を介して駆動制御される。同時にＣＭＯＳカメラ１０は、自動車周辺２４の形成された画像を、さらなる処理のために制御ユニット／処理ユニット１６へ伝送する。ＣＭＯＳカメラ１０の制御ユニット／処理ユニット１６および放射源１２の制御ユニット１４は、制御および／または処理のためのプログラムを実行するためにそれぞれ少なくとも１つのマイクロプロセッサを含む。
【００１９】
図２には、有利な実施例の自動車における画像形成装置のブロックダイヤグラムが示されている。以下では、図１に対して付加的なコンポーネントおよび装置の作用を説明する。近赤外スペクトル領域で放射する放射源１２は、それぞれ４つのレーザダイオード２８を有する５つの行を伴うレーザダイオードマトリックスから成る。放射源１２のレーザダイオード２８は、少なくとも近赤外スペクトル領域の、有利には８５０ｎｍ〜９００ｎｍの間の波長領域にある赤外線を生成する。１つの行の４つのレーザダイオード２８は、制御ユニット１４によって、行毎に、共同でパルス状に駆動制御される。引き続き、行毎に生成された赤外線がレンズ２６を介して、ＣＭＯＳカメラ１０の画像検出領域の部分領域３２，３４，３６，３８，４０をパルス状に照明するのに用いられる。図２には、画像検出領域の第１の照明される部分領域３２、第２の照明される部分領域３４、第３の照明される部分領域３６、第４の照明される部分領域３８および第５の照明される部分領域４０が示されている。第１の部分領域３２は、放射源の１２第１の行によって照明され、他の部分領域３４，３６，３８，４０は放射源１２の行２〜５によって照明される。レンズ２６によって、有利な実施例では次のことが実現される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０の部分的な重畳が、殊に部分領域の完全な照明のために存在し、赤外線カメラの全画像検出領域が部分領域３２，３４，３６，３８，４０によって覆われることが実現される。さらにレンズ２６は、光源としてのそれぞれ４つの点状のレーザダイオード２８から均一に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０を形成するために用いられる。放射源１２の行は、次のように順々に制御ユニット１４によって駆動制御される。すなわち部分領域３２，３４，３６，３８，４０が順次、パルス状に照明されるように駆動制御される。部分領域３２，３４，３６，３８，４０は、有利な実施例では、走行方向における自動車の周辺のほぼ矩形の領域である。自動車の周辺はここでは例えば、図２に示された走行路３０である。放射されて戻った赤外線は赤外線ＣＭＯＳカメラ１０によって検出される。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、放射されて戻された赤外線から自動車周辺の画像を形成し、形成された画像を制御ユニット／処理ユニット１６に伝送する。ここでＣＭＯＳカメラ１０は次のように配向されている。すなわち、カメラが自動車の周辺を、例えば図２に示されている走行路３０を走行方向において含むように配向されている。赤外線ＣＭＯＳカメラ１０は、個々のピクセルから成る。このピクセルは、第１の実施例では６４０×４８０個のピクセルを含むマトリックス状に配置されている。画像を形成するために、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が検出される。図２には相応の部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０が示されている。第１の部分画像領域４２は第１の部分領域３２を含み、他の部分領域４４，４６，４８，５０は相応の部分領域３４，３６，３８，４０を含む。ここで部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０は、次のように大きさが定められている。すなわち属する部分領域３２，３４，３６，３８，４０の境界が越えられないように大きさが定められている。従って部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の完全な照明が保証される。制御ユニット／処理ユニット１６によって、以下で説明される、ＣＭＯＳカメラ１０による部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出と、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０に相応する部分領域３２，３４，３６，３８，４０のパルス状照明との間の時間的な同期が制御される。第１のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８が駆動制御されるように駆動制御される。これによって、部分領域３２は近赤外線によって照明される。第２のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は、次のように赤外線ＣＭＯＳカメラ１０を制御する。すなわち部分領域３２の照明中に、相応の部分画像領域４２内にあるＣＭＯＳカメラの画像行が、サンプル＆ホールド回路によって順次、画像行ずつ読み込まれるように制御する。この実施例では、これは画像行１〜９６である。第３のステップでは、制御ユニット／処理ユニット１６は信号線路１８を介して制御ユニット１４を次のように駆動制御する。すなわち、放射源１２の第１の行のレーザダイオード２８がスイッチオフされるように駆動制御する。引き続き、ステップ１〜３が放射源１２の行２，３，４および５に対して、および赤外線ＣＭＯＳカメラ１０の画像行９７〜１９２，１９３〜２８８，２８９〜３８４および３８５〜４８０に対して相応に繰り返される。形成された画像は最終的に、部分画像領域の検出された画像行１〜４８０から成る。別の画像を形成するために、上述の過程が繰り返される。有利な実施例では、２５秒毎に画像が形成される。各行の４つのレーザダイオード２８は相応に４０ｍｓの周期持続時間と８ｍｓのパルス持続時間で作動される。制御ユニット１４の駆動制御は、制御ユニット／処理ユニット１６によって、アナログおよび／またはデジタル信号の一方向性または双方向性の伝送によって行われる。択一的な変形形態では、信号線路１８は、自動車内の通信バス（例えばＣＡＮバス）である。
【００２０】
図３には、自動車の周辺のパルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照度（Bestrahlungsstaerke）の有利な実施例に対する時間ダイヤグラムが示されている。図３には、パルス状に照明される部分領域３２，３４，３６，３８，４０の放射照明度の典型的な経過特性が示されている。図３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび３ｅの横座標上にはそれぞれ時間ｔが示されている。放射照明度とは面積あたりの放射出力と定義される。図３ａは、図２に示されたブロックダイヤグラムに相応する、パルス状に照明される部分領域３２の放射照度の時間的な経過特性を示している。部分領域３２は、４０ｍｓの周期で約８ｍｓ照明される。図３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは、図２に示された別の部分領域３４，３６，３８、４０の放射照度の時間的な経過特性を示している。これらの部分領域３４，３６，３８、４０のパルス状照明は、同じように４０ｍｓの周期および８ｍｓの照明持続時間で行われる。図３からわかるように、パルス状照明は順次、部分領域３２で始まり、部分領域３４，３６，３８を介して部分領域４０へと行われる。部分領域４０のパルス状照明の後には、パルス状照明が再び部分領域３２で始まる。
【００２１】
有利な実施例の第１の変形形態では、ＣＭＯＳカメラ１０の画像行が画像行ずつ順次読み込まれるのではなく、部分画像領域の全ての画像行が並列に読み込まれる。有利な実施例ではこれは次のことを意味する。すなわち、例えば第１のステップにおいて画像行１〜９６が並行ステップにおいて同時に１回のサンプリングプロセスによって読み込まれることを意味している。
【００２２】
択一的な変形形態では、有利な実施例において使用されたレーザダイオードアレイによって、図２に示された部分領域３２，３４，３６，３８，４０が同じようにパルス状に照明される。しかしこの変形形態では、画像行の各サンプリングプロセス時に、相応の部分領域３２，３４，３６，３８，４０がそれぞれパルス状に照明される。これによって、例えば部分画像領域４２を検出するために、部分領域３２が全体として９６の順次連続する光パルスによって照明される。各光パルスでは部分領域３２を照明するために、順次、画像行１〜９６がサンプリングプロセスにおいて読み込まれる。ここで部分領域３２のパルス状照明は、第１の部分画像領域４２の全９６の画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期し、これは全てのさらなる部分領域３４，３６，３８，４０に対して相当する。図２に相応する部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出は、４０ｍｓのパルス持続時間の場合に、約８ｍｓ持続する。８ｍｓ持続する、部分画像領域４２，４４，４６，４８，５０の検出内で、光パルスの周期持続時間が約８３μｓの場合、約１２０ｎｓの光パルス持続時間を有する個々の光パルスが生成される。このような光パルスは、相応する画像行のサンプリングプロセスと時間的に同期する。
【００２３】
別の変形形態では、有利な実施例で使用されたものとは変えられたレーザダイオードアレイが使用される。このような変形形態において使用されているレーザダイオードアレイは、それぞれ行毎に約１００個のレーザダイオードを有する、４８０の行から成る。使用されているレーザダイオードは小型化されている。レーザダイオードアレイの行の数と、使用されているＣＭＯＳ画像センサの画像行の数は一致している。使用されているレンズは、行毎に約１°の垂直な照明領域が得られるように構成されている。水平方向に照明領域が延在しており、全体的に自動車の周辺は線状に照明される。レーザダイオードアレイの行の数に相応して、パルス状照明される４８０の部分領域が形成される。レーザダイオードアレイの行による部分領域のパルス状照明時には、これに対して、このような部分領域に相応する部分画像領域が記録される。このような変形形態では、部分画像領域はＣＭＯＳ画像センサの画像行である。各部分領域は、約８０ｎｓの光パルス持続時間かつ４０ｍｓの周期持続時間で照明される。すなわちパルス持続時間ずつ０．０００００２のデューティファクタが生じる。画像行に対するサンプリングプロセスは約１２０ｎｓ持続する。この場合には光パルスは時間的に画像行のサンプリングプロセスと同期し、８０ｎｓ持続する光パルスが１２０ｎｓ持続する画像行のサンプリングプロセスのほぼ中央に生じる。レーザダイオードアレイの行の駆動制御は、形成された照明運動曲線（Beleuhtungssweep）がＣＭＯＳ画像センサのスキャン運動曲線と同期するように行われる。
【００２４】
上述した装置および方法の別の変形形態では、一般的に、部分画像領域、殊に画像行を検出する手段を有している少なくとも１つの赤外線カメラが使用される。赤外線カメラの他に、変形形態では少なくとも１つの別の赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが使用される。上述の実施例で使用されている６４０×４８０ピクセルのカメラのマトリックスサイズの他に、さらなる変形形態では、例えば１０２４×７６８ピクセルおよび／または１２８０×１０２４ピクセルのマトリックスサイズを有する赤外線カメラが使用される。
【００２５】
択一的に、上述した実施例の別の変形形態では、画像行の代わりに画像列が検出される。これに従って、部分画像領域および部分領域は、水平方向の代わりに、相応に垂直方向に空間的にひろがっている。これに相応することが、使用されるレーザダイオードアレイに当てはまる。これはこの変形形態において列毎にパルス状放射のために駆動制御される。一般的には部分領域および部分画像領域の分割および数に対して他の形態が可能である。条件は次のことのみである。すなわち、部分領域および部分画像領域の分割および数が、各部分画像領域に少なくとも１つの部分領域が割り当て可能であり、この少なくとも１つの部分領域が少なくとも１つの部分画像領域を含むように選択されるという条件だけである。さらに部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との間の時間的同期が実行可能であることが必要である。それとともに時間的な同期の他に、１つの種類として少なくとも１つの部分領域のパルス状照明と少なくとも１つの相応の部分画像領域のパルス状照明の間の空間的同期が可能である。
【００２６】
上述した実施例および変形形態の変形形態では、少なくとも１つの赤外線カメラとカメラの少なくとも１つの制御ユニット／処理ユニットが１つのユニットを構成する。択一的または付加的に、少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源と放射源の少なくとも１つの制御ユニットが１つのユニットを構成する。
【００２７】
上述した装置および方法の変形形態は、近赤外スペクトル領域で放射するレーザダイオードアレイの他に、少なくとも１つの別の、近赤外スペクトル領域で放射する放射源を使用する。択一的または付加的に少なくとも１つの近赤外スペクトル領域で放射するレーザアレイが使用される。一般的に少なくとも１つの、近赤外スペクトル領域で放射する放射源が使用され、これは部分領域のパルス状照明および照明とカメラの部分画像領域の検出との時間的同期に適している。
【００２８】
部分画像領域の検出と、少なくともこの部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期は、上述した実施例の種々異なる別形態において、画像行毎および／または部分画像領域毎および／または部分領域毎および／または画像毎および／または画像シーケンス毎に行われる。画像行毎の時間的同期の場合には、各画像行に対して同期信号が形成される。これに対して部分画像領域毎の時間的同期の場合には、各部分画像領域に対して相応の同期信号が形成される。アナログな手法が部分領域毎の時間的同期に向いている。別の変形形態では、時間的同期は画像毎に行われる。このような種類の同期は、画像同期パルスによって行われる。別の変形形態では、時間的同期は画像シーケンス毎に行われる。すなわち、画像シーケンス同期パルスが例えば１０画像後に形成される。少なくとも１つの部分領域のパルス状照明および／または少なくとも１つの部分画像領域の検出の時間的同期のために、放射源の制御ユニットおよび／またはカメラの制御ユニット／処理有ニット内にクロック発生器を使用することが可能である。クロック発生器としては例えばクオーツが使用される。
【００２９】
カメラの画像検出領域の部分領域のパルス状照明と、時間的に同期すべき画像行の検出との間の、場合によって生じ得る位相ずれが、設定可能な時間的シフトによって相互に補償される。位相ずれの原因としては、光パルス形成における時間的な遅延および光パルスの伝播時間遅延が挙げられる。従ってこのようなずれは典型的に、使用されている個々のコンポーネントに依存して固定的に調整されるか、または画質レベルを介して求められる。画質レベルは、画像の輝度および／または画像縁部における輝度勾配、すなわち最初の画像行から最後の画像行の方向への輝度勾配に関する、赤外線カメラの制御ユニット／処理ユニット内の画像評価を介して求められる。相応の閉ループ制御を介して時間的なずれが、求められた画質レベルに依存して最適に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】有利な実施例の概観図。
【図２】有利な実施例のブロックダイヤグラム。
【図３】有利な実施例の時間ダイヤグラム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車における画像形成装置であって、
自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラを有しており、
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明する少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源を有しており、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出と、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期を実施する手段を有している、
ことを特徴とする、自動車における画像形成装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源は、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
自動車における画像形成方法であって、
少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成し、
少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源、殊に少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイが、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明し、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出を、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明と同期させる、
ことを特徴とする、自動車における画像形成方法。
【請求項５】
前記部分画像領域の検出時には実質的に、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域をパルス状に照明する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域は、少なくとも２つの部分画像領域を含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの部分画像領域を検出するために、前記画像検出領域の相応する部分領域を少なくとも一度パルス状に照明し、および／または前記画像検出領域の部分領域のパルス状照明時に少なくとも２つの部分画像領域を検出し、殊に部分領域のパルス状照明時に前記部分領域を含む全ての部分画像領域を検出する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの画像を形成する赤外線カメラ、殊に赤外線ＣＭＯＳカメラであって、
部分画像領域における少なくとも１つの画像を検出し、当該部分画像領域の検出と、少なくとも赤外放射スペクトルで近傍でパルス状に照明される、少なくとも前記部分画像領域を含む、前記赤外線カメラの画像検出領域の部分領域との時間的同期を実施する手段が設けられている、
ことを特徴とする赤外線カメラ。
【請求項１０】
前記部分画像領域は、前記赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項９記載の赤外線カメラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車における画像形成装置であって、
自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラを有しており、
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明する少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源を有しており、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出と、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期を実施する手段を有している、
ことを特徴とする、自動車における画像形成装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源は、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
自動車における画像形成方法であって、
少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成し、
少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源、殊に少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイが、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明し、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出を、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明と同期させる、
ことを特徴とする、自動車における画像形成方法。
【請求項５】
前記部分画像領域の検出時には実質的に、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域をパルス状に照明する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域は、少なくとも２つの部分画像領域を含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの部分画像領域を検出するために、前記画像検出領域の相応する部分領域を少なくとも一度パルス状に照明し、および／または前記画像検出領域の部分領域のパルス状照明時に少なくとも２つの部分画像領域を検出し、殊に部分領域のパルス状照明時に前記部分領域を含む全ての部分画像領域を検出する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの画像を形成する赤外線カメラ、殊に赤外線ＣＭＯＳカメラであって、
部分画像領域における少なくとも１つの画像を検出し、当該部分画像領域の検出と、少なくとも近赤外放射スペクトルでパルス状に照明される、少なくとも前記部分画像領域を含む、前記赤外線カメラの画像検出領域の部分領域との時間的同期を実施する手段が設けられている、
ことを特徴とする赤外線カメラ。
【請求項１０】
前記部分画像領域は、前記赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項９記載の赤外線カメラ。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【請求項１】
自動車における画像形成装置であって、
自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラを有しており、
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明する少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源を有しており、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出と、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期を実施する手段を有している、
ことを特徴とする、自動車における画像形成装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源は、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
自動車における画像形成方法であって、
少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成し、
少なくとも１つの、少なくとも赤外スペクトル領域近傍で放射する放射源、殊に少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイが、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明し、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出を、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明と同期させる、
ことを特徴とする、自動車における画像形成方法。
【請求項５】
前記部分画像領域の検出時には実質的に、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域をパルス状に照明する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域は、少なくとも２つの部分画像領域を含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの部分画像領域を検出するために、前記画像検出領域の相応する部分領域を少なくとも一度パルス状に照明し、および／または前記画像検出領域の部分領域のパルス状照明時に少なくとも２つの部分画像領域を検出し、殊に部分領域のパルス状照明時に前記部分領域を含む全ての部分画像領域を検出する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの画像を形成する赤外線カメラ、殊に赤外線ＣＭＯＳカメラであって、
部分画像領域における少なくとも１つの画像を検出し、当該部分画像領域の検出と、少なくとも赤外放射スペクトルで近傍でパルス状に照明される、少なくとも前記部分画像領域を含む、前記赤外線カメラの画像検出領域の部分領域との時間的同期を実施する手段が設けられている、
ことを特徴とする赤外線カメラ。
【請求項１０】
前記部分画像領域は、前記赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項９記載の赤外線カメラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車における画像形成装置であって、
自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成する少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラを有しており、
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明する少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源を有しており、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出と、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明との時間的同期を実施する手段を有している、
ことを特徴とする、自動車における画像形成装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源は、少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
自動車における画像形成方法であって、
少なくとも１つの赤外線カメラ、殊に少なくとも１つの赤外線ＣＭＯＳカメラが自動車周辺の少なくとも１つの画像を形成し、
少なくとも１つの、少なくとも近赤外スペクトル領域で放射する放射源、殊に少なくとも１つのレーザアレイおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードアレイが、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の部分領域をパルス状に照明し、
部分画像領域内の少なくとも１つの画像を検出し、部分画像領域の検出を、少なくとも当該部分画像領域を含む部分領域のパルス状照明と同期させる、
ことを特徴とする、自動車における画像形成方法。
【請求項５】
前記部分画像領域の検出時には実質的に、前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の相応する部分領域をパルス状に照明する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの赤外線カメラの画像検出領域の少なくとも１つの部分領域は、少なくとも２つの部分画像領域を含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの部分画像領域を検出するために、前記画像検出領域の相応する部分領域を少なくとも一度パルス状に照明し、および／または前記画像検出領域の部分領域のパルス状照明時に少なくとも２つの部分画像領域を検出し、殊に部分領域のパルス状照明時に前記部分領域を含む全ての部分画像領域を検出する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記部分画像領域は、前記少なくとも１つの赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの画像を形成する赤外線カメラ、殊に赤外線ＣＭＯＳカメラであって、
部分画像領域における少なくとも１つの画像を検出し、当該部分画像領域の検出と、少なくとも近赤外放射スペクトルでパルス状に照明される、少なくとも前記部分画像領域を含む、前記赤外線カメラの画像検出領域の部分領域との時間的同期を実施する手段が設けられている、
ことを特徴とする赤外線カメラ。
【請求項１０】
前記部分画像領域は、前記赤外線カメラの少なくとも１つの画像行および／または少なくとも１つの画像列である、請求項９記載の赤外線カメラ。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【誤訳訂正書】
【提出日】平成17年12月2日(2005.12.2)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図２】
【図３】
【誤訳訂正書】
【提出日】平成17年12月2日(2005.12.2)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【公表番号】特表２００６−５１５１３０（Ｐ２００６−５１５１３０Ａ）
【公表日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５６７７２６（Ｐ２００４−５６７７２６）
【出願日】平成１５年１２月１９日（２００３．１２．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００３／００４２４９
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７１０７４
【国際公開日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１２月１９日（２００３．１２．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００３／００４２４９
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７１０７４
【国際公開日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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