(57)【要約】【課題】広い温度範囲で長期にわたって安定して高画質の画像を取得可能な撮像装置を提供する。【解決手段】同一方向に光軸が揃えられた複数のレンズユニットおよび１個以上の撮像素子を備え、レンズユニット毎に撮像素子と組み合わせた撮像ユニットが構成され、各撮像ユニットは各々合焦温度が異なる撮像部（２１）と、温度を測定する温度センサ（２２ａ〜２２ｅ）と、これら温度センサにより測定された温度に基づいて利用画像を取得する撮像ユニットを選択する選択部（２３）と、撮像部（２１）、温度センサ（２２ａ〜２２ｅ）、および選択部（２３）を制御する制御部（２５）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向に光軸が揃えられた複数のレンズユニットおよび１個以上の撮像素子を備え、前記レンズユニット毎に前記撮像素子と組み合わせた撮像ユニットが構成され、各撮像ユニットは各々合焦温度が異なる撮像部と、
温度を測定する温度センサと、
該温度センサにより測定された温度に基づいて利用画像を取得する撮像ユニットを選択する選択部と、
前記撮像部、前記温度センサ、および前記選択部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、設定された時間毎に、前記温度センサに対して温度の測定を行わせ、測定された温度が設定された閾値を超えた場合に、前記選択部に対して利用画像を取得する撮像ユニットを再選択させるものである
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記温度センサにより測定された温度の経時変化が上昇傾向の場合と下降傾向の場合とで、前記温度センサにより測定された温度と選択する撮像ユニットとの関係を変化させるものである
請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像部は、各レンズユニットのレンズの最後端から前記撮像素子までの光軸上の距離が互いに異なる状態に構成されている
請求項１から３のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数のレンズユニットのうち、２つ以上のレンズユニットのレンズ構成が同じである
請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数のレンズユニットのうち、２つ以上のレンズユニットのレンズ構成が異なる
請求項１から５のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数のレンズユニットのレンズの最先端が前記光軸と直交する同一平面にある
請求項１から６のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像部は、前記レンズユニット毎に個別の撮像素子が組み合わされている
請求項１から７のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像部は、複数の前記レンズユニットで１つの撮像素子を共用する
請求項１から７のいずれか１項記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の移動体に搭載されるセンシング用カメラや屋外で使用される監視カメラ等に好適な撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車にカメラを搭載し、車体前方を撮影した画像に基づいて、車線を認識したり、車、歩行者、および／または障害物等を認識し、これらの情報を車の自動運転、自動ブレーキ、および／または車線逸脱防止制御等の車両移動制御に供することが提案されている。このような車載カメラとして使用される撮像装置としては、例えば下記特許文献１〜３に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７６７５２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０６１６０４号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−３２５６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車載カメラに用いられるレンズの使用される環境温度範囲は、下限は−６０〜−４０℃程度、上限は８０℃〜１０５℃程度と大変広いため、レンズは温度変化によるピントのズレ量が非常に大きくなり、結果として画像の鮮鋭度が大きく低下する。【０００５】
デジタルカメラ用レンズでは、ピントのズレ量について、撮像素子で得られた画像データを解析し、鮮鋭度が高くなるようにレンズを光軸方向に移動させてピント調整を行うことで解決している。【０００６】
しかし、同様の解決策を車載カメラに用いるレンズに適用すると、レンズ移動のためのカムおよび／またはギアのグリースが、使用される環境温度範囲の広さに起因して低温下では硬化し高温下では流出して、カムおよび／またはギアが固着したり、車の振動に起因してカムおよび／またはギアが削れてガタが大きくなるおそれがある。その結果、レンズを適切に移動させることが難しくなり、鮮鋭度の高い画像を得ることが難しくなるおそれがある。【０００７】
このため、車載カメラに用いられるレンズにおいては、ピントのズレ量をレンズの移動で補正する解決策でなく、そもそものピントのズレ量を抑えることで解決することが好ましい。特許文献１では、レンズ材料とレンズのパワーを適切に選択して、ピントのズレ量を抑える方法が提案されている。特許文献２では、レンズの熱膨張とスペーサの熱膨張とでピントのズレ量を相殺する方法が提案されている。特許文献３では、レンズの温度を一定範囲に維持するために発熱手段を設ける方法が提案されている。【０００８】
しかしながら、車載カメラに用いられるレンズに必要な、５〜１０年間といった長期間にわたる信頼性の確保、今後の高画素化に伴う画素の小サイズ化、より高温への対応（例えば１２５℃以上）、および／または可視光から近赤外領域（最長波長１０００ｎｍ程度）までといった広い波長範囲の結像等を考慮したとき、特許文献１の方法では、レンズ材料の選択肢が少なく、レンズのパワーの選択を主要な解決手段としているため、設計の自由度が少なく、そのため、例えば、広い波長範囲に対応させたり、収差を少なくさせたりする等、高性能なレンズとすることが難しいという問題がある。特許文献２の方法では、部材の熱膨張による伸縮量を長期間にわたって一定値に維持することは難しく、装置の信頼性が低下する可能性が高いという問題がある。特許文献３の方法では、ヒータが長期の使用で劣化して、装置の信頼性が低下する可能性が高いという問題がある。【０００９】
なお、上記のような広い温度範囲で使用する撮像装置におけるピントズレの問題は、車載カメラに限らず、監視カメラおよび／または航空宇宙用のカメラ等のように過酷な環境で使用されることが想定される撮像装置においても同様の問題が生じる。【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、広い温度範囲で長期にわたって安定して高画質の画像を取得可能な撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の撮像装置は、同一方向に光軸が揃えられた複数のレンズユニットおよび１個以上の撮像素子を備え、レンズユニット毎に撮像素子と組み合わせた撮像ユニットが構成され、各撮像ユニットは各々合焦温度が異なる撮像部と、温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定された温度に基づいて利用画像を取得する撮像ユニットを選択する選択部と、撮像部、温度センサ、および選択部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。【００１２】
ここで、「同一方向に光軸が揃えられた複数のレンズユニット」とは、レンズユニット毎に撮像素子と組み合わせた撮像ユニットにおいて略同一方向の撮影が可能な状態に複数のレンズユニットが配置されていることを意味し、各レンズユニットの光軸の方向が完全に一致している態様に限らず、一つのレンズユニットの光軸を基準として、残りのレンズユニットの光軸の傾きが全て±１０°以内の範囲に納まっていることを意味する。【００１３】
本発明の撮像装置において、制御部は、設定された時間毎に、温度センサに対して温度の測定を行わせ、測定された温度が設定された閾値を超えた場合に、選択部に対して利用画像を取得する撮像ユニットを再選択させるものとしてもよい。【００１４】
また、選択部は、前記温度センサにより測定された温度の経時変化が上昇傾向の場合と下降傾向の場合とで、前記温度センサにより測定された温度と選択する撮像ユニットとの関係を変化させるものとしてもよい。【００１５】
また、撮像部は、各レンズユニットのレンズの最後端から撮像素子までの光軸上の距離が互いに異なる状態に構成されているものとしてもよい。【００１６】
また、複数のレンズユニットのうち、２つ以上のレンズユニットのレンズ構成が同じようにしてもよい。【００１７】
また、複数のレンズユニットのうち、２つ以上のレンズユニットのレンズ構成が異なるようにしてもよい。【００１８】
また、複数のレンズユニットのレンズの最先端が光軸と直交する同一平面にあるようにしてもよい。【００１９】
また、撮像部は、レンズユニット毎に個別の撮像素子が組み合わされているようにしてもよい。【００２０】
また、撮像部は、複数のレンズユニットで１つの撮像素子を共用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の撮像装置は、各々合焦温度が異なる複数の撮像ユニットと温度センサを備え、温度センサにより測定された温度に基づいて利用画像を取得する撮像ユニットを選択するようにし、機械的なピント調整機構を設けなくても広い温度範囲で鮮鋭度の高い画像を取得できるようにしたので、広い温度範囲で長期にわたって安定して高画質の画像を取得可能な撮像装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置を搭載した自動車の構成図
【図２】図１に示す撮像装置のブロック図
【図３】図１に示す撮像装置の撮像ユニットの概略構成図
【図４】撮像ユニット毎の温度と鮮鋭度との関係および温度と選択する撮像ユニットとの関係を示すグラフ
【図５】図１に示す撮像装置の動作時のフローチャート
【図６】撮像ユニット毎の温度と鮮鋭度との関係および温度と選択する撮像ユニットとの関係のその他の態様を示すグラフ
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の撮像部の概略構成図
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる撮像装置の撮像部の概略構成図
【図９】本発明の第３の実施形態にかかる撮像装置の撮像部の他の態様の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置を搭載した自動車の構成図、図２は図１に示す撮像装置のブロック図である。
【００２４】
図１および図２に示す通り、本実施形態の撮像装置１０は、自動車１のフロントウィンドウ内側に取り付けられるものであり、各々合焦温度が異なる第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４を備えた撮像部２１と、温度を測定する第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅと、これら第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅにより測定された温度に基づいて利用画像を取得する撮像ユニットを選択する選択部２３と、利用画像に含まれる車線を認識したり、車、歩行者、および／または障害物等を認識する画像解析部２４と、これら撮像部２１、第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅ、選択部２３、および画像解析部２４を制御する制御部２５とから構成されている。なお、第１温度センサ２２ａ〜第４温度センサ２２ｄは各々第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４に取り付けられており、第５温度センサ２２ｅは撮像装置１０全体の筐体に取り付けられている。
【００２５】
撮像部２１、第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅ、選択部２３、画像解析部２４、および制御部２５は、撮像装置１０内の信号バス２０に接続されており、相互に信号のやり取りが可能なように構成されている。
【００２６】
また、撮像装置１０内の信号バス２０は、自動車１内の信号バス２に接続されており、画像解析部２４における解析結果を撮像装置１０から自動車１内の自動車制御部３へ送信可能なように構成されており、これにより自動車１側では画像解析部２４における解析結果に基づいて、自動車１の自動運転、自動ブレーキ、および／または車線逸脱防止制御等の車両移動制御を行うことが可能となる。自動車１内の信号バス２および撮像装置１０内の信号バス２０としては、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等を用いることができる。なお、本実施形態の説明では自動車１側の構成や制御内容についての詳細な説明は省略する。
【００２７】
第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４は各々レンズユニットと撮像素子を備え、各レンズユニットは同一方向に光軸が揃えられた状態になるように水平方向一列に撮像装置１０に取り付けられており、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４の各々で同一方向の撮影が可能なように構成されている。
【００２８】
撮像ユニットの概略構成図を図３に示す。なお、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４は略同じ構成であり、一部の構成のみが異なるものであるため、ここでは第１撮像ユニット１１についてのみ図面を用いて説明する。
【００２９】
第１撮像ユニット１１は、複数のレンズを含む光学系３１およびこの光学系３１を収容する鏡筒３２から構成されるレンズユニットと撮像素子３３等を筐体３６内に収容し、光学系３１を透過した光が撮像素子３３に入射するように構成されている。光学系３１は、４枚のレンズで構成されている。また、撮像素子３３により取得された画像信号は配線３７を介して信号バス２０へ送信される。また、筐体３６の外側には第１温度センサ２２ａが取り付けられている。
【００３０】
なお、光学系３１のレンズ構成は、図３に示すレンズ枚数およびレンズ形状等のレンズ構成に限定されるものではなく、３枚以下もしくは５枚以上のレンズ構成としてもよい。また、レンズ材料についても、プラスチック、ガラス、またはセラミック等、種々の材料のレンズとすることができる。
【００３１】
また、撮像素子３３は、多数のフォトダイオードが２次元的に配列されたものであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を用いることができる。各フォトダイオードには所定の色（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色と、近赤外（Ｉｒ）の計４原色）のカラーフィルタが所定の配列となるように配置されている。なお、カラーフィルタの色は上記に限定されるものではなく、例えば、補色系のカラーフィルタを用いてもよいし、Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびＲ＋Ｇ＋Ｂ＋Ｉｒの４原色のカラーフィルタを配列し、画像データにてＲ＋Ｇ＋Ｂ＋ＩｒからＲ、Ｇ、およびＢを差し引いてＩｒのデータ値を求める手法を用いてもよい。このような構成とすることで、可視光から近赤外の領域で、被写体の画像を得ることが可能である。
【００３２】
上記は、可視光から近赤外領域の撮像を目的とした場合の構成を説明したが、短波赤外から遠赤外までの撮像を目的とする場合には、レンズとしては上記に加えてゲルマニウム、カルコゲナイド、硫化亜鉛を用いたレンズを適宜用いれば良い。また、撮像素子としてはインジウムガリウム砒素、酸化バナジウム、または酸化シリコン等を用いた撮像素子が好適であり、カラーフィルタについては必要な波長に合わせて適宜用いれば良い。
【００３３】
撮像素子３３は基板３４上に固着されており、筐体３６内において鏡筒３２と基板３４はホルダ３５によって保持されており、このホルダ３５の厚さにより光学系３１のレンズ最後端から撮像素子３３までの距離Ｌが決定される。第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４は、このホルダ３５の厚さ（光学系の光軸方向の寸法）のみが異なる。
【００３４】
撮像ユニット毎の温度と鮮鋭度との関係および温度と選択する撮像ユニットとの関係を示すグラフを図４に示す。図４では、横軸をレンズ温度、縦軸を鮮鋭度とし、第１撮像ユニット１１の特性Ｓ１〜第４撮像ユニット１４の特性Ｓ４を示している。また、各撮像ユニットとレンズ最後端から撮像素子３３までの距離Ｌとの関係を表１に示す。
【表１】
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【００３５】
表１に示す通り、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４は、鮮鋭度が最大となる温度（合焦温度）が異なる。具体的には、第１撮像ユニット１１は合焦温度が−３０°（誤差±５℃）に設定されており、第２撮像ユニット１２〜第４撮像ユニット１４の合焦温度は第１撮像ユニット１１の合焦温度から４０℃ずつずらして設定されている。各撮像ユニットの使用可能温度範囲は合焦温度を中心に±３０℃である。
【００３６】
第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４のレンズユニットは全て共通であり、ホルダ３５の厚さの違いにより、各撮像ユニットにおける光学系３１のレンズ最後端から撮像素子３３までの距離Ｌを変更している。この距離Ｌは、中間の合焦温度である第３撮像ユニット１３を基準として、各撮像ユニットの合焦温度におけるレンズユニットのバックフォーカス長となるように設定される。このような構成とすることで、レンズユニットのレンズ構成が同じでありながら合焦温度の異なる撮像ユニットを実現することができるため、設計を容易にしたり、コストを抑えることができる。
【００３７】
なお、表１においては、例として、温度が低くなるほどレンズユニットの結像位置が物体側に移動するものを記載している。レンズおよび／または鏡筒の材料および／または形状、レンズと鏡筒間の接続方法等によっては、温度が低くなるほど結像位置が像側に移動する場合や、ある低い温度までは結像位置が物体側へ移動し、さらに低い温度では像側へ移動する場合もありうる。これらの場合も、鮮鋭度が最大となる温度を適宜決定し、その温度において鮮鋭度が最大になるようにホルダ３５の厚さを調節すればよい。
【００３８】
第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４の光軸方向の配置位置に関しては、各撮像ユニットのレンズユニットのレンズの最先端が光軸と直交する同一平面にあるようにして配置することで、各撮像ユニットが同一温度の際に出力する画像が同一の鮮鋭度にならないようにすることができるため、このような配置とすることが好ましい。
【００３９】
逆に、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４の光軸方向の配置位置に関して、各撮像ユニットの撮像素子３３の光入射面が光軸と直交する同一平面にあるようにして配置すると、レンズユニットの焦点距離および／または被写体が極めて至近にある等の特定の条件下で各撮像ユニットが同一温度の際に出力する画像が同一の鮮鋭度になってしまうおそれがあるため、あまり好ましくない。
【００４０】
第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅについては、サーミスタを使用する。また、サーミスタの周辺回路（不図示）として、サーミスタに電力供給しサーミスタ抵抗値を電圧降下量に変換する回路、電圧降下量をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換する回路、Ａ／Ｄ変換された電圧値を信号バス２０経由で選択部２３に送信する回路等を備える。サーミスタと周辺回路の接続には、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）のような可撓性のケーブルを用いると、配線の自由度が増し、全体の体積を抑えることができる。
【００４１】
なお、サーミスタの抵抗値と温度は比例関係であり、温度変動に伴うサーミスタの電圧降下量も温度と比例関係であるため、温度を比較する場合は、最終的に得られた温度同士の比較だけでなく、サーミスタの抵抗値の比較や電圧降下量の比較、回路構成によっては電源電圧からサーミスタの電圧降下量を差し引いた電圧の比較でも、温度を比較することが可能である。
【００４２】
また、温度センサとしては、サーミスタ以外に、熱電対の起電力を基にした温度センサとしてもよい。
【００４３】
また、温度センサの配置位置は、レンズ温度と相関を持ちながら温度変動する部材（例えば、各撮像ユニット１１の鏡筒３２および／または筐体３６等）に配置することが好ましい。逆に、レンズ温度と相関を持たない部材やその部材の影響が出る範囲（発熱する撮像素子３３、その他電気回路、直射日光を受ける部材、および/またはそれらの温度が伝播する部材やそれらに加熱された空気が筐体３６内で滞留する空間等）には配置しないことが好ましい。
【００４４】
次に、撮像装置１０の動作時の処理について説明する。図５は撮像装置の動作時のフローチャートである。なお、ここでの処理については撮像装置１０内の制御部２５が、撮像部２１、第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅ、選択部２３、および画像解析部２４を統合制御することで行われるものである。
【００４５】
まず、撮像装置１０の電源が投入されると（ステップＳＴ１）、第１温度センサ２２ａ〜第５温度センサ２２ｅで温度測定が行われる（ステップＳＴ２）。次に、各温度センサの温度および温度センサ間の温度差が所定範囲内であるか判定を行う（ステップＳＴ３）。
【００４６】
ステップＳＴ３において、各温度センサの温度および温度センサ間の温度差が所定範囲内でなかった場合は、撮像ユニットが出力する画像が信頼できない旨を示すＮＧ（no good）通知を自動車制御部３へ送信し（ステップＳＴ４）、所定時間経過後にステップＳＴ２の処理から再試行を行う。各温度センサの温度が所定範囲内でない場合は、温度センサの故障、周辺回路の故障、および／または配線の断線等が考えられる。また、温度センサ間の温度差が所定範囲内でない場合は、撮像装置の筐体の一部のみが直射日光を受けていたり、自動車１のエアコンから送風された温風や冷風を受けていることが考えられる。いずれにしても、このような状態で最も高い鮮鋭度で撮影を行うことが可能な撮像ユニットを温度に基づいて正確に選択するのは難しく、取得された画像については信頼性が低いため、ＮＧ通知を自動車制御部３へ送信することで、自動車１側での誤制御を防止することができる。
【００４７】
ステップＳＴ３において、各温度センサの温度および温度センサ間の温度差が所定範囲内であった場合は、第５温度センサ２２ｅで測定された温度に基づいて第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４の中から利用画像を取得する撮像ユニットを選択し（ステップＳＴ５）、利用画像データを解析して、利用画像に含まれる車線を認識したり、車、歩行者、および／または障害物等を認識したりし（ステップＳＴ６）、この解析データを自動車制御部３へ送信する（ステップＳＴ７）。これにより、自動車１側では解析データに基づいて車両移動制御を行うことが可能となる。
【００４８】
なお、温度センサにより測定された温度に基づいて利用画像を取得する撮像ユニットを選択する方法については、図４に示すように、温度毎に対応する撮像ユニットを予め設定しておけばよい。
【００４９】
また、ステップＳＴ５で選択された撮像ユニット以外の撮像ユニットについては、電源供給を停止したり駆動周波数を低下させることが好ましく、このような態様とすることで、消費電力を低減したり部品の寿命を延長することができる。
【００５０】
その後は、定常動作に移行する（ステップＳＴ８）。定常動作中は、選択された撮像ユニットで撮影を行い、利用画像データを解析して、この解析データを自動車制御部３へ送信する処理を繰り返す。また、定常動作中は、上記の撮影処理と並行して、所定時間毎に選択された撮像ユニットが備える温度センサで温度測定を行い、選択中の撮像ユニットの対応温度範囲から外れた場合には、測定された温度に対応する別の撮像ユニットに切り替えて撮影を継続する。
【００５１】
このような構成とすることで、機械的なピント調整機構を設けなくても広い温度範囲で鮮鋭度の高い画像を取得でき、広い温度範囲で長期にわたって安定して高画質の画像を取得可能な撮像装置１０とすることが可能となる。また、本実施形態のように可視光から近赤外光までの広域の波長で撮影を行う場合には、温度による収差変動の抑制と広域の波長での色収差の抑制の２つの課題を両方解決する必要があるが、このような場合に本実施形態の撮像装置１０は特に効果を発揮する。
【００５２】
なお、本実施形態の撮像装置１０の動作時の処理については、図５に示すフローチャートの動作に限らない。例えば、ステップＳＴ５からステップＳＴ８へ移行、すなわち次の画像の撮影に移行する際に、ステップＳＴ５、ステップＳＴ６、ステップＳＴ７、およびステップＳＴ８と順に処理を行う態様に限らず、ステップＳＴ６およびステップＳＴ７の処理は図５に示すフローチャートの処理の流れから外して、次の画像の撮影と同時並列的に行うようにしてもよい。定常動作時についても同様である。
【００５３】
また、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４の温度を推測できるならば、上記よりも温度センサの数を減らしてもよい。例えば、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４に取り付けられた第１温度センサ２２ａ〜第４温度センサ２２ｄを無くし、撮像装置１０全体の筐体に取り付けられている第５温度センサ２２ｅのみとしてもよいし、逆に撮像装置１０全体の筐体に取り付けられている第５温度センサ２２ｅを無くして、第１撮像ユニット１１〜第４撮像ユニット１４に取り付けられた第１温度センサ２２ａ〜第４温度センサ２２ｄのみとしてもよい。また、複数の撮像ユニットで一つの温度センサを共用するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記の実施形態の例では、例えば、常温である３０℃の近辺で第２撮像ユニット１２と第３撮像ユニット１３の切替えが頻繁に起こるおそれがある。これが問題になる場合は、図６に示すように、温度センサにより測定された温度の経時変化が上昇傾向の場合と下降傾向の場合とで、温度センサにより測定された温度と選択する撮像ユニットとの関係にヒステリシス性を持たせるように変化させてもよい。これにより、切替えの頻度を抑えることができる。
【００５５】
次いで、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図７は本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の撮像部の概略構成図である。
【００５６】
第２の実施形態の撮像装置は、上記第１の実施形態の撮像装置と比較して、撮像部の構成のみを変更したものであり、ここでは第１の実施形態の撮像装置から変更がない部分についての説明は省略する。
【００５７】
図７に示す通り、本実施形態の撮像部２１ａは、各々合焦温度が異なる複数のレンズユニットと各レンズユニット用の撮像素子４４が一つの筐体４０内に収容されたものである。
【００５８】
各レンズユニットのレンズはレンズアレイにより一体的に構成されており、レンズユニットは物体側から順に、第１撮像ユニット１１ａ用のレンズユニットを構成するためのレンズ４１ａ〜第４撮像ユニット１４ａ用のレンズユニットを構成するためのレンズ４１ｄが一体的に形成された第１レンズアレイ４１と、絞りとして機能する遮光シート４２と、第１撮像ユニット１１ａ用のレンズユニットを構成するためのレンズ４３ａ〜第４撮像ユニット１４ａ用のレンズユニットを構成するためのレンズ４３ｄが一体的に形成された第２レンズアレイ４３とが積層されてなるものである。
【００５９】
第１撮像ユニット１１ａ〜第４撮像ユニット１４ａ用の各々の撮像素子４４は同じ基板４５上に固着されており、上記第１の実施形態の撮像部のように各レンズユニットと撮像素子との間隔を個別に変化させることはできない代わりに、各レンズユニットを構成するレンズの曲率、レンズ間距離、および／またはレンズ材料を適宜選択することで各レンズユニットの構成を変更して、各レンズユニットが所望の温度で鮮鋭度が最高となるように構成する。これにより、各々合焦温度が異なる第１撮像ユニット１１ａ〜第４撮像ユニット１４ａが構成される。
【００６０】
また、上記の通り各レンズユニットのレンズ構成を異なるものとすることで、各撮像ユニットに最適なレンズ設計とすることができるため、各レンズユニットのレンズ構成を同じにする場合と比較して、レンズユニットの光学性能を高めることが容易となる。
【００６１】
このような構成としても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
なお、上記のように構成された撮像部２１ａにおいて第１撮像ユニット１１ａ〜第４撮像ユニット１４ａ毎に温度センサを配置する場合には、例えば特開２０１６−４１７６号公報に記載されているようなフィルム状の温度センサをレンズアレイ等の間に積層してもよい。
【００６３】
次いで、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図８は本発明の第３の実施形態にかかる撮像装置の撮像部の概略構成図である。
【００６４】
第３の実施形態の撮像装置は、上記第１の実施形態の撮像装置と比較して、撮像部の構成のみを変更したものであり、ここでは第１の実施形態の撮像装置から変更がない部分についての説明は省略する。
【００６５】
図８に示す通り、本実施形態の撮像部２１ｂは、第１撮像ユニット〜第４撮像ユニットに対応した第１レンズユニット５１〜第４レンズユニット５４と、光の透過と反射を選択的に切替可能な調光素子５５〜調光素子５７と、ミラー５８と、撮像素子５９と、光を吸収する遮光部材６０とから構成される。
【００６６】
各レンズユニットは同一方向に光軸が揃えられた状態に配置されている。なお、図８において各レンズユニットは模式的に示しており、実際のレンズ構成を示すものではなく、どのような構成としてもよい。また、光の透過と反射を選択的に切替可能な調光素子については、例えば特開２０１４−２６２６２号公報に記載されているような素子を用いることができる。
【００６７】
第１レンズユニット５１〜第４レンズユニット５４は同じ構成であり、各レンズユニットのレンズ最後端から撮像素子５９までの光路長を変えることで、各々合焦温度が異なる第１撮像ユニット〜第４撮像ユニットを構成することができる。
【００６８】
具体的には、第１撮像ユニットの画像を取得する際には、調光素子５５〜調光素子５７を全て透過状態とすることで、第１レンズユニット５１により結像された光が撮像素子５９に入射することになる。第２撮像ユニットの画像を取得する際には、調光素子５５〜調光素子５７を全て反射状態とすることで、第２レンズユニット５２により結像された光が撮像素子５９に入射することになる。第３撮像ユニットの画像を取得する際には、調光素子５５および調光素子５７を反射状態、調光素子５６を透過状態とすることで、第３レンズユニット５３により結像された光が撮像素子５９に入射することになる。第４撮像ユニットの画像を取得する際には、調光素子５５を反射状態、調光素子５６および調光素子５７を透過状態とすることで、第４レンズユニット５４により結像された光が撮像素子５９に入射することになる。
【００６９】
上記の通り、複数のレンズユニットで１つの撮像素子を共用することで、コストの高い撮像素子の使用数を少なくすることができるため、撮像部のコストを抑えることができる。
【００７０】
このような構成としても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
なお、調光素子を用いて光路を切り替える態様としては、図８の態様に限定されるものではなく、図９に示す態様としてもよい。
【００７２】
図９に示す通り、本実施形態の他の態様の撮像部２１ｃは、第１撮像ユニット〜第４撮像ユニットに対応した第１レンズユニット６１〜第４レンズユニット６４と、光の透過と反射を選択的に切替可能な調光素子６５および調光素子６７と、ミラー６６およびミラー６８と、撮像素子６９および撮像素子７０と、光を吸収する遮光部材７１とから構成される。
【００７３】
第１レンズユニット６１と第３レンズユニット６３は同じ構成、第２レンズユニット６２と第４レンズユニット６４は同じ構成であり、第１レンズユニット６１および第２レンズユニット６２で撮像素子６９を共用し、第３レンズユニット６３および第４レンズユニット６４で撮像素子７０を共用するように構成されている。また、調光素子６５から撮像素子６９までの距離と、調光素子６７から撮像素子７０までの距離は異なるように構成されている。
【００７４】
調光素子６５および調光素子６７の透過状態と反射状態を切り替えることで、各レンズユニットのレンズ最後端から撮像素子６９または撮像素子７０までの光路長を変えることで、各々合焦温度が異なる第１撮像ユニット〜第４撮像ユニットを構成することができる。
【００７５】
このような構成としても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７６】
また、調光素子を用いて光路を切り替える態様としては、図８および図９とはさらに異なる態様としてもよい。
【００７７】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７８】
例えば、撮像ユニットの数については４つに限らず、２つ以上の他の数としてもよい。
【００７９】
また、複数の撮像ユニットの配列についても、水平方向一列の配列に限らず、垂直方向一列の配列としたり、水平方向および／または垂直方向に複数列の２次元状の配列としてもよい。
【００８０】
また、各々合焦温度が異なる複数の撮像ユニットの配列順についても、合焦温度順に並べる態様に限らず、高温に適したものを冷却しやすい外縁や外周部に配置し、低温に適したものを保温しやすい中心部に配置してもよい。
【００８１】
また、撮像ユニットの配置位置についても、自動車のフロントウィンドウ内側に限らず、フロントバンパーおよび／またはフロントグリル等の他の場所に配置してもよい。
【００８２】
また、撮像部に複数の撮像素子を搭載している場合には、選択中の撮像ユニットの出力画像の輝度値が低い場合に、他の撮像ユニットの出力画像を重み付け加算して、利用画像を取得してもよい。このような態様とすることで、夜間等で撮像ユニットへの入射光が少ない場合でも輝度の高い画像を得ることができる。なお、正面遠方の画像データは比較的鮮鋭度が高いが、一方で遠方はヘッドライトが届かず極めて暗いことが多いため、単純に複数の撮像ユニットの出力画像を加算するのでなく、特に正面遠方の画像データのみ抽出して加算してもよい。
【００８３】
撮像装置の形態についても、上記のような自動車に搭載されるものに限らず、飛行機や人工衛星等の他の種類の移動体に搭載したり、屋外監視カメラとして用いる等、種々の態様とすることができる。
【００８４】
上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００８５】
１    自動車
２    信号バス
３    自動車制御部
１０    撮像装置
１１〜１４    撮像ユニット
１１ａ〜１４ａ    撮像ユニット
２０    信号バス
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ    撮像部
２２ａ〜２２ｅ    温度センサ
２３    選択部
２４    画像解析部
２５    制御部
３１    光学系
３２    鏡筒
３３    撮像素子
３４    基板
３５    ホルダ
３６    筐体
３７    配線
４０    筐体
４１    レンズアレイ
４１ａ〜４１ｄ    レンズ
４２    遮光シート
４３    レンズアレイ
４３ａ〜４３ｄ    レンズ
４４    撮像素子
４５    基板
５１〜５４    レンズユニット
５５〜５７    調光素子
５８    ミラー
５９    撮像素子
６０    遮光部材
６１〜６４    レンズユニット
６５、６７    調光素子
６６、６８    ミラー
６９、７０    撮像素子
７１    遮光部材
Ｓ１〜Ｓ４    各撮像ユニットの特性
ＳＴ１〜ＳＴ８    ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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