(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択する波長が互いに異なる複数種の波長選択素子（５、７、９）を含む素子アレイ（１７）と、
入射光を前記素子アレイに導くマイクロレンズ（１３）と、
を備え、
前記素子アレイは、前記複数種の波長選択素子と同一面に配列された偏光素子（１１）をさらに含み、
前記マイクロレンズは、２以上の種類を含む２以上の前記波長選択素子及び前記偏光素子を跨ぐように配置されることを特徴とする撮像デバイス（１）。
【請求項２】
前記マイクロレンズが跨ぐ２以上の前記波長選択素子には、全種類の前記波長選択素子が含まれることを特徴とする請求項１記載の撮像デバイス。
【請求項３】
前記素子アレイは、Ｒを選択する波長選択素子と、Ｇを選択する波長選択素子と、Ｂを選択する波長選択素子とを含むことを特徴とする請求項１又は２載の撮像デバイス。
【請求項４】
前記素子アレイにおいて、前記複数種の波長選択素子は、ベイヤー配列により配列されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像デバイスと、
前記撮像デバイスにおける前記素子アレイの表面に入射光を結像させる光学系（１０３）と、
前記撮像デバイスの検出結果を用いてカラー画像を作成する画像処理装置（１０５）と、
を有する画像処理システム（１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイス及び画像処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のヘッドライトのハイビーム／ロービームを自動的に切り替える制御システム（ＡＨＢシステム）が知られている。このＡＨＢシステムには、前方の車両のヘッドライトやテールライトのカラー画像を撮像するための撮像デバイスが含まれている。
【０００３】
この撮像デバイスでは、Ｒ（赤）の光を選択的に検出する画素、Ｇ（緑）の光を選択的に検出する画素、及びＢ（青）の光を選択的に検出する画素がベイヤー配列に従って配列されており、任意の画素の色は、その画素と隣接する複数の画素の検出結果から決定する。また、撮像デバイスにおいては、感度を高めるために、画素ごとにマイクロレンズが設けられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の撮像デバイスでは、小さい光源（例えば遠方の先行車のテールライト）からの光の色を正確に検出できない（偽色が生じる）という問題があった。それは、小さい光源からの光が、単一の画素のみに入射されると、その画素で検出できる色のみが検出され、隣接する画素においてその光の色を検出できないためである。例えば、小さい光源からの赤色の光が、Ｇの光を選択的に検出する１つの画素のみに入射し、隣接する複数の画素には入射しない場合、その光の色は、Ｇとして検出されてしまう。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、偽色が生じにくい撮像デバイス及び画像処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像デバイスは、選択する波長が互いに異なる複数種の波長選択素子を含む素子アレイと、入射光を素子アレイに導くマイクロレンズとを備え、マイクロレンズは、２以上の種類を含む２以上の波長選択素子を跨ぐように配置される。
【０００８】
本発明の撮像デバイスによれば、小さい光源からの光であっても、マイクロレンズにより、２以上の種類を含む２以上の波長選択素子に入射する。そのため、小さい光源からの光が直接的に入射する波長選択素子だけでなく、それに隣接する波長選択素子でも光の色を検出できるので、その光の色を正確に検出することができる（偽色が生じない）。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像処理システム１０１の構成を表すブロック図である。
【図２】撮像デバイス１の構成を表す平面図である。
【図３】図２のIII-III断面における断面図である。
【図４】図２のIV-IV断面における断面図である。
【図５】撮像デバイス１の検出結果を用いて色を作成する方法を表す説明図である。
【図６】撮像デバイス１が奏する効果を表す説明図である。
【図７】各画素ごとに独立したマイクロレンズ１１３がある場合の検出結果を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を説明する。
１．画像処理システム１０１の構成
画像処理システム１０１の構成を図１に基づいて説明する。画像処理システム１０１は、車両に搭載される車載システムであり、光学系１０３と、撮像デバイス１と、画像処理装置１０５とから構成される。
【００１１】
光学系１０３は、入射光を、撮像デバイス１における後述する素子アレイ１７の表面に結像させる周知の構成である。撮像デバイス１は、複数の画素を配列した構造を有し、各画素において、入射光のＲ、Ｇ、Ｂ成分のいずれかを検出する。なお、撮像デバイス１の詳しい構造は後述する。
【００１２】
画像処理装置１０５は、撮像デバイス１の検出結果に基づき、偏光差分画像生成、ホワイトバランス、色作り(デモザイク)、ノイズフィルタ等の周知の方法でカラー画像を作成し、次に、そのカラー画像を用いて、先行車のテールライト、対向車のヘッドランプ、前方の道路の白線等を、周知の認識アルゴリズムにより認識する。
【００１３】
２．撮像デバイス１の構成
撮像デバイス１の構成を、図２〜図４に基づいて説明する。撮像デバイス１は、シリコン基板３と、Ｒ素子（赤の波長を選択する波長選択素子）５と、Ｇ素子（緑の波長を選択する波長選択素子）７と、Ｂ素子（青の波長を選択する波長選択素子）９と、偏光素子１１と、マイクロレンズ１３と、リッドガラス１５とを備える。
【００１４】
Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９、及び偏光素子１１は、シリコン基板３上に配列され、素子アレイ１７を形成している。素子アレイ１７において、Ｒ素子５、Ｇ素子７、Ｂ素子９、及び偏光素子１１は、それぞれ、１画素となる。また、素子アレイ１７において、Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９は、ベイヤー配列を形成している。
【００１５】
Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９は、それぞれ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の、入射された光を電気信号に変換する素子である。Ｒ素子５は、赤の波長の光を選択的に透過させるカラーフィルタを備えており、赤の波長の光を選択的に検出する。また、Ｇ素子７は、緑の波長の光を選択的に透過させるカラーフィルタを備えており、緑の波長の光を選択的に検出する。また、Ｂ素子９は、青の波長の光を選択的に透過させるカラーフィルタを備えており、青の波長の光を選択的に検出する。よって、Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９では、選択する波長が互いに異なる。
【００１６】
マイクロレンズ１３は、素子アレイ１７の表面に、有機材料で成膜して形成されている。マイクロレンズ１３は、６個の素子に跨って形成されている。その６個の素子には、Ｒ素子５と、Ｇ素子７（２個）と、Ｂ素子９と、偏光素子１１（２個）とが含まれる。すなわち、１つのマイクロレンズ１３は、素子アレイ１７の全種類の素子を跨いでいる。マイクロレンズ１３は、従来のマイクロレンズと同様に、入射光を素子アレイ１７に導き、集光効率を高める作用を奏する。
【００１７】
３．撮像デバイス１の検出結果を用いて色を作成する方法
画像処理装置１０５は、撮像デバイス１の各画素における色を、周知のデモザイク法を用いて、その画素と、それに隣接する３画素とから成る４画素により決定する。例えば、図５において、Ｂ素子９の画素における色は、そのＢ素子９で検出した青色と、隣接する２個のＧ素子７の画素で検出した緑色と、隣接するＲ素子５の画素で検出した赤色とから、デモザイク法により決定する。
【００１８】
４．撮像デバイス１が奏する効果
撮像デバイス１が奏する効果を、図６及び図７に基づいて説明する。図６に示すように、赤色の小さい光源からの光（例えば遠方のテールライトの光）３０１が、Ｂ素子９の画素の方向に入射し、隣接するＧ素子７及びＲ素子５の画素には直接的には入射していない場合を想定する。
【００１９】
この場合でも、Ｒ素子５、Ｇ素子７（２個）、及びＢ素子９に跨っているマイクロレンズ１３により、Ｂ素子９の画素だけではなく、Ｒ素子５、及びＧ素子７（２個）の画素にも、光３０１が入射する。そのため、Ｒ素子５、及びＧ素子７（２個）の画素において、光３０１の赤色成分及び緑色を検出できるので、Ｂ素子９の画素における色を正確に検出することができる（偽色が生じない）。
【００２０】
一方、撮像デバイス１とは異なり、図７に示すように、各画素ごとに独立したマイクロレンズ１１３がある場合において、赤色の小さい光源からの光３０１が、Ｂ素子９の画素の方向に入射し、隣接するＧ素子７及びＲ素子５の画素には入射していない場合を想定すると、Ｒ素子５、Ｇ素子７（２個）の画素において、光３０１の赤色成分及び緑色を検出できないので、Ｂ素子９の画素における色を正確に検出することができない（偽色が生じる）。
【００２１】
また、撮像デバイス１は、偏光素子を有することにより、特定の方向の偏光を検出することができる。
また、撮像デバイス１において、マイクロレンズ１３が素子アレイ１７の全種類の素子を跨いでいるので、一層偽色が生じにくい。
【００２２】
また、撮像デバイス１では、Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９がベイヤー配列により配列されているので、入射光の色を正確に検出できる。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００２３】
例えば、Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９の代わりに、シアンを選択する波長選択素子、マゼンタを選択する波長選択素子、及びイエローを選択する波長選択素子を用いてもよい。
【００２４】
また、Ｇ素子７の一部（例えば半分）を、クリアの波長選択素子（赤、緑、青を全て検出する素子）としてもよい。
また、素子アレイ１７に偏光素子１１を含まず、素子アレイ１７をＲ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９のみで構成してもよい。この場合、マイクロレンズ１３は、４個の素子（Ｒ素子５、Ｇ素子７（２個）、及びＢ素子９）、すなわち、この場合に素子アレイ１７に含まれる全種類の素子に跨るものとすることができる。
【００２５】
また、Ｒ素子５、Ｇ素子７、及びＢ素子９の配列は、ベイヤー配列以外の配列であってもよい。
また、マイクロレンズ１３は、画素の全体を覆っていてもよいし、画素の一部を覆っていてもよい。
【００２６】
また、１つのマイクロレンズ１３が跨ぐ素子の数は、６以外（例えば、２、３、４、５）であってもよい。また、１つのマイクロレンズ１３が跨ぐ素子における素子の種類は、２、３、４のいずれかにすることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・撮像デバイス、３・・・シリコン基板、５・・・Ｒ素子、７・・・Ｇ素子、
９・・・Ｂ素子、１１・・・偏光素子、１３・・・マイクロレンズ、
１５・・・リッドガラス、１７・・・素子アレイ、１０１・・・画像処理システム、
１０３・・・光学系、１０５・・・画像処理装置、１１３・・・マイクロレンズ、
３０１・・・光
【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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