(57)【要約】【課題】単一イメージセンサを用いて、マシンビジョンタイプの画像を取得するのと同時に、ユーザによって認識可能なカラー画像を取得する。【解決手段】撮像システム(100)は、イメージセンサ(102)、該イメージセンサによる軸上の第１の光源(108)、及びコントローラ(106)を備える。前記イメージセンサは、再帰反射器(120)を含む視野の画像を生成するよう構成される。前記第１の光源は、前記再帰反射器を照らすよう構成され、前記コントローラは、前記再帰反射についての前記画像及び位置データを出力するよう構成される。【選択図】図２
2006351011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再帰反射器（１２０）を含む視野の画像を生成するよう構成された、イメージセンサ（１０２）と、
前記イメージセンサによる軸上の第１の光源（１０８）であって、前記再帰反射器を照らすよう構成された、第１の光源と、
前記再帰反射器についての前記画像及び位置データを出力するよう構成された、コントローラ（１０６）
とを備える、撮像システム（１００）。
【請求項２】
前記コントローラが、前記第１の光源からの光による前記再帰反射器からの高強度の反射と、周辺光による前記再帰反射器からの低強度の反射との間の差分に基づいて、前記再帰反射器についての前記位置データを決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の光源が、少なくとも１つの波長からなる光を提供し、前記再帰反射器が、フィルタ（１２１）を備え、これにより、前記再帰反射器が、前記少なくとも１つの波長を反射させることになることからなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の光源が、第１の赤外線光波長と第２の赤外線光波長とを含む光を提供し、
前記第１の赤外線光が、再帰反射器フィルタによって遮断され、前記第２の赤外線光が、前記再帰反射器によって反射されることからなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記イメージセンサが、赤色、緑色、緑色、青色（ＲＧＧＢ）光波長パターン化フィルタ（３００）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記イメージセンサが、赤色、緑色、赤外線、青色（ＲＧＩＢ）光波長パターン化フィルタ（３４０）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記イメージセンサが、赤色、緑色、第１の赤外線、緑色、青色、第２の赤外線（ＲＧＩ１／ＧＢＩ２）光波長パターン化フィルタ（３２０）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
第１の波長を有する光を反射させ、且つ、第２の波長を有する光を遮断するよう構成された、再帰反射器（１２０）と、
明るい再帰反射器を含む画像と、暗い再帰反射器を含む画像とを生成するよう構成された、イメージセンサ（１０２）と、
前記第１の波長における光を提供するための、前記イメージセンサによる軸上の光源（１０８）と、
前記再帰反射器についての位置データを提供するよう構成された、コントローラ（１０６）
とを備える、再帰反射器追跡システム（１００）。
【請求項９】
前記光源が、前記第２の波長における照射を提供し、
前記コントローラが、前記明るい再帰反射器を含む画像と、前記暗い再帰反射器を含む画像との間の差分に基づいて、前記位置データを提供するよう構成されることからなる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
イメージセンサ（１０２）による軸上の第１の光源（１０８）によって再帰反射器を照らし、
前記再帰反射器を含む、前記イメージセンサの視野のカラー画像を生成し、及び、
前記カラー画像を分析して、前記再帰反射器からの反射に基づいて、前記再帰反射器の位置を判定する
ことを含む、再帰反射器（１２０）のカラー画像及び位置を生成するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー撮像システムに関し、特に再帰反射器を検出するため及び／又は位置付けるためのカラー撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある物体を検出又は撮像（又は映像化、又はイメージング）することが有用な多くの用途（アプリケーション）が存在する。ある物体を検出することによって、該物体の有無が判定される一方で、物体の撮像（イメージング）により該物体が表示される結果となる。該物体を、用途に応じて、昼光中か又は暗闇中において撮像するか又は検出することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
波長依存型撮像法は、ある物体を撮像するか又は検出するための１つの技法であり、典型的には、物体から反射されたか、又は物体を透過した、１つか又は複数の特定波長を取り込むことを含む。いくつかの用途において、太陽光か又は周辺照射が、物体を検出するためか又は撮像するために用られるが、他の用途においては、追加の照明が用いられる。物体を検出するための典型的な波長依存型撮像システムは、単一のイメージセンサを用いて、再帰反射器（レトロリフレクタ）のように、物体を検出するための赤外線によって、マシンビジョンタイプの画像を取得するのと同時に、ユーザによって見られるための従来の写真のようなカラー画像を取得することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、撮像システムを提供する。撮像システムは、イメージセンサ、該イメージセンサによる軸上の（又は該イメージセンサの軸の上の）第１の光源、及びコントローラを含む。イメージセンサは、再帰反射器を含む視野の画像を生成するように構成される。第１の光源は、再帰反射器を照らすように構成され、コントローラは、再帰反射器についての画像及び位置データを出力するように構成される。
【０００５】
下記の詳細な説明において、本明細書の一部を成し、且つ、本発明を実施することができる特定の実施形態の例示を目的として示される添付図面に、参照が行われる。これに関して、「上部」、「底部」、「前部」、「後部」、「先頭」、「後端」等のような方向を示す用語は、記載されている図（複数可）の配向に関連して用いられる。本発明の実施形態の構成要素を、多くの異なる配向に配置することができるため、方向を示す用語は、例示する目的で使用され、決して限定するものではない。他の実施形態を利用することが可能であり、本発明の範囲から逸脱すること無く、構造的か又は論理的な変更を行うことも可能であることが理解されよう。従って、下記の詳細な説明は、限定的な意味に受け取られず、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって画定される。
【発明の効果】
【０００６】
単一のイメージセンサを用いて、マシンビジョンタイプの画像を取得するのと同時に、ユーザによって認識可能なカラー画像を取得することができる。
【実施例】
【０００７】
図１は、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）画像と、再帰反射器位置データとを生成するためのカラー撮像システム１００の一実施形態を示すブロック図である。カラー撮像システム１００は、検出器１０２、コントローラ１０６、及び光源１０８を含む。コントローラ１０６は、通信リンク１０４を介して検出器１０２と、通信リンク１１０を介して光源１０８とに電気的に結合される。コントローラ１０６は、ＲＧＢ画像をＲＧＢ画像信号経路１１２上に、並びに、再帰反射器位置データをホストデバイス（図示せず）への再帰反射器位置信号経路１１４上に出力する。再帰反射器は、光か又は他の放射線を、入射角とは無関係に、それが放たれた位置へと戻すように反射するデバイスである。再帰反射器の一例は、人間の目（眼）である。
【０００８】
人の目が開いているのか閉じているのかを判定するか、又は人の目の位置を判定するために有用な多くの用途が存在する。１つのそのような用途は、自動車の運転手の眠気の検知である。別の用途は、顔面認識用途のための基準点として用いるために目を位置付ける（又は目の位置を特定する）ことを含む。人の目を除く再帰反射器を含む用途もまた、セキュリティ用途、及び追跡用途等、多数存在する。
【０００９】
撮像システム１００は、検出器１０２の視野のＲＧＢ画像を生成するように、且つ、検出器１０２の視野内における再帰反射器を位置付ける（又は再帰反射器の位置を特定する）か又は追跡するように構成される。撮像システム１００は、ＲＧＢ画像と、視野内における任意の再帰反射器の位置に関するデータとを出力する。一実施形態において、撮像システム１００は、検出器１０２によって生成された画像に基づき、ＲＧＢ画像か又は再帰反射器の位置に関するデータのいずれかを出力する。別の実施形態において、撮像システム１００は、検出器１０２によって生成された単一の画像に基づき、ＲＧＢ画像と、再帰反射器の位置に関するデータとの両方を同時に出力する。
【００１０】
検出器１０２は、カラーイメージセンサと、該イメージセンサ上に視野の焦点を合わせて視野の画像を生成するためのレンズ系とを備える。一実施形態において、イメージセンサは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサか、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサか、又は他の適合可能なタイプのイメージセンサを含む。
【００１１】
光源１０８は、検出器１０２の視野を照らすための１つか又は複数の光源を含む。一実施形態において、光源１０８は、軸上照射（on-axis illumination）を提供するために検出器１０２に並置された単一光源を含む。別の実施形態において、光源１０８は、少なくとも１つの光源が軸上照射を提供するために検出器１０２に並置された状態で、且つ、少なくとも１つの光源が軸外照射（off-axis illumination）を提供するために検出器１０２に並置されていない状態での、複数の光源を含む。一実施形態において、光源１０８は、１つか又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）か、白色光源か、必要に応じて照明角度を広げるための適合可能なディフューザを有する垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）か、又は他の適合可能な光源を含む。
【００１２】
コントローラ１０６は、通信リンク１０４を介して、検出器１０２の動作を制御し、且つ、検出器からの画像データを受け取る。コントローラ１０６はまた、通信リンク１１０を介して光源１０８もまた制御して、光源１０８をオンか又はオフに切り換える。コントローラ１０６は、検出器１０２の視野の画像（又は検出器１０２が検知できる範囲の画像）を生成するために検出器１０２を制御する。コントローラ１０６は、検出器１０２によって生成されたＲＧＢ画像を、ホストデバイス（図示せず）へのＲＧＢ画像信号経路１１２に出力する。コントローラ１０６はまた、検出器１０２によって生成された画像を分析して、画像内における再帰反射器の位置を判定する。コントローラ１０６は、再帰反射器の位置を、再帰反射器位置信号経路１１４上に出力する。一実施形態において、再帰反射器位置データは、イメージセンサピクセルを表すデカルト座標（又は直交座標）を含む。
【００１３】
図２は、再帰反射器１２０を検出するため及び／又は位置付けるための撮像システム１００の一実施形態を示すブロック図である。この実施形態において、撮像システム１００は、検出器１０２、第１の光源１０８Ａ、及び第２の光源１０８Ｂを含む。図を明確にするために、第１の光源１０８Ａと、第２の光源１０８Ｂとが、検出器１０２に向かい合って示されている。しかしながら、第１の光源１０８Ａと、第２の光源１０８Ｂとを、検出器１０２に対して同じ側にすることもできる。
【００１４】
第１の光源１０８Ａは、再帰反射器１２０を、概して１２２において示されたような光によって照らす。第２の光源１０８Ｂは、再帰反射器１２０を、概して１２６に示されたような光によって照らす。一実施形態に従って、再帰反射器１２０を検出するために、単一のイメージセンサを用いた検出器１０２によって、再帰反射器１２０の２つの画像が同時に生成される。これら画像のうちの第１の画像は、第１の光源１０８Ａからの照射を用いて生成される。該第１の光源１０８Ａは、検出器１０２の軸１３２から第１の角度１２８に配置されている。第１の光源１０８Ａは、検出器１０２の軸１３２の近傍か又は軸１３２上にある（すなわち軸上：on-axis）。第２の画像は、第２の光源１０８Ｂからの照射を用いて生成される。第２の光源１０８Ｂは、検出器１０２の軸１３２から第２の角度１３０に配置されている。一実施形態において、角度１３０は、角度１２８よりも大きい。第２の光源１０８Ｂは、検出器１０２の軸１３２から隔離されている（すなわち軸外：off-axis）。再帰反射器１２０は、光を、それが放たれた位置へと戻すように反射する。従って、再帰反射器１２０は、第１の光源１０８Ａから受けた入射光１２２の大部分を、第１の光源１０８Ａへと戻すように反射すると共に、検出器１０２によってその一部が捕捉され、再帰反射器１２０は、第２の光源１０８Ｂから受けた入射光１２６を、概して１２４に示されるように、検出器１０２へと戻すように反射することはほとんど無い。
【００１５】
第１の光源１０８Ａからの照射により検出器１０２によって生成された軸上画像と、第２の光源１０８Ｂからの照射により検出器１０２によって生成された軸外画像との差が、再帰反射器１２０を際立たせる、すなわち強調させる。画像間の差が、再帰反射器１２０を強調するのは、再帰反射器１２０からの反射が軸上画像内においてのみ検出されるからである。他の環境上の特徴物からの拡散反射が大部分相殺されて、差分画像内における主要な特徴物として再帰反射器１２０が残る。一実施形態において、差分画像は、再帰反射器１２０の位置を検出するため及び／又は追跡するために用いられる。
【００１６】
再帰反射器１２０からの差分反射率は、第１の光源１０８Ａと検出器１０２の軸１３２との間の角度１２８と、第２の光源１０８Ｂと検出器１０２の軸１３２との間の角度１３０とに依存する。一般には、より小さな角度１２８が、再帰反射器リターンを増大させることになる。「再帰反射器リターン」が本明細書内において用いられる場合には、再帰反射器１２０から反射され、検出器１０２によって検出される強度（輝度）のことを指す。従って、角度１２８は、第１の光源１０８Ａが検出器１０２の軸１３２上か又は軸１３２の近傍にあるように選択される。一実施形態において、角度１２８は、約０〜２度の範囲内にある。一般に、角度１３０の大きさは、第２の光源１０８Ｂからの再帰反射器リターンが、検出器１０２においてわずかだけしか検出されないか、又は全く検出されないように選択される。一実施形態において、角度１３０は、約３〜１５度の範囲内にある。他の実施形態において、角度１２８及び１３０の大きさは、上記において指定した大きさとは異なる。本発明の一形態において、角度１２８及び１３０の大きさは、ある特定の再帰反射器１２０の特性に基づいて決定される。
【００１７】
一実施形態において、光源１０８Ａ及び１０８Ｂは、検出器１０２によって検出されたものと実質的に等しい画像強度（輝度）を提供する光を放射する。一実施形態において、光源１０８Ａ及び１０８Ｂは、異なる波長の光を放射する。これら選択された波長は、検出器１０２が応答する範囲内にある。一実施形態において、光源１０８Ａ及び１０８Ｂは、赤外線か又は赤外線に近い波長を有するＬＥＤか又はマルチモードレーザとして実現される。別の実施形態において、光源１０８Ａ及び１０８Ｂは、可視波長を有するＬＥＤか又は白色光として実現される。光源１０８Ａ及び１０８Ｂの各々は、１つか又は複数の光源として実現される。
【００１８】
図３Ａは、第１の光源１０８Ａによって提供された照射のような軸上照射を用いて生成された画像２００の一実施形態を示す。画像２００は、検出器１０２を用いて生成され、開いた目２１０を含む。一実施形態において、目２１０は、再帰反射器１２０である。目２１０は、軸上光源によって提供された照射により形成された強い網膜リターン（再帰反射器リターン）に起因して、明るい瞳孔２０６を有する。目２１０が閉じられていたか、又はほとんど閉じられていた場合には、明るい瞳孔２０６が検出されず、画像化されないこととなる。
【００１９】
図３Ｂは、第２の光源１０８Ｂによって提供された照射のような軸外照射を用いて生成された画像２０２の一実施形態を示す。画像２０２は、画像２００と同時に検出器１０２を用いて生成される。画像２０２は、通常の黒い瞳孔２０６を有する目２１０を含む。目２１０が閉じられていたか、又はほとんど閉じられていた場合には、瞳孔２０６が検出されず、画像化されないこととなる。
【００２０】
図３Ｃは、軸上照射を用いて生成された画像２００から、軸外照射を用いて生成された画像２０２を差し引いた結果得られた差分画像２０４の一実施形態を示す。画像２００と２０２との差分を取ることにより、目２１０が開かれている時には、相対的に暗い背景２０８に対して、相対的に明るいスポット２０６が残る。背景２０８内に、目２１０の他の特徴物の痕跡が残る場合がある。しかしながら、一般には、明るいスポット２０６は、背景２０８と比較して目立つ。目２１０が閉じられているか、又はほとんど閉じられている時には、差分画像２０４内に、明るいスポット２０６が存在しないことになる。
【００２１】
図３Ａ〜図３Ｃは、対象物である１つの目２１０を示す。対象物の両目を監視することができる。画像が、対象物の環境の特徴と同様に、対象物の他の特徴（例えば他の顔の特徴）を含む場合でも、類似の効果が達成されることが理解されよう。これらの特徴は、上述の手法と類似した手法で大部分が相殺され、目が開いている時には明るいスポット２０６（又は各目ごとの２つの明るいスポット）が残るか、或いは、目が閉じられているか又はほとんど閉じられている時にはスポットが存在しないかのいずれかとなる。目２１０を除く再帰反射器１２０が検出され、画像化される場合でも、類似の結果が達成されることが理解されよう。スポットの数は、視野に入った再帰反射器１２０の数に等しいことになる。
【００２２】
図４は、パターン化フィルタ層を有するイメージセンサ３００の一実施形態を示す図である。イメージセンサ３００が、検出器１０２内へと組み込まれており、軸上画像と軸外画像とを同時に収集するためのピクセルベースの方法を提供する。軸上画像と軸外画像とを同時に収集するために、光源１０８Ａのような第１の光源からの光と、光源１０８Ｂのような第２の光源からの光とが、波長によって分離される。第１の光源１０８Ａは、第１の波長の軸上照射を提供し、第２の光源１０８Ｂは、第２の波長の軸外照射を提供する。波長分離において、波長選択フィルタが、イメージセンサ３００内における異なるピクセルグループの前に配置され、この結果、軸上光が、第１のピクセルグループへと透過されるが、第２のピクセルグループには透過されないこととなる。軸外光は、第２のピクセルグループへと透過される。一実施形態において、１つの撮像器の表面上においてフィルタ機能が挿入（又は交互配置、又はインターリーブ）される。マイクロフィルタか又は偏光器が、イメージセンサ３００の表面上にフィルタ機能を挿入（又は交互配置、又はインターリーブ）するための適合可能なパターンにおいて、イメージセンサ３００の表面上に形成される。
【００２３】
本発明の一形態において、パターン化フィルタ層が、光源１０８Ａ及び１０８Ｂによって用られている波長に従って、３つの異なるタイプのフィルタを用いてイメージセンサ３００上に形成される。一実施形態において、センサ３００は、赤色光波長フィルタ（Ｒ）３０２と、緑色光波長フィルタ（Ｇ）３０４Ａ及び３０４Ｂと、青色光波長フィルタ（Ｂ）３０６とを含む。フィルタは、ＲＧＧＢイメージセンサ３００を提供するために、２ピクセル×２ピクセルのパターンで、イメージセンサ３００全体にわたって繰り返す。この実施形態において、赤色か又は青色フィルタの２倍の数の緑色フィルタが存在する。何故ならば、人間が感知する輝度は、緑色範囲において最も強く依存する（又は最も強く左右される）からである。この実施形態において、イメージセンサ３００は、カラー画像を生成するための典型的なＲＧＢイメージセンサである。
【００２４】
この実施形態において、イメージセンサ３００は、軸上画像に関連付けられた第１のチャンネルと、軸外画像に関連付けられた第２のチャンネルとを提供する。他の実施形態において、第１のチャンネルが、軸外画像に関連付けられ、第２のチャンネルが、軸上画像に関連付けられる。一実施形態において、パターン化フィルタ層が、例えば、ウェハ形状のままのうちに、下層の上に、従来の蒸着及びフォトリソグラフィ処理を用いるようにして、センサ３００の別個の層として蒸着される。他の実施形態において、パターン化フィルタ層が、センサ３００と入射光との間において別個の素子として形成される。追加的に、フィルタパターンを、他の適合可能なパターンにおいて構成することができる。例えば、パターン化フィルタ層を、インターレースストリップ（又は飛び越しストリップ）構成か、又は非対称の構成（例えば３ピクセル×２ピクセル形状）へと形成することができる。
【００２５】
パターン化フィルタ層において、様々なタイプのフィルタ材料を使用することができる。一実施形態において、フィルタ材料は、顔料か又は染料をドープしたポリマーを含む。他の実施形態において、フィルタ材料は、半導体か、他の無機材料か、又は有機材料から作られた干渉フィルタ、反射フィルタ、及び吸収フィルタを含む。
【００２６】
図２に戻ると、一実施形態において、第１の光源１０８Ａは、緑色光源を含み、第２の光源１０８Ｂは、赤色及び青色光源を含む。第１の光源１０８Ａからの緑色光は、再帰反射器１２０から反射されて、緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂを通して検出された強い再帰反射器リターン（軸上画像）を提供するが、第２の光源１０８Ｂからの赤色及び青色光は、赤色光波長フィルタ３０２及び青色光波長フィルタ３０６を通して検出される（軸外画像）。更に、イメージセンサ３００は、ＲＧＢ画像（軸上画像と軸外画像との組み合わせ）を生成する。コントローラ１０６（図１）は、緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂを通して生成された軸上画像と、赤色光波長フィルタ３０２及び青色光波長フィルタ３０６を通して生成された軸外画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。別の実施形態において、類似の結果を達成するために、第２の光源１０８Ｂは、赤色及び青色光源の代わりに白色光源を含む。
【００２７】
図５は、パターン化フィルタ層を有するイメージセンサ３２０の別の実施形態を示す図である。イメージセンサ３２０は、イメージセンサ３００と同様に、赤色光波長フィルタ３０２と、緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂと、青色光波長フィルタ３０６とを含むが、ＲＧＩ１／ＧＢＩ２イメージセンサ３２０を提供するために、第１の赤外線光波長フィルタ（Ｉ１）３２２、及び第２の赤外線光波長フィルタ（Ｉ２）３２４が追加されている。このフィルタパターンは、３ピクセル×２ピクセルのパターンで、イメージセンサ３２０全体にわたって繰り返す。一実施形態において、イメージセンサ３２０は、カラー画像を生成するためのＲＧＢイメージセンサとして動作する。
【００２８】
この実施形態において、イメージセンサ３２０は、軸上画像に関連付けられた第１のチャンネルと、軸外画像に関連付けられた第２のチャンネルとを提供する。他の実施形態において、第１のチャンネルが、軸外画像に関連付けられ、第２のチャンネルが、軸上画像に関連付けられる。一実施形態において、パターン化フィルタ層は、例えば、ウェハ形状のままのうちに、下層の上に、従来の蒸着及びフォトリソグラフィ処理を用いるようにして、イメージセンサ３２０の別個の層として蒸着される。他の実施形態において、パターン化フィルタ層が、センサ３２０と入射光との間において別個の素子として形成される。パターン化フィルタ層において、上述のように、様々なタイプのフィルタ材料を利用することができる。
【００２９】
図２に戻ると、一実施形態において、第１の光源１０８Ａは、第１の赤外線光源を含み、第２の光源１０８Ｂは、第２の赤外線光源を含む。第１の光源１０８Ａからの第１の赤外線光は、再帰反射器１２０から反射されて、第１の赤外線光波長フィルタ３２２を通して検出される強い再帰反射器リターン（軸上画像）を提供するが、第２の光源１０８Ｂからの第２の赤外線光は、第２の赤外線光波長フィルタ３２４を通して検出される（軸外画像）。更に、イメージセンサ３２０は、周辺照射を用いて、赤色光波長フィルタ３０２と、緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂと、青色光波長フィルタ３０６とを通してＲＧＢ画像を生成する。コントローラ１０６は、第１の赤外線光波長フィルタ３２２を通して生成された軸上画像と、第２の赤外線光波長フィルタ３２４を通して生成された軸外画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。一実施形態において、第１の光源１０８Ａ及び／又は第２の光源１０８Ｂは、ＲＧＢ画像のための照射を提供するために、第１又は第２の赤外線光源に対して追加的に赤色、緑色、及び青色か又は白色の光源を含む。
【００３０】
図６は、パターン化フィルタ層を有するイメージセンサ３４０の別の実施形態を示す図である。イメージセンサ３４０は、ＲＧＩＢイメージセンサ３４０を提供するために、緑色光波長フィルタ３０４Ｂが赤外線光波長フィルタ（Ｉ）３４２に置き換えられていることを除いて、イメージセンサ３００と類似する。一実施形態において、イメージセンサ３４０は、緑色光波長フィルタ３０４Ａが赤外線光波長フィルタに置き換えられていることを除いて、イメージセンサ３００と類似する。そのフィルタパターンは、２ピクセル×２ピクセルのパターンで、イメージセンサ３４０全体にわたって繰り返す。一実施形態において、イメージセンサ３４０は、カラー画像を生成するためのＲＧＢイメージセンサとして動作する。
【００３１】
この実施形態において、イメージセンサ３４０は、軸上画像に関連付けられた第１のチャンネルと、軸外画像に関連付けられた第２のチャンネルとを提供する。他の実施形態において、第１のチャンネルが、軸外画像に関連付けられ、第２のチャンネルが、軸上画像に関連付けられる。一実施形態において、パターン化フィルタ層は、例えば、ウェハ形状のままのうちに、下層の上に、従来の蒸着及びフォトリソグラフィ処理を用いるようにして、センサ３４０の別個の層として蒸着される。別の実施形態において、パターン化フィルタ層が、センサ３４０と入射光との間において別個の素子として形成される。パターン化フィルタ層において、上述のように、様々なタイプのフィルタ材料を利用することができる。
【００３２】
図２に戻ると、一実施形態において、第１の光源１０８Ａは、赤外線光源を含み、第２の光源１０８Ｂは、白色光か又は赤色、緑色、及び青色の光源を含む。第１の光源１０８Ａからの赤外線光は、再帰反射器１２０から反射されて、赤外線光波長フィルタ３４２を通して検出される強い再帰反射器リターン（軸上画像）を提供する。第２の光源１０８Ｂからの光は、赤色光波長フィルタ３０２、緑色光波長フィルタ３０４Ａ、及び／又は青色光波長フィルタ３０６を通して検出される（軸外画像）。この実施形態において、軸外画像はＲＧＢ画像である。コントローラ１０６（図１）は、赤外線光波長フィルタ３４２を通して生成された軸上画像と、赤色光波長フィルタ３０２、緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び青色光波長フィルタ３０６を通して生成された軸外画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。
【００３３】
図７は、再帰反射器１２０を検出するため及び／又は位置付けるための撮像システム１００の別の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、この実施形態において軸上光源１０８のみが使用されることを除いて、図２において示された実施形態と類似の手法で動作する。光源１０８は、軸上画像を生成するために、検出器１０２の軸１３２の近傍か又は軸１３２上において検出器１０２と並置される。この実施形態において、第２の光源１０８Ｂの代わりに周辺光が使用されて、等価の軸外画像が生成される。本明細書内において用いられる「等価の軸外画像」の用語は、第２の光源１０８Ｂのような軸外光源を用いることなく生成された画像を指し、該画像は、軸外光源を用いて軸外画像において生成されることになるデータと類似したデータを含む。軸外画像の代りに等価の軸外画像が用いられて、該等価の軸外画像と該軸上画像との間の差分を決定することによって、再帰反射器が位置付けられる。
【００３４】
一実施形態において、光源１０８は、ＲＧＧＢイメージセンサ３００を含む検出器１０２と共に用いるための緑色光源を含む。緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂを通した強い緑色再帰反射器リターンは、軸上画像を提供し、等価の軸外画像は、赤色光波長フィルタ３０２及び青色光波長フィルタ３０６を通して提供される。コントローラ１０６（図１）は、軸上画像と軸外画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。コントローラ１０６は、再帰反射器１２０の位置データ及び／又はＲＧＢ画像を出力する。該ＲＧＢ画像は、軸上画像と等価の軸外画像との組み合わせである。
【００３５】
別の実施形態において、光源１０８は、ＲＧＩＢイメージセンサ３４０を含む検出器１０２と共に使用するための赤外線光源を含む。赤外線光波長フィルタ３４２を通した強い赤外線再帰反射器リターンは、軸上画像を提供し、等価の軸外画像は、赤色光波長フィルタ３０２、緑色光波長フィルタ３０４Ａ、及び青色光波長フィルタ３０６を通して提供される。コントローラ１０６（図１）は、軸上画像と軸外画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。コントローラ１０６は、再帰反射器１２０の位置データ及び／又はＲＧＢ画像を出力する。該ＲＧＢ画像は、等価の軸外画像である。
【００３６】
図８は、再帰反射器１２０を検出するため及び／又は位置付けるための撮像システム１００の別の実施形態を示す図である。この実施形態において、再帰反射器１２０は、再帰反射器フィルタ１２１を含む。再帰反射器フィルタ１２１は、ある特定波長の光を、再帰反射器１２０へと通過させるために提供されるが、全ての他の波長の光を再帰反射器から遮断する。再帰反射器１２０と協働して再帰反射器フィルタ１２１を使用することにより、照射を提供するために、軸上光源１０８のみが使用される。明るい再帰反射器を有する（又は含む）画像が、軸上光源１０８によって放射された波長において生成されて、フィルタ１２１を介して透過される。何故ならば、この光は、どの再帰反射器１２０によっても強く反射されるためである。暗い再帰反射器を有する（又は含む）画像は、再帰反射器フィルタ１２１によって遮断される他の波長の光において生成される。周辺照射は、イメージセンサから離れた位置から到来するため、一般的には明るい再帰反射器を生じる結果とはならないであろう。イメージセンサ付近の特徴物からの周辺光の偽散乱（spurious scatter）を防止するため、この領域内の光源１０８を除く特徴物を、対象となる波長において暗くさせるか、又は暗く塗料を塗ることが有効である。イメージセンサ３００上のパターン化フィルタ層は、暗い再帰反射器による波長における１つか又は複数のサブフレームから、再帰反射された波長帯における１つのサブフレームを分離する。コントローラ１０６（図１）は、明るい再帰反射器を有する波長における画像と、暗い再帰反射器を有する波長における画像（複数可）との差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。
【００３７】
一実施形態において、光源１０８は、再帰反射器フィルタ１２１によって再帰反射器１２０へと通過される光の波長を含む複数の光波長を提供する。別の実施形態において、光源１０８は、再帰反射された軸上画像を（周辺光と共に）生成するために、再帰反射器フィルタ１２１によって再帰反射器１２０へと通過される光の波長のみを提供し、この波長において明るい再帰反射器を有する画像を生成するために周辺光が使われる。図７に関連して上記に述べたように、暗い再帰反射器を有する画像を生成するために周辺光のみが使用される。
【００３８】
一実施形態において、光源１０８は、ＲＧＧＢイメージセンタ３００と共に用いるための白色光源か又は赤色、緑色、及び青色の光源と、緑色光波長再帰反射器フィルタ１２１とを含む。別の実施形態において、ＲＧＧＢイメージセンサ３００及び緑色光透過再帰反射器フィルタ１２１と共に用いるために、光源１０８は、緑色光源を含み、白色光源か又は赤色、緑色、及び青色の光源の代りに周辺光が用られる。緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂを通した強い緑色再帰反射器リターンが、強い再帰反射による再帰反射された軸上画像を提供するが、他の画像は、赤色光波長フィルタ３０２及び青色光波長フィルタ３０６を通して提供される。コントローラ１０６は、明るい再帰反射器を有する画像と、暗い再帰反射器を有する画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。コントローラ１０６は、再帰反射器１２０の位置データ及び／又はＲＧＢ画像を出力する。該ＲＧＢ画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢフィルタを通した画像の組み合わせである。この場合には、一実施形態において、強い緑色照射が色のバランスを損ねないように、継続する画像処理中に、緑色チャンネル強度が低減される。他の実施形態において、赤色又は青色光源が、緑色光源の代わりに使用され、再帰反射器フィルタ１２１は、赤色又は青色光波長フィルタである。
【００３９】
一実施形態において、光源１０８は、白色光源か又は赤色、緑色、及び青色の光源と、ＲＧＩ１／ＧＢＩ２イメージセンサ３２０と共に用いるための第１の赤外線光源及び第２の赤外線光源と、第１の赤外線光波長再帰反射器フィルタ１２１とを含む。別の実施形態において、光源１０８は、第１の赤外線光源と第２の赤外線光源とを含み、ＲＧＩ１／ＧＢＩ２イメージセンサ３２０及び第１の赤外線光波長選択再帰反射器フィルタ１２１と共に用いるために、白色光源か又は赤色、緑色、及び青色の光源の代わりに周辺光が使われる。第１の赤外線光波長フィルタ３２２を通した強い第１の赤外線光リターンが、明るい再帰反射器を有する画像を提供するが、再帰反射器フィルタ１２１は、第２の赤外線光波長を遮断して、第２の赤外線光波長フィルタ３２４を通した暗い再帰反射器を有する画像をもたらす。コントローラ１０６（図１）は、明るい再帰反射器を有する画像と、暗い再帰反射器を有する画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。コントローラ１０６は、再帰反射器１２０の位置データ及び／又はＲＧＢ画像を出力する。該ＲＧＢ画像は、赤色光波長フィルタ３０２、緑色光波長フィルタ３０４Ａ及び３０４Ｂ、並びに青色光波長フィルタ３０６を通して生成される。
【００４０】
一実施形態において、光源１０８は、ＲＧＩＢイメージセンサ３４０と共に用いるための赤外線光源及び白色光源か又は赤色、緑色、及び青色光源と、赤外線光波長選択再帰反射器フィルタ１２１とを含む。別の実施形態において、光源１０８は、赤外線光源を含み、ＲＧＩＢイメージセンサ３４０及び赤外線光波長選択再帰反射器フィルタ１２１と共に用いるために白色光源か又は赤色、緑色、及び青色光源の代りに周辺光が用られる。赤外線光波長選択フィルタ３４２を通した強い赤外線光リターンは、明るい再帰反射器を有する画像を提供し、暗い再帰反射器を有する画像は、赤色光波長フィルタ３０２、緑色光波長フィルタ３０４Ａ、及び青色光波長フィルタ３０６を通して提供される。コントローラ１０６（図１）は、明るい再帰反射器を有する画像と、暗い再帰反射器を有する画像との間の差分に基づいて、再帰反射器１２０の位置データを生成する。コントローラ１０６は、再帰反射器１２０の位置データ、及び／又は、ＲＧＢ画像のような人が目視可能な画像を出力する。該画像は、暗い再帰反射器を有する（又は暗い再帰反射器による）画像である。
【００４１】
他の実施形態において、再帰反射器を検出するために及び／又は位置付けるために、他の適合可能な光源１０８及び再帰反射器フィルタ１２１の組み合わせが用いられて、明るい再帰反射器を有する軸上照射画像と、暗い再帰反射器を有する類似画像とを提供する。一実施形態において、フィルタ材料の領域を透過する光に対して利得係数が適用される。該利得係数は、１つか又は複数の画像内におけるシーン信号（scene signal）のバランスを取り、１つか又は複数の画像内における特徴信号（又は特徴物を示す信号）を最大化するために用いられる。
【００４２】
本明細書内において、特定の実施形態が図示され及び説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱すること無く、図示され且つ説明された該特定の実施形態の代りに、様々な代替及び／又は等価な実施形態に置き換えられることが可能であることが当業者であれば明らかであろう。本出願は、本明細書内において説明された特定の実施形態の任意の応用形態か又は変形形態を包含することを意図する。従って、本発明が、特許請求の範囲とその等価物によってのみ制限されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＲＧＢ画像と再帰反射器位置データとを生成するためのカラー撮像システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】再帰反射器を検出するか又は位置付けるための撮像システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図３Ａ】軸上照射を用いて生成された画像の一実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】軸外照射を用いて生成された画像の一実施形態を示す図である。
【図３Ｃ】軸上照射を用いて生成された画像から、軸外照射を用いて生成された画像を差し引いた結果得られた差分画像の一実施形態を示す図である。
【図４】パターン化フィルタ層を有するイメージセンサの一実施形態を示す図である。
【図５】パターン化フィルタ層を有するイメージセンサの別の実施形態を示す図である。
【図６】パターン化フィルタ層を有するイメージセンサの別の実施形態を示す図である。
【図７】再帰反射器を検出するか又は位置付けるための撮像システムの別の実施形態を示すブロック図である。
【図８】再帰反射器を検出するか又は位置付けるための撮像システムの別の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  撮像システム、再帰反射器追跡システム
１０２  イメージセンサ
１０６  コントローラ
１０８  光源
１２０  再帰反射器
１２１  フィルタ
３００  ＲＧＧＢ光波長パターン化フィルタ
３２０  ＲＧＩ１／ＧＢＩ２光波長パターン化フィルタ
３４０  ＲＧＩＢ光波長パターン化フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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