(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサ（４）と、光学素子（３）と、少なくとも１つの赤外線カットフィルタ（５）とを有すると共に被写体（７）の画像データを取得する撮像ユニット（２）と、
前記撮像ユニット（２）により取得された前記画像データを処理することで、前記被写体（７）を表示ユニット（９）上に表示させる演算処理ユニット（８）と、
少なくとも５０％が、６８０ｎｍから略７８０ｎｍの範囲として定義される人間の目の感度の高域側領域（１３）に含まれると共に、少なくとも部分的には前記赤外線カットフィルタ（５）の遮断限界よりも下の領域の波長を有する光（１２）により、前記被写体（７）を照らす少なくとも１つの照明ユニット（１０）と、
を備え、
前記遮断限界より下では、前記赤外線カットフィルタ（５）は、ほぼ１００％赤外線を透過させるが、前記遮断限界より上では、実質的に赤外線を透過させない、
ことを特徴とする車両用カメラシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記照明ユニット（１０）は、前記人間の目の感度の高域側領域（１３）に含まれると共に、前記赤外線カットフィルタ（５）の前記遮断限界よりも下の領域の波長を有する光（１２）により、前記被写体（７）を照らすカメラシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記照明ユニット（１０）は、少なくとも５０％が前記人間の目の感度の高域側領域（１３）に含まれる光（１２）により、前記被写体（７）を照らすカメラシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記照明ユニット（１０）は、前記人間の目の感度の高域側領域（１３）に含まれる共に、部分的には前記赤外線カットフィルタ（５）の前記遮断限界よりも下の領域の波長を有する光（１２）により、前記被写体（７）を照らすカメラシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記赤外線カットフィルタ（５）の前記遮断限界は、前記人間の目の感度の高域側領域（１３）に含まれるカメラシステム。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記赤外線カットフィルタ（５）の前記遮断限界は、赤外光の範囲において、前記人間の目の感度の高域側領域（１３）の外側にあるカメラシステム
【請求項７】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記イメージセンサ（４）は、赤外光に感度を有するカラーイメージセンサ（IR-light sensitive color image sensor）であるカメラシステム
【請求項８】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記照明ユニット（１０）は、レーザ照射装置を有するカメラシステム。
【請求項９】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記照明ユニット（１０）は、１つ又は複数の発光ダイオードを有するカメラシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載の車両用カメラシステムにおいて、
前記人間の目の感度の高域側領域（１３）は、最短波長が６８０ｎｍから始まる波長域であるカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用カメラシステムに関し、例えば運転支援システムや、例えば商用車などの車両のミラー代替システム（mirror substitution system）に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
車両用の公知のカメラシステムは、当該カメラシステムが搭載された車両の周囲を写実的に画像化するためのカラーイメージセンサを備える。カラーイメージセンサに入射する赤外光により、色再現性(color reproduction)が低下する可能性があり、その結果、周囲の描出が現実離れしうる。一方、赤外光の利用は、例えば夜間やトンネル内を運転中などの周囲が暗い条件において画像の明るさを向上させる。
【０００３】
周囲が明るい条件下では赤外光が色再現性に与えるデメリットを抑制し、その一方で、周囲が暗い条件下では赤外光によるメリットを利用するため、撮像ユニット（image acquisition unit）において例えば赤外線フィルタが用いられる。特に、第１の位置において日中に赤外光の影響を抑制すると共に第２の位置において夜間に赤外光の効果を利用するために、第１の位置と第２の位置との間で機械的に旋回可能な赤外線フィルタが用いられる。
【０００４】
しかしながら、そのような可動式の赤外線フィルタは、車両に搭載される場合には運転時の強い振動の影響を受けながら機械的に所定の運動することが要求されるため、車両の分野では利用が困難である。そのような旋回可能な赤外線フィルタは、機械的に複雑であり、エラーを起こし易い。
【０００５】
一方、公知のカメラシステムは、可視光を放つ複数のスポットライトを付加的に備える。そのような付加的な複数のスポットライトは、画像再現性(image reproduction)を低下させる効果を含む可能性があり、取付位置に関する法的要件のために許可されない可能性もある。
【０００６】
他方、公知のカメラシステムは、画像再現性を向上するために付加的な赤外光照明(IR-illumination)を暗い場所で用いるが、それは上述した日中における色ひずみ（color distortion）というデメリットをもたらす。
【０００７】
通常、カメラシステムにおける赤外光照明は、約８５０ｎｍ〜約９５０ｎｍの波長範囲で用いられ、その波長範囲は人間の目では見えない。人間の目が感知できる波長範囲は、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍだからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開１５６２０６３−Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、暗い条件下では車両の周囲の詳細な画像再現性を可能とすると共に、明るい条件下では色忠実度(color fidelity)に対する影響を最小限に留める車両用のカメラシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、請求項１の特徴を備えるカメラシステムによって解決される。本発明の、有利な更なる発展型の態様は、複数の従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明のカメラシステムは、被写体（車両の周囲）の画像データを取得する撮像ユニットを備える。この撮像ユニットは、イメージセンサと、少なくとも１つの光学素子と、少なくとも１つの赤外線カットフィルタとを有する。上記画像データは、上記撮像ユニットにより取得され、演算処理ユニットにより処理されることで、ユーザが見ることができるディスプレイ上に表示される。これにより、画像データに含まれる車両の周囲、及び、被写体がそれぞれディスプレイ上に表示される。
【００１２】
本発明によれば、カメラシステムは、能動的な（active)照明ユニットを備える。この照明ユニットは、表示ユニット上に表示されるべき車両の周囲、及び、被写体をそれぞれ照明するものである。照明ユニットの光は、少なくとも部分的には人間の目の感度の高域側領域(upper region)の波長を有すると共に、使用される赤外線カットフィルタの遮断限界よりも少なくとも部分的には下の領域の波長（短い波長）を有する。
【００１３】
そのような照明ユニットを用いることで、周囲が明るい状況下では色ひずみ（color distortion）を回避することができると共に、周囲が暗い状況下で最適（optimal）且つ詳細な（detailed）画像再現性(image reproduction)を確保することができる。
【００１４】
本発明を更に発展させた態様では、照明ユニットは、人間の目の感度の高域側領域(upper region)に完全に含まれると共に、赤外線カットフィルタの遮断限界よりも完全に下の領域の波長（短い波長）を有する光により、被写体を照らす。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、照明ユニットは、少なくとも、その光の５０％が人間の目の感度の高域側領域(upper region)に含まれる光により、被写体を照らす。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、照明ユニットは、人間の目の感度の高域側領域 （upper region）に含まれる共に、赤外線カットフィルタの遮断限界よりも部分的に下の領域の波長（短い波長）を有する光により、被写体を照らす。
【００１７】
上述した本発明の複数の異なる実施形態によれば、（夜間のように）周囲が暗い状況下では詳細な画像再現性を確保できると共に、（日中のように）周囲が明るい状況下では車両の周囲を色忠実度良く再現することができる。
【００１８】
本発明によれば、使用されるイメージセンサは、赤外光に感度をもつカラーイメージセンサ（IR-light sensitive color image sensor）であることが好ましい。本発明によれば、照明ユニットは、例えば、レーザ照射装置、又は、１つ或いは複数の発光ダイオードを有する。照明ユニットには、他の公知の光源を用いることもできる。
【００１９】
本発明では、人間の目で見える波長範囲が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍであり、人間の目の感度の高域側領域(upper region)は、６８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲として定義される。
【００２０】
本発明における照明ユニットの構成によれば、上述のように、カメラシステムは、人間の目では周囲が殆ど分からないような暗い状況下において、詳細な画像再現性を提供する。その理由は、照明ユニットの照射光の波長の範囲内においても、イメージセンサはまだ高い光感度を有するため、周囲を画像として詳細に再現できるからである。
【００２１】
本発明の照明ユニットは人間の目の感度の高域側領域 （upper region）において機能するため、人間の目では照明ユニットの存在には殆ど気づかないだけではなく、煩わされることもない。赤外線カットフィルタも用いられるため、明るい状況下でも色ひずみも殆ど生じない。
【００２２】
本発明の有益な実施形態について、添付図面を参照しながら、以下に説明する。なお、各図における同一の符号は、同一又は類似する構成要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のカメラシステムの概観を示す模式図。
【図２】第１の実施形態において、照明ユニットから照射される光の特性を示すグラフである。
【図３】第２の実施形態において、照明ユニットから照射される光の特性を示すグラフである。
【図４】第３の実施形態において、照明ユニットから照射される光の特性を示すグラフである。
【図５】第４の実施形態において、照明ユニットから照射される光の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の好適な実施形態のカメラシステム１を示す。カメラシステム１は撮像ユニット（image acquisition unit)２を備え、撮像ユニット２は、光学素子３と、イメージセンサ４とを有する。光学素子３は、例えば、対物レンズである。或いは、光学素子３は、外部からの光を撮像ユニット２内に入射させる別の光学的部品を有する。本発明の好適な実施形態では、イメージセンサ４は、例えば、赤外光に感度をもつカラーイメージセンサ（IR-light sensitive color image sensor）である。
【００２５】
図１に示すように、光学素子３と、イメージセンサ４との間に赤外線カットフィルタ（IR-blocking filter)５が設けられ、この赤外線カットフィルタ５は、後述の図２〜図５で詳細に説明する所定の特性を有する。
【００２６】
赤外線カットフィルタ５は、光学素子３を透過した光から、赤外光のフィルタリングを確保するために設けられる。従って、赤外線カットフィルタ５は、光学素子３と、イメージセンサ４との間に位置することが好ましい。
【００２７】
本発明の好適な実施形態では、光学素子３、イメージセンサ４、及び、赤外線カットフィルタ５は、筺体(housing)６内に収納される。
【００２８】
図１は更に、カメラシステム１の外側の被写体７、特に、カメラシステム１が搭載される車両の外側にある被写体７を示す。カメラシステム１は、例えば、車両における運転室の周囲内又は荷台(loading space)の周囲内にある被写体７を判定するために、運転室の内部又は外部に設けられる。被写体７の画像データは、撮像ユニット２によって取得され、演算処理ユニット（processing unit)８に入力される。演算処理ユニット８は、表示装置９の画面上において上記画像データがユーザ（ドライバー）に対して表示されるように、上記画像データに対して通常の画像処理を施す。表示装置９は、例えば、車両のドライバーが見えるように車両内に設けられる通常のモニタである。
【００２９】
図１に示すように、本発明の好適な実施形態によれば、カメラシステム２は、照明ユニット（illumination unit)１０を更に備える。この照明ユニット１０は、撮像ユニット２と共に筺体(housing)１１内に収納される。筺体１１は、照明ユニット１０からの光が遮られることなく被写体７に届いて当該被写体７を照らすように構成される。図１には図示していないが、照明ユニット１０により被写体７が十分に明るく照らされることを確実にするため、１つ又は複数の傾けられたミラー(tilted mirrors)や複数の集光レンズ(converging lenses)等をカメラシステム１内に設けることができる。
【００３０】
照明ユニット１０は更に、撮像ユニット２から離して設けることもできるし、或いは、撮像ユニット２から独立して設けることもできる。
【００３１】
更に、本発明の別の実施形態では、光学素子３、イメージセンサ４、赤外線カットフィルタ５、及び、照明ユニット１０を共通の筺体(housing)内に設けることもできる。
【００３２】
本発明の好適な実施形態によれば、照明ユニット１０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emission Diode）として構成されるか、又は、複数の発光ダイオードを有する。或いは、照明ユニット１０は、レーザ照射装置を備えていてもよい。
【００３３】
図１に示すように、照明ユニット１０は、暗い条件下では、詳細な画像再現性（detailed image reproduction）により、撮像ユニット２が被写体７を撮像して確実に画像化することに資する。同時に、照明ユニット１０は、明るい条件下では色忠実度(color fidelity)に対する影響を確実に最小限に留めることに資する。本発明の好適な実施形態によれば、照明ユニット１０は、特に、少なくとも部分的には人間の目の感度の高域側領域 （upper region）に含まれると共に、少なくとも部分的には赤外線カットフィルタ５の遮断限界(blocking limit)よりも下の領域の波長（短い波長）を有する光１２によって、被写体７を照らす。この波長に関しては、後述の図２〜図５で詳細に説明する。
【００３４】
図２は、本発明の第１の実施形態において、照明ユニット１０から照射される光の特性を示すグラフである。
【００３５】
図２における中央の山なりの太線は、人間の目で見える典型的な波長域を示す。図２によれば、人間の目で見える典型的な波長域は、好ましくは、３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲に亘る。この３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長域は、可視光領域(visible range)として知られている。７８０ｎｍよりも上の領域（長い波長域）は、通常、赤外線範囲と呼ばれる。
【００３６】
図２は更に、人間の目の感度の高域側領域（上限領域）（upper border area)１３を示す。好適な実施形態では、この高域側領域１３は、約６８０ｎｍから約７８０ｎｍの波長範囲である。
【００３７】
図２は更に、図１の赤外線カットフィルタ５の特性を一点鎖線で示す。この実施形態における赤外線カットフィルタ５は、３８０ｎｍから約７３０ｎｍの波長域ではほぼ１００％赤外線を透過させるが、それ以外の波長域では、図２に示すように実質的に赤外線を透過させない。
【００３８】
図２は更に、照明ユニット１０から照射される光１２を示す。この実施形態では、光１２は、完全に人間の目の感度の高域側領域１３内にあり、赤外線カットフィルタ５の遮断限界よりも完全に下の領域にある。この第１の実施形態では、赤外線カットフィルタ５の遮断限界は、人間の目の感度の高域側領域１３内にある。
【００３９】
図３は、本発明の第２の実施形態において、照明ユニット１０から照射される光の特性を示すグラフである。
【００４０】
図２に示した第１の実施形態と対比すると、図３の第２の実施形態において、照明ユニット１０から照射される光１２は、部分的に、人間の目の感度の高域側領域 （upper region)１３内にあると共に、赤外線カットフィルタ５の遮断限界よりも完全に下にある。第２の実施形態では特に、照明ユニット１０は、その５０％が人間の目の感度の高域側領域１３内となる光１２により、図１の被写体７を照らす。
【００４１】
図４は、本発明の第３の実施形態において、照明ユニット１０から照射される光の特性を示すグラフである。
【００４２】
第３の実施形態では、波長が、完全に人間の目の感度の高域側領域３内であると共に、赤外線カットフィルタ５の遮断限界よりも部分的に下の領域の波長（短い波長）を含む光１２により、図１に示す被写体７は照らされる。
【００４３】
図５は、第４の実施形態において、照明ユニット１０から照射される光の特性を示すグラフである。
【００４４】
図２に示した実施形態と同様に、完全に人間の目の感度の高域側領域１３内であると共に、赤外線カットフィルタ５の遮断限界よりも完全に下の領域の波長（短い波長）の光１２により、図１に示す被写体７は照らされる。第４の実施形態では、赤外線カットフィルタ５は、図５の一点鎖線に示すように、可視光領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の赤外光を完全に通す特性である。従って、赤外線カットフィルタ５は、その遮断限界が赤外光の範囲内となる。即ち、図２〜図４に示した第１〜第３の実施形態とは対照的に、第４の実施形態の赤外線カットフィルタ５は、その遮断限界の波長が人間の目の感度の高域側領域１３の外側となる。
【００４５】
図１に示す被写体７を照らすために照明ユニット１０から照射される光の特性について、図２〜図５にそれぞれ対応する複数の異なる実施形態を説明したが、全ての実施形態は、人間の目では殆ど周囲を識別できない暗い状況下でもカメラシステム１が当該周囲を画像化できる点で共通である。これは、イメージセンサ４が照明ユニット１０の照射光の範囲において優れた感度を有するため、暗い状況下においても周囲を描出する画像を取得可能だからである。一方、照明ユニット１０は人間の目の感度の高域側領域１３において機能するため、照明ユニット１０からの照射光は、人間の目では殆ど感知されないので、車両内のドライバー或いは被写体となり得る車両外の人を煩わすことはない。また、赤外線カットフィルタ５が更に用いられるため、明るい状況下において、色忠実度に対する影響をかなり低くすることができる。
【００４６】
複数の好適な実施形態を挙げながら上述のように本発明を説明してきたが、当然ながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００４７】
本発明に係る１つのカメラシステムにおいて、例えば、複数の撮像ユニットを設けることが可能である。更に、本発明によれば、車両の外の被写体を光で照らす複数の照明ユニットを設けることもできる。また、単一の赤外線カットフィルタが設けられる実施形態を説明したが、同一の又は近い遮断限界を有する複数の赤外線カットフィルタを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１  カメラシステム
２  撮像ユニット
３  光学素子
４  イメージセンサ
５  赤外線カットフィルタ
６  筺体
７  被写体
８  演算処理ユニット
９  表示装置
１０  照明ユニット
１１  筺体
１２  光
１３  高域側（上限）領域
【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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