(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構成でありながら、被写体の輝度に関わらず被写体を撮影することが出来る撮像装置、撮像装置付車両及び画像形成方法を提供する。【解決手段】レンズ１１を用いることで、被写体から反射した可視光と遠赤外光の双方を透過させることができるので、同じ位置に撮像素子１２Ａと撮像素子１２Ｂとを設置することが出来、画像処理にて重ね合わせる際に、画角の違いなどを考慮する必要がなく、簡易的に処理が行え、装置全体も小型化できる。【選択図】図８
2013003482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波が入射する光学素子と、
前記光学素子を透過した電磁波の内、可視光域に対応する波長域である第１電磁波に基づく可視光画像成分の電気信号と、遠赤外域に対応する波長域である第２電磁波に基づく遠赤外画像成分の電気信号とに変換する撮像素子と、
前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とに基づいて可視画像及び遠赤外画像を生成する画像処理手段とを有する撮像装置であって、
前記光学素子は、メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を用いて形成されている事を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記撮像素子に入射するように前記第１電磁波と前記第２電磁波とを透過する撮影レンズである事を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、入射した前記第１電磁波と前記第２電磁波とを、前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とにそれぞれ変換する単一の撮像素子である事を特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、入射した前記第１電磁波を前記可視光画像成分の電気信号に変換する第１撮像素子と、入射した前記第２電磁波を前記遠赤外画像成分の電気信号に変換する第２撮像素子とを有する事を特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学素子を透過した前記第１電磁波を反射させる一方、前記第２電磁波を透過する分離光学素子を備え、前記分離光学素子で反射した前記第１電磁波を前記第１撮像素子に入射させる一方、前記分離光学素子で透過した第２電磁波を前記第２撮像素子に入射させる構成であって
前記分離光学素子は、メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を用いて形成されている事を特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学素子は、メチルペンテンを８０重量％以上配合し、且つ飽和吸水率０．３％以下の素材を用いて形成されている事を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、複数の画素がマトリックス状に配列されたイメージセンサ部を備え、前記画素単位で、入射する電磁波から可視光波長領域に対応する複数種類の色要素の内１種類の色要素に対応する波長領域の光と、遠赤外領域に対応する波長領域の光とを分離して各前記色要素に対応した光と遠赤外波長領域の光とを各画素に入射させるカラーフィルタ部を少なくとも含む事を特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子は、複数の画素がマトリックス状に配列された前記第１電磁波を受光する第１イメージセンサ部と、前記画素単位で、入射する電磁波から可視光波長領域に対応する複数種類の色要素の内１種類の色要素に対応する波長領域の光を分離して各前記色要素に対応した光を透過させる第１カラーフィルタ部とを有する第１撮像素子と、
前記第１撮像素子から透過する前記第２電磁波が入射する位置に配置され、複数の画素がマトリックス状に配列された前記第２電磁波を受光する第２イメージセンサ部と、前記画素単位で、前記第１撮像素子を透過した前記第２電磁波から遠赤外領域に対応する波長領域の光を各画素に入射させる第２フィルタ部とを有する第２撮像素子と、
を有する事を特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子のカラーフィルタ部は、前記画素単位で、入射する電磁波から近赤外領域に対応する波長領域の光を各画素に入射させる部位を更に含む事を特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記画像処理手段は、前記撮像素子で得られる前記可視光画像成分の電気信号として可視画像に対応する色差信号と第１輝度信号を算出する一方、前記遠赤外画像成分の電気信号として第２輝度信号を算出し、前記色差信号と前記第１輝度信号、前記第２輝度信号とを各画素位置に対応させて合成する事を特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の撮像装置。
【請求項１１】
可視光域の第１電磁波を透過する第１撮影レンズと、前記第１撮影レンズとは異なる光軸上に配置され、遠赤外領域の第２電磁波を透過する第２撮影レンズと、
前記第１及び第２撮影レンズに対して物体側に配置されたカバー部材と、
前記第１撮影レンズを透過した前記第１電磁波に基づいて可視光画像成分の電気信号に変換する第１撮像素子と、
前記第２撮影レンズを透過した前記第２電磁波に基づいて遠赤外画像成分の電気信号に変換する前記第１撮像素子とは異なる第２撮像素子と、
前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とに基づいて可視画像及び遠赤外画像を生成する画像処理手段とを有する撮像装置であって、
前記カバー部材は、メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を少なくとも含む事を特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
前記カバー部材は、メチルペンテンを８０重量％以上配合し、且つ飽和吸水率０．３％以下の素材を用いて形成されている事を特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記画像処理手段は、前記撮像素子で得られる前記可視光画像成分の電気信号として可視画像に対応する色差信号と第１輝度信号を算出する一方、前記遠赤外画像成分の電気信号として第２輝度信号を算出し、前記色差信号と前記第１輝度信号、前記第２輝度信号とを各画素位置に対応させて合成する事を特徴とする請求項１１又は１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の撮像装置を車両に取り付けたことを特徴とする撮像装置付車両。
【請求項１５】
メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を用いて形成した光学素子に電磁波を入射させ、当該光学素子を透過した電磁波を撮像素子で可視光域に対応する波長域である第１電磁波に基づく可視光画像成分の電気信号と、遠赤外域に対応する波長域である第２電磁波に基づく遠赤外画像成分の電気信号とに変換し、
変換された前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とに基づいて可視画像及び遠赤外画像を生成することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体情報を取得して被写体画像を形成する撮像装置、撮像装置を取り付けた撮像装置付車両及び画像形成方法に関し、特に夜間などにおいても適切な被写体画像を形成できる撮像装置、撮像装置付車両及び画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車事故件数、死傷者数ともに減少傾向にあるが、依然高い水準にある。また、今後高齢者ドライバーが増加することが見込まれるため、加齢による身体機能低下を補い、安全運転を支援するための技術がより一層求められている。特に最近では、自動車の安全走行を確保するために、進行方向前方にある人、車などの障害物を検出、認識することで、ドライバーの集中力低下、ヒューマンエラーによる事故を未然に防ぐプリクラッシュセーフティ技術が開発され、一部市販されている。
【０００３】
ところで、前方の障害物を認識するための手段として、電波やレーザーを利用したレーダー装置、可視光や赤外光を利用したカメラ装置などが一般的に利用されているが、各方式とも一長一短あり、信頼性を上げるためには別の方式を組み合わせて利用することが望ましいといえる。例えば、可視光カメラと遠赤外光カメラの組合せを考えた場合、昼間であれば被写体光量が十分なので、可視光カメラを利用することで、障害物の認識が可能であるのに対し、夜間においてヘッドライトが届かない遠方の被写体は、可視光カメラでは撮影が難しい。そこで、かかる場合には、遠赤外光カメラを組み合わせて利用することで、肉眼では見えなくても、ヘッドライトの照射範囲外にいる人物などを早期に認識することができる。
【０００４】
そこで、特許文献１に示すように、可視光カメラと遠赤外光カメラで撮影した画像、あるいは画像から得られた障害物の情報を運転者に知らしめて、視認性を高めるべく、これらの画像情報を一つにして表示することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、例えば可視光カメラと遠赤外光カメラでは、検出する光の波長域が異なるため可視光カメラと遠赤外光カメラを共通とすることはできていなかった。つまり、特許文献１のカメラは、実際には成立しないものである。これに対し、可視光カメラと遠赤外光カメラとを別々に設置して、得られた画像を合成することも考えられるが、画像処理に手間がかかる。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら、被写体の輝度に関わらず被写体を撮影することが出来る撮像装置及び画像取得方法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】
【０００８】
本発明の撮像装置は、
電磁波が入射する光学素子と、
前記光学素子を透過した電磁波の内、可視光域に対応する波長域である第１電磁波に基づく可視光画像成分の電気信号と、遠赤外域に対応する波長域である第２電磁波に基づく遠赤外画像成分の電気信号とに変換する撮像素子と、
前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とに基づいて可視画像及び遠赤外画像を生成する画像処理手段とを有する撮像装置であって、
前記光学素子は、メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を用いて形成されている事を特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、電磁波が入射する光学素子に、日中撮影に適した可視光と夜間撮影に適した遠赤外光を共に良好に透過させる素材を用いて形成される構成であるため、後段の撮像素子や当該撮像素子を含む後段の画像処理部での処理により同じ被写体について異なる波長成分の画像を容易に形成することができ、これにより装置全体を小型化しながら、夜間撮影であっても良好なカラー画像を得る事が可能となる。
【００１０】
尚、可視光の波長域とは、例えば波長４００nm〜７００ｎｍの範囲をいう。又、遠赤外光の波長域とは、少なくとも可視光の波長域より長波長の範囲であって、例えば波長８μｍ程度以上の遠赤外光、テラヘルツ波、ミリ波、マイクロ波などをいい、近赤外光はこの「可視光」と「遠赤外光」との間の波長の範囲をいう。
【００１１】
ここで、４−メチルペンテン重合体とは、以下の化学式（化１）で表されるポリマー樹脂をいう。
【００１２】
【化１】
2013003482.tif 000003
【００１３】
本発明の一態様によれば、前記光学素子は、前記撮像素子に入射するように前記第１電磁波と前記第２電磁波とを透過する撮影レンズである事を特徴とする。これにより、撮像素子のカバー部材と兼用できる。
【００１４】
本発明の一態様によれば、前記撮像素子は、入射した前記第１電磁波と前記第２電磁波とを、前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とにそれぞれ変換する単一の撮像素子である事を特徴とする。これにより撮像装置が小型化・簡素化される。
【００１５】
本発明の一態様によれば、前記撮像素子は、入射した前記第１電磁波を前記可視光画像成分の電気信号に変換する第１撮像素子と、入射した前記第２電磁波を前記遠赤外画像成分の電気信号に変換する第２撮像素子とを有する事を特徴とする。可視光画像と遠赤外光画像に特化した撮像素子を用いることで、コストを抑えながらも高画質な画像を形成できる。
【００１６】
本発明の一態様によれば、前記光学素子を透過した前記第１電磁波を反射させる一方、前記第２電磁波を透過する分離光学素子を備え、前記分離光学素子で反射した前記第１電磁波を前記第１撮像素子に入射させる一方、前記分離光学素子で透過した第２電磁波を前記第２撮像素子に入射させる構成であって前記分離光学素子は、メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を用いて形成されている事を特徴とする。これにより、可視光と遠赤外光とを切り分けることで、迷光等が発生しにくくなる。
【００１７】
本発明の一態様によれば、前記光学素子は、メチルペンテンを８０重量％以上配合し、且つ飽和吸水率０．３％以下の素材を用いて形成されている事を特徴とする。これにより、車両に搭載した場合に外部から飛散する雨水等に対処できる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、前記撮像素子は、複数の画素がマトリックス状に配列されたイメージセンサ部を備え、前記画素単位で、入射する電磁波から可視光波長領域に対応する複数種類の色要素の内１種類の色要素に対応する波長領域の光と、遠赤外領域に対応する波長領域の光とを分離して各前記色要素に対応した光と遠赤外波長領域の光とを各画素に入射させるカラーフィルタ部を少なくとも含む事を特徴とする。これによりカラー画像を形成できる。
【００１９】
本発明の一態様によれば、前記撮像素子は、複数の画素がマトリックス状に配列された前記第１電磁波を受光する第１イメージセンサ部と、前記画素単位で、入射する電磁波から可視光波長領域に対応する複数種類の色要素の内１種類の色要素に対応する波長領域の光を分離して各前記色要素に対応した光を透過させる第１カラーフィルタ部とを有する第１撮像素子と、前記第１撮像素子から透過する前記第２電磁波が入射する位置に配置され、複数の画素がマトリックス状に配列された前記第２電磁波を受光する第２イメージセンサ部と、前記画素単位で、前記第１撮像素子を透過した前記第２電磁波から遠赤外領域に対応する波長領域の光を各画素に入射させる第２フィルタ部とを有する第２撮像素子と、を有する事を特徴とする。
【００２０】
本発明の一態様によれば、前記撮像素子のカラーフィルタ部は、前記画素単位で、入射する電磁波から近赤外領域に対応する波長領域の光を各画素に入射させる部位を更に含む事を特徴とする。
【００２１】
本発明の一態様によれば、前記画像処理手段は、前記撮像素子で得られる前記可視光画像成分の電気信号として可視画像に対応する色差信号と第１輝度信号を算出する一方、前記遠赤外画像成分の電気信号として第２輝度信号を算出し、前記色差信号と前記第１輝度信号、前記第２輝度信号とを各画素位置に対応させて合成する事を特徴とする。
【００２２】
本発明の撮像装置は、
可視光域の第１電磁波を透過する第１撮影レンズと、前記第１撮影レンズとは異なる光軸上に配置され、遠赤外領域の第２電磁波を透過する第２撮影レンズと、
前記第１及び第２撮影レンズに対して物体側に配置されたカバー部材と、
前記第１撮影レンズを透過した前記第１電磁波に基づいて可視光画像成分の電気信号に変換する第１撮像素子と、
前記第２撮影レンズを透過した前記第２電磁波に基づいて遠赤外画像成分の電気信号に変換する前記第１撮像素子とは異なる第２撮像素子と、
前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とに基づいて可視画像及び遠赤外画像を生成する画像処理手段とを有する撮像装置であって、
前記カバー部材は、メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を少なくとも含む事を特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、電磁波が入射するカバー部材に、日中撮影に適した可視光と夜間撮影に適した遠赤外光を共に良好に透過させる素材を用いて形成される構成であるため、後段の第１，第２撮像素子や当該撮像素子を含む後段の画像処理部での処理により同じ被写体について異なる波長成分の画像を容易に形成することができ、これにより装置全体を小型化しながら、夜間撮影であっても良好なカラー画像を得る事が可能となる。
【００２４】
本発明の一態様によれば、前記カバー部材は、メチルペンテンを８０重量％以上配合し、且つ飽和吸水率０．３％以下の素材を用いて形成されている事を特徴とする。
【００２５】
本発明の一態様によれば、前記画像処理手段は、前記撮像素子で得られる前記可視光画像成分の電気信号として可視画像に対応する色差信号と第１輝度信号を算出する一方、前記遠赤外画像成分の電気信号として第２輝度信号を算出し、前記色差信号と前記第１輝度信号、前記第２輝度信号とを各画素位置に対応させて合成する事を特徴とする。
【００２６】
以上の撮像装置を車両に取り付けることにより撮像装置付車両が構成される。
【００２７】
本発明の画像取得方法は、
メチルペンテンを８０重量％以上配合した素材を用いて形成した光学素子に電磁波を入射させ、当該光学素子を透過した電磁波を撮像素子で可視光域に対応する波長域である第１電磁波に基づく可視光画像成分の電気信号と、遠赤外域に対応する波長域である第２電磁波に基づく遠赤外画像成分の電気信号とに変換し、
変換された前記可視光画像成分の電気信号と前記遠赤外画像成分の電気信号とに基づいて可視画像及び遠赤外画像を生成することを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、電磁波が入射する光学素子が、日中撮影に適した可視光と夜間撮影に適した遠赤外光を共に良好に透過させる素材を用いて形成されているので、撮像素子からの信号に基づく後段の画像処理により同じ被写体について異なる波長成分の画像を容易に形成することができ、これにより撮像装置全体を小型化しながら、夜間撮影であっても良好なカラー画像を得る事が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、電磁波が入射する光学部材に、日中撮影に適した可視光と夜間撮影に適した遠赤外光を共に良好に透過させる素材を用いて形成される構成であるため、後段の撮像素子や当該撮像素子を含む後段の画像処理部での処理により同じ被写体について異なる波長成分の画像を容易に形成することができ、これにより装置全体を小型化しながら、夜間撮影であっても良好なカラー画像を得る事が可能な撮像装置、撮像装置付車両及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態にかかる撮像装置を搭載した車両の概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる撮像装置１０を示すブロック図である。
【図３】フィルタの一例を示す図である。
【図４】遠赤外光画像と、可視光画像とをそれぞれ示す図である。
【図５】可視光画像に遠赤外光画像を重ね合わせた合成画像の例を示す図である。
【図６】本実施の形態の変形例による撮像素子のフィルタを示す図である。
【図７】別な変形例にかかる撮像素子１２’の概略図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる撮像装置１０’を示すブロック図である。
【図９】本実施の形態の撮像装置を用いた画像形成方法を示すフローチャート図である。
【図１０】本実施の形態の変形例にかかる概略図である。
【図１１】本実施形態に係る光学素材の分光透過率を示すグラフ。
【図１２】比較例である素材の分光透過率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態にかかる撮像装置について説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置を搭載した車両の概略図である。図１において、車両ＶＨのフロントグリル付近に撮像装置１０が取り付けられており、制御部ＣＯＮＴに画像信号を出力して、モニタＭＴに表示するようにしている。
【００３２】
図２は、第１の実施の形態にかかる撮像装置１０を示すブロック図である。撮像装置１０は、可視光及び遠赤外光を透過する光学素子としての撮影レンズ１１と、撮影レンズ１１を透過した被写体光を受光し、電気信号に変換する撮像素子１２と、撮像素子１２からの信号を受光する画像処理部１３と、撮像装置外部から制御信号を入力し、撮像素子１２及び画像処理部１３を制御する制御部１４とを有している。
【００３３】
撮影レンズ１１は、４−メチルペンテン重合体が８０重量％以上配合された素材、具体的には８５重量％配合され、飽和吸水率が０．３％以下の素材を用いて形成されている。かかる素材は、４−メチルペンテン重合体の数平均分子量（化式１のｎ）を５万以上に増加させて、水分を入り込みにくくすることで撥水性を維持することで製造できる。またこの素材を撮像レンズ１１に対して被写体側に配置され、る、光学素子としてのカバー素子にも同様に用いることで、被写体から反射した可視光と遠赤外光の双方を撮影レンズに対して良好に透過させることができる。
【００３４】
なお可視光カメラと遠赤外光カメラを、それぞれ異なる光軸上に配置された別の撮影レンズを持つような構成を、上記のようなカバー素子を各撮影レンズに対して被写体側に配置した筐体に組み込んで撮像装置として構成する場合には、カバー素子のみを上記素材で構成すれば良い事は言うまでもない。
【００３５】
このような素材を用いる事により可視光及び遠赤外光の双方を撮像素子１２に受光させることが出来、可視光画像と遠赤外光画像とを画像処理にて重ね合わせる際に、画角の違いなどを考慮する必要がなく、短時間で処理を行える。又、撮影レンズ１１の飽和吸水率が０．３％以下であるから、雨水が飛散する車両の前方などに設置しても、長期間にわたって安定した透過率を維持できる。
【００３６】
可視光撮影用の撮像素子１２は、複数の画素がマトリックス状に配列されたフォトダイオード及びCMOS素子で構成されるイメージセンサ部（図示せず）と、このイメージセンサ部の各画素に、撮影レンズを透過した入射光を所定の１種類の色要素に対応する波長光と、近赤外光と、遠赤外波長とを分離し、分離した光を入射させるフィルター部を有し、イメージセンサ部で出力された画像信号データに基づいて画像データを生成、出力するものである。なおここでのフィルター部の構成としては、図３に示すようにＹｅフィルタ，Ｒフィルタ，Ｗフィルタにて光の三原色（赤色、緑色、青色）Ｒ・Ｇ・Ｂの補色フィルタ及び遠赤外光に対応するＦＩｒのいずれかの複数帯域に感度を持つ，FIrフィルタを同一層に配置した一つの単位フィルタ群で構成されたフィルター部で構成されている。
【００３７】
より具体的には、図３の例では、単位フィルタ群において、第１行第１列にＲフィルタが配列され、第２行第１列にＷフィルタが配列され、第１行第２列にＹｅフィルタが配列され、第２行第２列にＦＩｒフィルタが配列されている。これらのフィルタにそれぞれ対応した画素を、それぞれＲ画素、Ｗ画素，Ｙｅ画素及びＦＩｒ画素と呼ぶ。つまり、撮像素子は、複数の画素がマトリックス状に配列されたイメージセンサ部を備え、画素単位で、入射する電磁波から可視光波長領域に対応する複数種類の色要素の内１種類の色要素に対応する波長領域の光と、遠赤外領域に対応する波長領域の光とを分離して各前記色要素に対応した光と遠赤外波長領域の光とを各画素に入射させるカラーフィルタ部を少なくとも含むものである。但し、以上は一例であり、他のパターンでＲ画素、ＦＩｒ画素、Ｗ画素、及びＹｅ画素を千鳥状に配列してもよい。
【００３８】
Ｙｅフィルタは、可視波長領域の青色領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する特性を有する。よって、Ｙｅフィルタは主にイエローの光と赤外光とを透過する。Ｒフィルタは、可視波長領域の青色領域及び緑色領域を除く有感度波長帯域の光を透過する特性を有する。よって、Ｒフィルタは主に赤の光と赤外光とを透過する。ＦＩｒフィルタは、可視波長領域を超えた遠赤外波長帯域の光を透過する特性を有する。Ｗはフィルタを備えていない場合を示し、画素の有感度波長帯域の光が全て透過される。
【００３９】
Ｙｅ画素はＹｅフィルタを備えているため、Ｙｅの可視カラー画像成分である画像成分Ｙｅ（原画像成分）および赤外画像成分を撮像する。Ｒ画素はＲフィルタを備えているため、Ｒの可視カラー画像成分である画像成分Ｒ（原画像成分）および赤外画像成分を撮像する。ＦＩｒ画素はＦＩｒフィルタを備えているため、遠赤外画像成分である画像成分ＦＩｒ（原画像成分）を撮像する。Ｗ画素はフィルタを備えていないため、可視輝度画像成分と画像成分ＦＩｒとを含む輝度画像成分である画像成分Ｗ（原画像成分）を撮像する。このように、４つのフィルタは分光透過特性が互いに異なる。
【００４０】
本実施の形態によれば、単一の撮像素子１２のフィルター部の各色要素を透過してＹｅ画素、Ｒ画素、Ｗ画素、ＦＩｒ画素により、可視光画像成分Ｙｅ、Ｒ、Ｗの信号と、遠赤外光成分ＦＩｒの電気信号が得られる。次に画像処理部１３が、画像成分Ｙｅ，Ｒ，ＦＩｒ，Ｗに色補間処理を施す。更に、ｄＲ＝Ｒ−ＦＩｒ、ｄＧ＝Ｙｅ−Ｒ、ｄＢ＝Ｗ−Ｙｅの演算を行い、色信号ｄＲ、ｄＧ、ｄＢを算出することができるから、これにより色空間Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ（又はＲ、Ｇ、Ｂ）を求めて出力し、カラー画像を形成できる。一方、画像成分ＦＩｒにより、モノクロの遠赤外画像を形成できる。
【００４１】
図４（ａ）は、遠赤外光撮影用の撮像素子２ｂで夕暮れ時を撮影した画像であり、人物としての被写体ＨＭ１，ＨＭ２は発熱するので白っぽく写るが、道路や壁面、近年増加している発熱量が少ないＬＥＤ信号機などは明瞭に写らない。一方、図４（ｂ）は、可視光撮影用の撮像素子２ｂで同じ被写体を同じタイミングで撮影した画像である。夕暮れ時であるので全体的に被写体輝度が低く、自発光の信号機ＳＧのランプなどは明瞭に写るが、人物ＨＭ１，ＨＭ２などは明瞭に写らない。
【００４２】
図５は、可視光画像に遠赤外光画像を重ね合わせた場合の合成画像の例を示す図である。図６では、薄暗い夕暮れ時の風景に、白っぽい人物ＨＭ１，ＨＭ２が浮き上がるように表示されるので、運転者は注意すべき被写体を迅速且つ明瞭に識別できる。
【００４３】
図６は、本実施の形態の変形例による撮像素子のフィルタを示す図である。図６の例では、単位フィルタ群において、第１行第１列にＲフィルタが配列され、第２行第１列にＷフィルタが配列され、第１行第２列にＹｅフィルタが配列され、第２行第２列にＩｒフィルタ又はＦＩｒフィルタが配列されている。Ｉｒフィルタは、近赤外帯域を有感度帯域とするものであり、ＦＩｒフィルタと交互に配列されている。これらフィルター部のそれぞれ対応した画素を、それぞれＲ画素、Ｗ画素，Ｙｅ画素及びＩｒ画素又はＦＩｒ画素と呼ぶ。
【００４４】
本変形例では、ｄＲ＝Ｒ−Ｉｒ、ｄＧ＝Ｙｅ−Ｒ、ｄＢ＝Ｗ−Ｙｅの演算を行い、色信号ｄＲ、ｄＧ、ｄＢを算出することができる。それ以外は、上述した実施の形態と同様である。
【００４５】
図７（ａ）は、別な変形例にかかる撮像素子１２’の概略図である。本変形例では、撮像素子１２’が、第１のの撮像素子１２ａ’と第２の撮像素子１２ｂ’を光軸方向に重ねて配置している。より具体的には、１つ目のイメージセンサ部のセンサ面１２ａ’は、可視光を受光するセンサ面であり、その前面（物体側面）には図７（ｂ）に示すように、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｉｒいずれかの複数帯域に感度を持つ，フィルタを採用している。一方、２つ目のイメージセンサ部のセンサ面１２ｂ’は、第１の撮像素子１２a’を透過した遠赤外光を受光するセンサ面であり、図７（ｃ）に示すように、その前面には遠赤外帯域に感度を持つＦＩｒフィルタを採用している。上述したように、センサ面１２ａ’からカラー画像用の信号を取得でき、センサ面１２ｂ’から遠赤外光画像用の信号を取得できる。
【００４６】
このように複数の撮像素子を重ねて配置する構成は、図３や図６のように撮像素子構成がフィルター部で分離した可視光の各色要素の光及び遠赤外光が共通のイメージセンサ部で受光するように構成であるため各画素に対応する受光部で精度良く光を受光するよう製造するのにやや困難を伴うのに比べて、可視光と遠赤外光のセンサ面を別々に構成するため、前述したような製造上の負荷を軽減し、精度良い撮像素子を構成できる、というメリットがある。
【００４７】
図８は、第２の実施の形態にかかる撮像装置１０’を示すブロック図である。撮像装置１０’は、可視光を透過するレンズ１１と、レンズ１１を透過した可視光を受光する第１カラーフィルタ部及びセンサ面（第１イメージセンサ部）を有する第１撮像素子１２Ａと、撮像素子１２Ａと併設され（双方のセンサ面がレンズ１１の結像位置にあり）、レンズ１２を透過した遠赤外光を受光する第２フィルタ及びセンサ面（第２イメージセンサ部）を有する第２撮像素子１２Ｂと、撮像素子１２Ａ、１２Ｂからの信号を受光する画像処理部１２と、外部から制御信号を入力し、撮像素子１２及び画像処理部１３を制御する制御部１４とを有している。尚、一点鎖線で示すように、レンズ１１の物体側に、４−メチルペンテン重合体が８５重量％配合され、飽和吸水率が０．３％以下の素材を用いて形成されたカバー部材ＣＶを設けることもできる。この場合、カバー部材ＣＶと第１撮像素子１２Ａとの間には、可視光を透過する第１撮影レンズを設け、カバー部材ＣＶと第２撮像素子１２Ｂとの間には、遠赤外光を透過する第２撮影レンズを設けることが望ましい。
【００４８】
第１撮像素子１２Ａの第１カラーフィルタ部は、図７（ｂ）に示すものと同様に、その単位フィルタ群において、第１行第１列にＲフィルタが配列され、第２行第１列にＷフィルタが配列され、第１行第２列にＹｅフィルタが配列され、第２行第２列にＩｒフィルタが配列されている。第２撮像素子１２Ｂの第２フィルタ部は、図７（ｃ）に示すものと同様にＦＩｒフィルタのみである。
【００４９】
レンズ１１は、４−メチルペンテン重合体が８５重量％配合され、飽和吸水率が０．３％以下の素材を用いて形成されている。
【００５０】
次に、本実施の形態の撮像装置を用いた画像取得方法を、図９を参照して説明する。まず、レンズ１１を通過した被写体光を、補色フィルタを用いた撮像素子１２Ａのセンサ面に結像させて、１フレームの原画像データを撮像させる。これにより、画像成分Ｙｅ、Ｒ、Ｉｒ、Ｗが得られる（ステップＳ１）。
【００５１】
ここで、撮像素子１２Ａは、Ｙｅ画素により画像成分Ｙｅを撮像し、Ｒ画素により画像成分Ｒを撮像し、Ｉｒ画素により画像成分Ｉｒを撮像し、Ｗ画素により画像成分Ｗを撮像し、色補間処理を行う。
【００５２】
次に、画像成分Ｙｅ，Ｒ，Ｉｒ，Ｗに色補間処理を施す。更に、ｄＲ＝Ｒ−Ｉｒ、ｄＧ＝Ｙｅ−Ｒ、ｄＢ＝Ｗ−Ｙｅの演算を行い色信号ｄＲ、ｄＧ、ｄＢを算出する（色分離処理：ステップＳ２）。
【００５３】
次に、レンズ１１の可視光吸収率による低下分を補うべく、補間ゲイン処理を行う（ステップＳ３）。更に、Ｙ＝０．３ｄＲ＋０．５９ｄＧ＋０．１１ｄＢ、Ｃｂ＝ｄＢ−Ｙ、Ｃｒ＝ｄＲ−Ｙの演算を行い、輝度信号（第１輝度信号）Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを算出し、可視光画像成分の電気信号を得る（ステップＳ４）。このとき、色差信号Ｃｒ、Ｃｂにスムージング処理を行っても良い。ここで，スムージング処理としては、例えば、５×５等の比較的小サイズのローパスフィルタを用いて繰り返し処理し、色差信号Ｃｂ、Ｃｒを多重解像度化するフィルタ処理であるカスケードフィルタ処理を採用してもよい。また、比較的サイズの大きな所定サイズのローパスフィルタを用いたフィルタ処理を採用してもよい。
【００５４】
また、発光する被写体に対してはぼけることなく、エッジ以外の領域を平滑化するエッジ保存フィルタ（画素間の信号レベル差がある基準値より小さい場合いに平滑化し、基準値より大きい部分は平滑化しないフィルタ）処理を採用してもよい。なお、発光していることを検出するのは、赤外成分と可視光成分とを比較することにより推測できる。
【００５５】
このように、色差信号Ｃｂ，Ｃｒにスムージング処理を行うことで、色差信号Ｃｂ、Ｃｒに含まれるノイズ成分がぼかされ、色差信号Ｃｂ、ＣｒのＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００５６】
一方、撮像素子１２Ａと同期して、レンズ１１を通過した被写体光を、撮像素子１２Ｂのセンサ面に結像させて、１フレームの原画像データを撮像させる（ステップＳ５）。これにより、遠赤外成分のみを含む画像成分ＦＩｒの電気信号が得られる。
【００５７】
その後、以下の式に基づいてゲイン設定値を求め、ゲイン設定値を上記画像成分ＦＩｒに掛け合わせて遠赤外光の輝度信号（第２輝度信号）Ｙ’を算出する（ステップＳ６）。本発明者らの検討結果によれば、波長帯域が８〜１４μｍの範囲で、２〜１０％の遠赤外光の減衰が確認されたので、これを補うべくゲイン設定値を、例えば１．１とする。尚、昼間時はゲイン設定値を０とするのが好ましい。
ゲイン設定値＝１／（撮像素子が所定の感度を持つ波長域における透過率T×撮像素子の分光感度）S
【００５８】
次に、撮像素子１２Ａの画像情報から求めた可視光の輝度信号Ｙと、撮像素子１２Ｂの画像情報から求めた遠赤外光の輝度信号Ｙ’とを足し合わせて、合成輝度信号Ｙｃ（＝Ｙ＋Ｙ’）を得る（ステップＳ７）。
【００５９】
次に、Ｃｒｍ＝Ｃｒｓ×Ｙｃ、Ｃｂｍ＝Ｃｂｓ×Ｙｃとして、色差信号Ｃｒｍ、Ｃｂｍを算出し、更にステップＳ２の逆変換を実行することで、輝度信号Ｙｃ、色差信号Ｃｒｍ、Ｃｂｍから色信号ｄＲ´、ｄＧ´、ｄＢ´を算出できるので、これを可視画像として外部の制御装置ＣＯＮＴに出力する。これと並行して、遠赤外光の輝度信号Ｙ’を遠赤外画像として外部の制御装置ＣＯＮＴに出力する（ステップＳ８）。制御装置ＣＯＮＴは、２つの画像を重ね合わせて、１つの画像情報を形成する。このとき、同じ画素座標の信号値を単純に平均化すればよい。得られた画像情報は、モニタＭＴに出力されて画像が表示される。以上で、フローが終了する。尚、以上の画像処理は上述の実施の形態にも適用できる。
【００６０】
本実施の形態によれば、可視光用の撮像素子１２Ａと、遠赤外光用の撮像素子１２Ｂとを略同じ位置に配置することで、各々が撮影した被写体の位置が画面上で重なるので、得られた画像情報を単純に重ね合わせることができる。これにより、夜間撮影でありながら遠赤外情報にカラー情報を盛り込んだ画像を得ることもできる。
【００６１】
図１０は、本実施の形態の変形例にかかる概略図である。本変形例では、上述と同様のレンズ１１と、撮像素子１２Ａ及び撮像素子１２Ｂの間に、分離光学素子であるダイクロイックミラー１６を配置している。ダイクロイックミラー１６は、４−メチルペンテン重合体が８５重量％配合され、飽和吸水率が０．３％以下の素材を用いて形成されており、可視光については反射し、遠赤外光については透過する選択性反射膜１６ａを設けている。よって、レンズ１１を透過した光のうち、可視光については、ダイクロイックミラー１６の選択性反射膜１６ａで反射されて、撮像素子１２Ａに向かい、遠赤外光については、ダイクロイックミラー１６の選択性反射膜１６ａを透過して、撮像素子１２Ｂに向かうようになっている。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。尚、ダイクロイックミラー１６は、上述の素材を用いる代わりに、遠赤外光を透過する素材を用いても良い。
【００６２】
尚、以上の実施の形態において、フィルタ構成は例示であって任意であり、例えば可視光撮影用にＲＧＢのフィルタを用いることもできる。
【００６３】
図１１は、４−メチルペンテン重合体が８５重量％配合され、飽和吸水率が０．３％以下の素材の実施例にかかる、分光透過率を示すグラフである。図１２は、比較例として従来の素材の一例にかかる、分光透過率を示すグラフである。なお、比較例はポリカーボネートであり、赤外透過の測定は、日本分光社製  FTIR フーリエ変換赤外分光光度計  FT/IR-6200を用いて測定した。
【００６４】
図１１に示すように、本実施例は、赤外領域（700nm〜）において、800〜2500nm、好ましくは900-1400nmにおいて、ほぼ90%以上の透過率を実現している事がわかる。本材料が可視光域で９０％以上の高い透過率を有する事は既に公知であるから、本発明のような可視光域から遠赤外領域の広い波長域に亘って高い透過率を持つ事が望まれる撮像装置に本素材を用いる事により前述したような小型で良好な画像を持つ撮像装置を提供する事ができる。
なおこれに対して比較例として挙げている図１２に示すように、ポリカーボネートでは、８００ｎｍ以上で透過率が減少していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば車載カメラやロボット搭載カメラ等に特に有効であるが、用途はそれに限られない。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１０’ 撮像装置
１１ レンズ
１２、１２’ 撮像素子
１２Ａ 撮像素子
１２Ｂ 撮像素子
１２ａ’ センサ面
１２ｂ’ センサ面
１３ 画像処理部
１４ 制御部
１６ ダイクロイックミラー
１６ａ 選択性反射膜
ＭＴ モニタ
ＣＯＮＴ 制御部
ＶＨ 車両
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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