(57)【要約】【課題】従来の車載用カメラ装置は、可視光、赤外光の両者を透過する安価なレンズ材料がなかったため、昼夜別々のレンズ装置が必要であり、そのため、昼夜別々のカメラ装置が必要であった。【解決手段】有機材料に微粒子化された無機材料を混入させることにより、可視光、赤外光の両者を透過するようにしたレンズ材料を用いたレンズ１と、挿抜可能に設けた赤外光透過フィルタ４とにより、昼夜兼用のカメラ装置を実現するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光および赤外光を透過するレンズと、
前記レンズを通過した光を受光する受光素子と、
前記レンズの前面もしくは後面に挿抜可能に設けた赤外光透過フィルタとを備えたカメラ装置。
【請求項２】
前記レンズが、有機材料に微粒化した無機材料を加えたレンズ材料により構成されたことを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
有機材料に微粒化した無機材料を加えたレンズ材料により構成され、表面に赤外光を透過する薄膜コートを設けたレンズと、
前記レンズを通過した光を受光する受光素子とを備えたカメラ装置。
【請求項４】
前記無機材料は１００ｎｍ以下の粒径の材料によって構成されたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記有機材料がシクロオレフィンポリマーであり、前記無機材料がフッ化カルシウムもしくは臭化カリウムであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光域や赤外光域を撮像できるカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全・安心に対する要求の高まりとともに、車に対する要求も従来のパッシブセイフティ（衝突安全）より、アクティブセイフティ（予防安全）へと移ってきており、それに伴い、アクティブセイフティ市場は急速な拡大が見込まれている。アクティブセイフティは車周辺や運転者を検知することで、運転支援を行うもので、周辺障害物のセンシングが重要なポイントとなる。
【０００３】
例えば、カメラやレーダなどのセンサやコンピュータで障害物までの距離や位置を計算し、衝突の可能性が高ければ、運転者に危険が迫っていることを音や表示で警告するとともに、ブレーキの油圧を高めることでブレーキを効きやすくしたり、また、衝突の危険が高まれば、自動的に車を停止させる等事故の発生を未然に防止する。
【０００４】
通常、この障害物の検知は、レーダや車載カメラにより行うことが多いが、雨天時の検知の信頼性を考慮すると、カメラによることが多い。しかしながら、カメラによる検知の場合、昼間は可視光を感知するカメラが必要であり、夜間は人体や物体が放射する熱線像を捉えるための長波長の赤外光を感知するカメラが必要であるため、昼用と夜用に、それぞれ別々のカメラが必要であった。
【０００５】
この問題を解決するために、レンズと撮像素子との間に、赤外光カットフィルタを挿抜可能に配置することにより、１台のカメラで昼用と夜用に兼用で使用できるようにしたカメラが特許文献１に開示されている。
【０００６】
図７に上記従来のカメラの赤外光カットフィルタ部の構成図を示す。図７において、１１は赤外光カットフィルタ、１２は赤外光カットフィルタ１１を保持するフィルタホルダ、１３はフィルタホルダ１２を駆動するプランジャである。
【０００７】
以上の構成により、赤外光カットフィルタ１１をレンズと撮像素子との間に挿抜することにより、一応、昼夜兼用のカメラは可能である。しかし、夜間は、赤外光以外の光も透過するため、それがノイズの原因になっている。
【０００８】
また、カメラを構成するレンズ材料は、ガラス材料のような可視光用は波長２μｍまでしか透過しないため、夜間用のレンズ材料として、ゲルマニウム結晶やカルコゲンなどの赤外光透過材料を用いる。
【０００９】
ゲルマニウム及びカルコゲン材料は図８、図９に示すように、赤外光は透過させるが、波長０．３５〜０．８μｍの可視光は透過しない。しかし、赤外光透過材料として広く用いられるゲルマニウム結晶は、切削加工での製作であり、硬脆材料であるため、加工、組み立て時の欠け、脱落などを生じやすく高価なレンズになっている。
【００１０】
以上のように、可視光および赤外光をともに透過し、しかも加工性に優れたレンズ材料の実現は困難であったため、昼夜別々のカメラ装置を使用しなければならないのが実態であった。
【特許文献１】実開平２−８８８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
通常、車載用カメラは上述したように昼夜別々のカメラ装置を使用し、赤外光用には高価なレンズ材料を使用している。
【００１２】
また、人体からの輻射線は２〜８０μｍでそのピークが１０μｍ付近であることから、受光素子には広い範囲の光線が到達しノイズの原因となっている。
【００１３】
本発明は上記を鑑み、安価で高性能な昼夜兼用のカメラ装置や赤外光用カメラ装置を提供できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明のカメラ装置は、可視光および赤外光を透過するレンズと、前記レンズを通過した光を受光する受光素子と、前記レンズの前面もしくは後面に挿抜可能に設けた赤外光透過フィルタとを備えたものである。
【００１５】
また、前記レンズが、有機材料に微粒化した無機材料を加えたレンズ材料により構成されたことを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明のカメラ装置は、有機材料に微粒化した無機材料を加えたレンズ材料により構成され、表面に赤外光を透過する薄膜を設けたレンズと、前記レンズを通過した光を受光する受光素子とを備えたものである。
【００１７】
また、前記無機材料は１００ｎｍ以下の粒径の材料によって構成されたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記有機材料がシクロオレフィンポリマーであり、前記無機材料がフッ化カルシウムもしくは臭化カリウムであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による車載カメラ装置によれば、可視光（波長０．３５〜０．８μｍ）および赤外光（３〜５，８〜１２μｍ）がレンズを透過するため、それぞれの専用レンズを必要することなく、フィルタの切り替えで昼夜の兼用ができるとともに、ノイズが少ない、高画質な映像を実現できる。又、レンズ材料として、有機材料に無機材料を加えることで、成形材料の光学特性の高性能化を図れ、安価なレンズ装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるカメラ装置の略断面を示す。
【００２２】
図１において、１はレンズ、２はレンズ１の被写体側に設けられた窓、３はレンズ１によって結像された被写体像を感知する受光素子、４は窓２の被写体側に挿抜可能に設けられた赤外光透過フィルタ、５は赤外光透過フィルタ４を保持するフィルタホルダ、６はフィルタホルダ５を回動させるように駆動する駆動部である。
【００２３】
昼間の可視光用カメラ装置として使用するときは、赤外光透過フィルタ４を光軸上から抜き取ることにより、外部の映像を可視光にて捉え、レンズ１を通して受光素子３において結像させる。また、夜、赤外光用カメラ装置として使用するときは、赤外光透過フィルタ４を光軸上に挿入することにより、人体より放射される赤外光の分布のピークである波長８〜１０μｍ以外の光をカットして、ノイズの少ない熱線画像をつくることができる。
【００２４】
次にレンズ材料について、分光特性図を用いて説明する。
【００２５】
図２に、有機材料ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー、商品名はＺｅｏｎｅｘ（登録商標）４８０）の可視光域での分光特性を、図３に赤外光域での分光特性を示す。有機材料ＣＯＰは可視光、赤外光ともに透過する。
【００２６】
図４に、無機材料ＣａＦ2（フッ化カルシウム）、ＫＢｒ（臭化カリウム）の分光特性を示す。いずれも１０μｍ、あるいはそれ以上の波長域で高透過性を示している。この無機物を光の波長より充分小さな粒子径、例えば、１００ｎｍ以下にして有機物に混ぜると、無機物の持つ光学的特性が有機物に転化される。
【００２７】
図５、図６に、前記ＣＯＰに粒径１００ｎｍ以下にした無機物ＣａＦ2を添加した際の分光透過率の変化を表す。ＣａＦ2の混合率（重量％）が増えれば、透過率が上昇していることが確認される。ＣａＦ2の代わりにＫＢｒを添加した場合も、ほぼ同様の分光透過率が得られる。
【００２８】
つまり、微粒化した無機材料を有機材料ＣＯＰに加えることにより、可視光から遠赤外光まで、より透過性を向上させたレンズが実現でき、又、成形加工も容易になる。こうして昼間の可視光用のレンズと夜間の赤外光用レンズの共用化が実現し、従来のゲルマニウム結晶と比較し、安価な昼夜兼用のカメラ装置が提供できるようになる。
【００２９】
本実施の形態では、車載用として説明したが、侵入者や歩行者の監視に使用されるセキュリティ分野においても同様な効果を提供できる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、赤外光透過フィルタを窓２の前面に挿抜可能に設けたが、これを、レンズ１の前面もしくは後面に挿抜可能に設けるようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態では、赤外光透過フィルタを挿抜可能にしたが、これを、挿入した状態に固定すれば、安価で、高性能な赤外光用カメラ装置が実現できる。この場合、赤外光透過フィルタとしては、別に設ける代わりに、レンズ１もしくは窓２の表面に赤外光を透過する薄膜コートを設けるようにしてもよい。
【００３２】
また、有機材料に微粒化された無機材料を混入させることにより、可視光域から遠赤外光域まで透過する易成形レンズ材料が得られるが、赤外光域のみに注目しても、従来よりも透過性に優れた安価なレンズであるため、これを赤外光専用として用いても有効である。この場合、上記レンズの表面に赤外光以外の光を反射する薄膜コートを設けることにより、安価でノイズの少ない赤外光用レンズ装置を提供することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、無機材料としてＣａＦ2やＫＢｒを使用しているが、これに限らず、ＢａＦ2（フッ化バリウム）やＮａＣｌ（塩化ナトリウム）等でも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のカメラ装置は、昼夜兼用での使用が可能であり、車載用だけでなく、監視用、セキュリティ用、工場品質管理用等さまざまな分野に活用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるカメラ装置の略断面図
【図２】ＣＯＰの可視光域での光透過率を示すグラフ
【図３】ＣＯＰの赤外光域での光透過率を示すグラフ
【図４】無機材料の光透過率を示すグラフ
【図５】本発明の実施の形態１におけるカメラ装置のレンズ材料がＣＯＰにＣａＦ2を加えたものであるときの光透過率を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態１におけるカメラ装置のレンズ材料がＣＯＰにＣａＦ2を加えたものであるときの光透過率を示すグラフ
【図７】従来のカメラの赤外光カットフィルタ部の構成図
【図８】ゲルマニウムの光透過率を示すグラフ
【図９】カルコゲンの光透過率を示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
１  レンズ
２  窓
３  受光素子
４  赤外光透過フィルタ
５  フィルタホルダ
６  駆動部
【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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