【手続補正書】
【提出日】平成28年11月29日(2016.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して視差を有する２つの画像により被写体までの距離を測定するステレオカメラにおいて、
分光特性が互いに異なる視差を有する２つの画像における各光路の光路長を互いに同じくするとともに各光路を１つの光路に重ね合わせる分光合波手段と、
少なくとも異なる２つの分光特性の輝度を検出する撮像手段と、
重ね合わさった画像を前記撮像手段に結像させる光学部材と、
２つの画像間の視差により被写体までの距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記距離算出手段の前段に前記視差をもった２つの画像間のクロストークを除去するクロストーク除去手段を有していることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項３】
請求項２記載のステレオカメラにおいて、
前記クロストーク除去手段の後段に倍率色収差補正手段を有することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項４】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記光学部材はズーム機能を有することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項５】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記光学部材は車両の車内に設置し、前記分光合波手段は車両の車外に設置することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項６】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記分光合波手段は、被写体からの最初の反射面から、次の反射面までが媒質で充填されていることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項７】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記分光合波手段は、ダイクロイックミラー及びミラーを含んで構成されていることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項８】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記分光合波手段は、ハーフミラー及び分光フィルタを含んで構成されていることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項９】
請求項７記載のステレオカメラにおいて、
前記ダイクロイックミラーの光学面又は前記ミラーの反射面が前記光学部材の画角中央の光線とのなす角度が４５度より大きく設定されるように、前記ダイクロイックミラー又は前記ミラーを設置していることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１０】
請求項８記載のステレオカメラにおいて、
前記ハーフミラーの光学面又は前記分光フィルタの光学面が前記光学部材の画角中央の光線とのなす角度が４５度より大きく設定されるように、前記ハーフミラー又は前記分光フィルタを設置していることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
前記分光合波手段と前記光学部材との間に、前記光学部材に入射する光線の量を規制する光学絞りを配置することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１２】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記分光合波手段は、クロスプリズムを含んで構成されていることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１３】
請求項２記載のステレオカメラにおいて、
前記クロストーク除去手段は、画面上の位置によってクロストークをキャンセルする量を変化させることを特徴するステレオカメラ。
【請求項１４】
請求項１２記載のステレオカメラにおいて、
前記クロスプリズムにおける対向する側面に三角柱プリズム又は四辺柱プリズム又はミラーを設けることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
被写体から撮像手段までの間に赤外線カットフィルタを設けることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
被写体から撮像素子までの間に減光フィルタを設けることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
前記光学部材の光学面において前記撮像手段の撮像面に結像する光が入射する範囲にアライメントマーカーを設けることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１８】
請求項１７記載のステレオカメラにおいて、
前記アライメントマーカーは、曲率を有する面を備える透明部材であり、前記曲率を有する面によって焦点を前記撮像手段の撮像面上に結ぶことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
前記撮像手段とは前記視差を有する２つの画像を重ね合わせる手段を挟んで対峙するように、別の撮像手段を設けることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２０】
請求項１９記載のステレオカメラにおいて、
移動体のウインドシールド上に特定波長の光を投光する光投光手段と、前記撮像手段とは前記視差を有する２つの画像を重ね合わせる手段を挟んで対峙するように設けられた光検出手段と、前記光検出手段に特定波長の光のみを透過させるフィルタとを有し、前記ウインドシールドからの反射光の光量に基づき前記ウインドシールドに付着する雨滴を検出することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
前記視差をもった２つの画像の内の少なくとも一つに対して、座標変換処理を行う座標変換手段を有することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２２】
請求項２〜２１のいずれかに記載のステレオカメラにおいて、
前記視差をもった２つの画像のブロックマッチング演算の中に、ブロック内の平均値を減算する距離算出手段を有することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２３】
請求項１記載のステレオカメラにおいて、
前記撮像手段の情報より、各画素の分光状態を補間する分光状態補間処理手段を有することを特徴とするステレオカメラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
分光特性が互いに異なる視差を有する２つの画像における各光路の光路長を互いに同じくするとともに各光路を１つの光路に重ね合わせる分光合波手段と、少なくとも異なる２つの分光特性の輝度を検出する撮像手段と、重ね合わさった画像を撮像手段に結像させる光学部材と、２つの画像間の視差により被写体までの距離を算出する距離算出手段とを有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、分光特性の違いを用いて得られた視差を有する２つの画像の光路において、分光合波手段によって、光路長が互いに同じになって１つの光路に重ね合わさっている。分光合波手段として、例えばクロスプリズムを用いて、分光特性の異なる２つの画像の光を、対向する入射方向からクロスプリズムに入射させて１つの光路に重ね合わせて出射する。２つの画像の光路において、光路長に差がないため、光学部材を介して結像する２つの画像は、撮像手段の隣接する受光素子に受光される。このため、撮像手段の受光面上での左右の画像どうしの位置関係は略変わらない。この結果、測距演算を行う前に行うピクセルマッチング処理において、左右の画像のマッチングを精度良く行うことができる。これにより、高精度な測距演算結果が得られる。
（態様２）
（態様１）において、距離算出手段の前段に視差をもった２つの画像間のクロストークを除去するクロストーク除去手段を有している。これによれば、上記実施形態について説明したように、クロストークのない真の分光成分の画像を得ることができる。
（態様３）
（態様２）において、クロストーク除去手段の後段に倍率色収差補正手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、座標変換・倍率色収差補正処理部７０３の前段で行うと、座標変換で非連続点が必要となってしまうため、実装が困難となるから、クロストーク除去手段の後段に倍率色収差補正手段を置くほうがよい。
（態様４）
（態様１）において、光学部材はズーム機能を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、両眼の画像に全く同じ変化が反映される。これにより、右眼用と左眼用の２つの異なる光学特性を持つことによって生じる光軸や画像サイズ、フォーカスずれを抑制することが可能で自然な立体画像を取得することができる。
（態様５）
（態様１）において、光学部材は車両の車内に設置し、分光合波手段は車両の車外に設置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、車両のフロントガラスの歪みや厚みムラ、曲率などが左右の対応する部分で異なり、左右の画像のマッチングが取れなくなる場合がある。これをキャンセルするためには、車内に撮像素子やレンズ部のみを設置し、ガラスよりも外側にクロスプリズムを設置すると良い。これにより、左右の画像共に同じフロントガラスの部分を通ることになり、同じようにフロントガラスの影響を受けるため、左右の画像はフロントガラスの具合によらず常にマッチングが可能となる。
（態様６）
（態様１）において、分光合波手段は、被写体からの最初の反射面から、次の反射面までが媒質で充填されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、距離が長い被写体に近いミラー面から次のミラー面までが高屈折率の媒質で充填されていることにより小型化が図れる。
（態様７）
（態様１）において、分光合波手段は、ダイクロイックミラー及びミラーを含んで構成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、簡易な構成で、左右の光路長は略同一とすることができ、通常のカメラと同様に視差を得ることができる。
（態様８）
（態様１）において、分光合波手段は、ハーフミラー及び分光フィルタを含んで構成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、簡易な構成で、左右の光路長は略同一とすることができ、通常のカメラと同様に視差を得ることができる。
（態様９）
（態様７）において、ダイクロイックミラーの光学面又はミラーの反射面が光学部材の画角中央の光線とのなす角度が４５度より大きく設定されるように、ダイクロイックミラー又はミラーを設置している。これによれば、上記実施形態について説明したように、画角中央の光線との、ダイクロイックミラー及びミラー面のなす角度を４５度より大きく設定することで、プリズムの大きさを小さくすることができる。
（態様１０）
（態様８）において、ハーフミラーの光学面又は分光フィルタの光学面が光学部材の画角中央の光線とのなす角度が４５度より大きく設定されるように、ハーフミラー又は分光フィルタを設置している。画角中央の光線との、ハーフミラー及びミラー面のなす角度を４５度より大きく設定することで、プリズムの大きさを小さくすることができる。
（態様１１）
（態様１）〜（態様１０）のいずれかにおいて、分光合波手段と光学部材との間に、光学部材に入射する光線の量を規制する光学絞りを配置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ダイクロイックミラー膜２３１又はミラー面２３２、２３３、２３４が設置されているプリズムに入射するとき既に画角に応じて光線が広がりを有している。このため、光線の広がりに応じてプリズムの大きさを設定する必要があるが、光学絞り２３５をプリズム側寄りに設置することでプリズムが大きくなることを抑制できる。
（態様１２）
（態様１）において、分光合波手段は、クロスプリズムを含んで構成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、分光選択型のクロスプリズムを用いて波長特性が異なる視差画像を取り込む。よって、耐環境性に富み、かつ低コスト化が図れる。
（態様１３）
（態様２）において、クロストーク除去手段は、画面上の位置によってクロストークをキャンセルする量を変化させる。これによれば、上記実施形態について説明したように、クロストークのない真の分光成分の画像を得ることができる。
（態様１４）
（態様１２）において、クロスプリズムにおける対向する側面に三角柱プリズム又は四辺柱プリズム又はミラーを設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、三角柱プリズム又は四辺柱プリズムによって小型でかつ広範囲の視野を確保することができる。ミラーの場合は安価に構成することができる。
（態様１５）
（態様１）〜（態様１４）のいずれかにおいて、被写体から撮像手段までの間に赤外線カットフィルタを設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、左右の画像間のクロストークを低減することができる。
（態様１６）
（態様１）〜（態様１５）のいずれかにおいて、被写体から撮像素子までの間に減光フィルタを設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、ＰＢＳ膜に伴う左右の画像の透過光量を調整することにより、左右の画像間のクロストークを低減することができる。
（態様１７）
（態様１）〜（態様１７）のいずれかにおいて、光学部材の光学面において撮像手段の撮像面に結像する光が入射する範囲にアライメントマーカーを設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造時、使用中何らかの環境変化や経時変化のときにも簡単にキャリブレーションを行うことができる。
（態様１８）
（態様１７）において、アライメントマーカーは、曲率を有する面を備える透明部材であり、曲率を有する面によって焦点を撮像手段の撮像面上に結ぶ。これによれば、上記実施形態について説明したように、本来の測距に影響することなく、キャリブレーションを行うことができる。
（態様１９）
（態様１）〜（態様１８）のいずれかにおいて、撮像手段とは視差を有する２つの画像を重ね合わせる手段を挟んで対峙するように、別の撮像手段を設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、単体として多様な使用が可能となり、トータルとして安価なステレオカメラを提供できる。
（態様２０）
（態様１９）において、移動体のウインドシールド上に特定波長の光を投光する光投光手段と、撮像手段とは視差を有する２つの画像を重ね合わせる手段を挟んで対峙するように設けられた光検出手段と、光検出手段に特定波長の光のみを透過させるフィルタとを有し、ウインドシールドからの反射光の光量に基づきウインドシールドに付着する雨滴を検出する。これによれば、上記実施形態について説明したように、分光を利用して雨滴センサ機能を付加することができる。
（態様２１）
（態様１）〜（態様２０）のいずれかにおいて、視差をもった２つの画像の内の少なくとも一つに対して、座標変換処理を行う座標変換手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、光学系の歪みを補正して距離測定の高い性能とすることができる。
（態様２２）
（態様２）〜（態様２１）のいずれかにおいて、視差をもった２つの画像のブロックマッチング演算の中に、ブロック内の平均値を減算する距離算出手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、左右の画像における分光による差の分をオフセットすることでキャンセルできる。
（態様２３）
（態様１）において、撮像手段の情報より、各画素の分光状態を補間する分光状態補間処理手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、全ピクセルに対して、対応する赤色画素と青色画素を有する画像を出力することができる。