JP2023005116A - カメラシステム用ミラーおよびカメラシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】画質のばらつきを抑制するカメラシステム用ミラーおよびカメラシステムを提供する。【解決手段】カメラシステム用ミラー100は、基板101、ミラー層102、蛍光層103および励起窓層104を有する。基板101は、赤外線カメラの対物レンズに対向する位置に設けられ、可視光および赤外光を透過する。ミラー層102は、赤外線カメラと対向する側における基板101の主面に設けられ、可視光を反射し、且つ、赤外光を透過する。蛍光層103は、ミラー層102の表面の少なくとも一部に設けられ、所定の励起光を受けることにより少なくとも赤外光を発する。励起窓層104は、蛍光層103を覆うように設けられ、励起光を透過し、且つ、少なくとも赤外光を反射する。【選択図】図2
Description
本発明はカメラシステム用ミラーおよびカメラシステムに関する。
ミラーの背後に赤外線カメラが内蔵されているカメラシステムが開発されている。
例えば、特許文献1において、車室内撮像装置に関する技術が開示されている。室内撮像装置は、車両に対するルームミラーのミラー面の角度を検出し、該角度センサの検出結果に基づいて車室内における搭乗者の頭部の位置を推定する。そして、室内撮像装置は、推定結果に基づいて、搭乗者の頭部がカメラの光軸上に配置されるようミラー面に対するカメラの撮像方向を変更する。
また例えば特許文献2において、赤外線カメラ、赤外線発光装置およびシャッター同期発光駆動装置を、コールドミラーの裏面側においてミラーケース内に配設したカメラ内蔵ミラー装置に関する技術が開示されている。カメラ内蔵ミラー装置において、赤外線発光装置は、シャッター同期発光駆動装置により赤外線カメラのシャッター動作と同期して間欠発光動作を行う。
しかしながら、上述の技術において光源として使用される赤外線発光素子は、環境温度の変化による影響を受けることにより発する光の波長が変化しやすい。そのため赤外線カメラが撮像する画像の画質が不安定になる虞がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、画質のばらつきを抑制するカメラシステム用ミラーおよびカメラシステムを提供するものである。
本発明にかかるカメラシステム用ミラーは、基板、ミラー層、蛍光層および励起窓層を有する。基板は、赤外線カメラの対物レンズに対向する位置に設けられ、可視光および赤外光を透過する。ミラー層は、基板の前記赤外線カメラと対向する側である主面側に設けられ、基板可視光を反射し、且つ、赤外光を透過する。蛍光層は、ミラー層の表面の少なくとも一部に設けられ、所定の励起光を受けることにより少なくとも赤外光を発する。励起窓層は、蛍光層を覆うように設けられ、前記励起光を透過し、且つ、少なくとも前記赤外光を反射する。
本発明によれば、画質のばらつきを抑制するカメラシステム用ミラーおよびカメラシステムを提供することができる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
<実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態にかかるカメラシステムを搭載した移動体の図である。図1には、移動体の一実施態様としての自動車90が示されている。自動車90は、カメラシステム10およびECU80(Electronic Control Unit)を有している。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態にかかるカメラシステムを搭載した移動体の図である。図1には、移動体の一実施態様としての自動車90が示されている。自動車90は、カメラシステム10およびECU80(Electronic Control Unit)を有している。
カメラシステム10は、自動車90のウィンドシールドの室内側に設けられており、インナーミラーとしての機能を担っている。インナーミラーは、バックミラーまたは後写鏡とも称され得る。
また、カメラシステム10は、設置された位置から自動車90の室内を撮像する。より具体的には、カメラシステム10は、所定の波長を有する赤外光を発する発光部が室内を照明し、赤外線カメラが室内を撮像する。
さらに、カメラシステム10は、ECU80と通信可能に接続し、ECU80と連携することにより所定の機能を実現し得る。例えばカメラシステム10は、ECU80から撮像を指示する信号を受けると、受けた信号に応じて室内を撮像し、撮像することにより生成した画像データをECU80に供給する。
ECU80は、自動車90に設けられた制御装置であって、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置を含む電子回路基板を有する。ECU80は、カメラシステム10と通信可能に接続し、カメラシステム10に対して所定の指示をする信号を供給する。またECU80は、カメラシステム10が撮影した画像にかかる画像データを取得する。すなわちECU80はカメラシステム10を操作し得る。
またECU80は、自動車90が有する他の機器と通信可能に接続していてもよい。例えばECU80はディスプレイ装置に接続し、カメラシステム10から受け取った画像データをディスプレイ装置に供給してもよい。ECU80は、無線通信機能を有していてもよい。この場合、ECU80は、無線通信機能により外部の機器と連携してカメラシステム10を操作してもよい。なお、上述したカメラシステム10とECU80とを併せてカメラシステム10と称してもよい。
次に、図2を参照してカメラシステム10について説明する。図2は、実施の形態にかかるカメラシステムの断面図である。図2には、図1に示した断面II-IIが示されている。カメラシステム10は主な構成として、カメラシステム用ミラー100、エンクロージャ110、赤外線カメラ120および光源ブロック130を有している。
カメラシステム用ミラー100は、板状の部材であって、エンクロージャ110の開口部111を閉塞するようにエンクロージャ110に嵌合する。またカメラシステム用ミラー100は、赤外線カメラ120および発光部131に対向する位置に設けられる。カメラシステム用ミラー100は、エンクロージャ110に収容される発光部131が発する励起光を受けて、外部へ赤外光を発する。またカメラシステム用ミラー100は、所定の領域において赤外光を透過する。カメラシステム用ミラー100が赤外光を透過することにより、エンクロージャ110に収容される赤外線カメラ120は、外部の画像を撮像できる。カメラシステム用ミラー100は主な構成として、基板101、ミラー層102、蛍光層103および励起窓層104を有する。
基板101は、赤外線カメラ120に対向する位置に設けられる。基板101は、透明な板状の構造体であって、少なくとも可視光および赤外光を透過する。基板101は、例えば透明なガラス、アクリルまたはポリカーボネートにより構成され得る。
ミラー層102は、赤外線カメラ120と対向する側における基板101の主面に設けられ、可視光を反射し、且つ、赤外光を透過する。換言すると、ミラー層102は、基板101の赤外線カメラ120と対向する側である主面側に設けられ、可視光を反射し、且つ、赤外光を透過する。つまり、ミラー層102は、いわゆるコールドミラーを採用することができる。
ミラー層102は、カメラシステム用ミラー100において赤外線カメラ120と対向する側の主面に設けられ、可視光を反射し、且つ、赤外光を透過する。
蛍光層103は、ミラー層102の表面の少なくとも一部に設けられ、所定の励起光を受けることにより少なくとも赤外光を発する。所定の励起光は、発光部131が発する光であって、例えば400nm帯の波長を有する。
蛍光層103は、例えばミラー層102の表面に対して蛍光体をスパッタリングにより成膜することにより構成され得る。また蛍光層103は、例えば透光性を有するフィルム基材に、蛍光体を添加することにより構成されてもよい。蛍光体の主原料としては、希土類元素が採用され得る。より具体的には、希土類元素の中でも、Sm(サマリウム)が選択され得る。すなわち、蛍光層103は、サマリウムドープガラス(Sm2O3-Sb2O3-B2O3-Bi2O3)を構成として含むことが好ましい。
蛍光層103は、400nm帯の励起光を受けると、赤外域の波長帯を有する蛍光を示す。なお、蛍光層103が示す蛍光は、940nm帯が好ましい。940nm帯は太陽光の減衰率が比較的に高い。そのため、赤外線カメラ120の照明光として940nm帯を用いることにより、カメラシステム10は太陽光の影響を受け難くなる。
なお、希土類元素が示す蛍光は、内殻である4f軌道における不対電子の遷移に起因する。そのため蛍光層103の蛍光は、LED(light-emitting diode)による発光と比較して、環境温度の影響を受け難い。よって、蛍光層103を含むカメラシステム用ミラー100を用いることにより、カメラシステム10は、環境温度の変化による赤外光の波長シフトを抑えることができる。
なお、蛍光層103は400nm帯の励起光を受けた場合に、上述の940nm帯の蛍光に加えて、可視光領域の波長帯の蛍光も示す。例えば上述のサマリウムドープガラスは、400nm帯の励起光を受けると、橙色の可視光も放出するという特性を有している。ただし、蛍光層103はミラー層102の表面に設けられている。そのため、蛍光層103が放出する可視光がカメラシステム10の外部に漏れ出ることはない。
励起窓層104は、蛍光層103を覆うように設けられ、励起光を透過し、且つ、少なくとも赤外光を反射する。より具体的には、励起窓層104は、400nm帯の波長を有する光を透過し、400nm帯よりも比較的に長い波長の光を反射するのが好ましい。すなわち、励起窓層104は、ローパスフィルタであることが好ましい。これにより、励起窓層104は、蛍光層103が示す蛍光に含まれる可視光および赤外光を反射して、カメラシステム10の内部に放出されることを防ぐ。励起窓層104は、例えば蛍光層103の表面に誘電体多層膜を蒸着することにより構成することができる。
なお、上述の蛍光層103および励起窓層104は、開口領域105を有している。開口領域105は、カメラシステム用ミラー100において蛍光層103および励起窓層104が設けられていない領域である。開口領域105は、赤外線カメラ120の撮像範囲に対応する範囲に設けられる。
図2において、赤外線カメラ120とカメラシステム用ミラー100とが対向する領域に、開口領域105が示されている。開口領域105は蛍光層103および励起窓層104が設けられていない領域である。すなわちカメラシステム用ミラー100は開口領域105において可視光を反射するとともに、赤外光を透過する。図2において、赤外線カメラ120からカメラシステム10の外部に放射状に拡がって示されている点線は、赤外線カメラ120の撮像範囲W120を示している。開口領域105は、撮像範囲W120に対応し、撮像範囲W120に蛍光層103と励起窓層104とが重ならないように構成されている。
図3を参照して、開口領域105についてさらに説明する。図3は、カメラシステム用ミラーを車室内側から見た図である。図3は、図2に示す矢視IIIからカメラシステム10を観察した図である。図3において、カメラシステム用ミラー100はエンクロージャ110に覆われている。カメラシステム用ミラー100の中心部には、赤外線カメラ120が二点鎖線により示されている。赤外線カメラ120は、カメラシステム用ミラー100の背後に設けられている。
赤外線カメラ120を囲むように示されているハッチングされていない領域は、開口領域105である。この領域には、基板101とミラー層102は設けられている一方、蛍光層103および励起窓層104が設けられていない。開口領域105を囲むように示されている破線のみによりハッチングされた領域は、励起窓層104が設けられている領域である。この領域は蛍光層103が設けられていない。
破線のみによりハッチングを囲むように示されている、破線と実線とが交差するハッチング領域は、励起窓層104と蛍光層103とが設けられている領域である。図2と併せて観察するとわかるように、励起窓層104は蛍光層103を覆うように構成されている。このような構成により、カメラシステム用ミラー100は、開口領域105を介して、赤外線カメラ120の撮像範囲に、外部から赤外光を好適に入射させる一方、他の光線が赤外線カメラ120に迷光として漏れ入ることを防いている。
図2に戻りカメラシステム10の構成について説明を続ける。エンクロージャ110は、例えば可視光や赤外光を透過させない樹脂材料を成形することにより形成される筐体であって、開口部111と凹部112とを有する。凹部112は、赤外線カメラ120と発光部131とを収容する。またエンクロージャ110は、開口部111においてカメラシステム用ミラー100を嵌合する。エンクロージャ110とカメラシステム用ミラー100とが嵌合することにより、カメラシステム10は、凹部112に収容する赤外線カメラ120に、所望の光線以外の漏れ光が入射することを防いでいる。エンクロージャ110は、上述の樹脂に代えて、アルミニウムなどの金属により構成されてもよい。
赤外線カメラ120は、アレイ状に配列され、所定の赤外光を検出する赤外線センサを有する撮像装置である。赤外線カメラ120は、対物レンズがカメラシステム用ミラー100に対向し、カメラシステム用ミラー100の開口領域105を介してカメラシステム10の外部の画像を撮像する。
なお、本実施の形態における赤外線カメラ120は、カメラシステム用ミラー100の中央部に対向するように設けられているが、赤外線カメラ120が配置される位置はカメラシステム用ミラー100の中央部に限られない。赤外線カメラ120はカメラシステム用ミラー100の端部に近い領域に配置されてもよい。また赤外線カメラ120は、光軸がカメラシステム用ミラー100と直交している必要はなく、光軸がカメラシステム用ミラー100と所定の角度を有していてもよい。
カメラシステム10は、エンクロージャ110内に、赤外線カメラ120を2つ以上有していてもよい。その場合、カメラシステム用ミラー100は、それぞれの赤外線カメラ120に対応するように複数の開口領域105を有してもよい。
赤外線カメラ120は、撮像範囲を変更可能に可動するものであってもよい。例えば赤外線カメラ120は、パン、ズームまたはチルトが可能であってもよい。その場合、カメラシステム用ミラー100は、変動する赤外線カメラ120の撮像範囲に対応した開口領域105を有する。
光源ブロック130は、発光部131を含む回路基板である。光源ブロック130は発光部131が実装されており、発光部131が発する光がカメラシステム用ミラー100を照射するように構成されている。
発光部131は、励起光を発するLEDである。上述のように発光部131が発する励起光の波長は、400nm帯が好ましい。発光部131は、赤外線カメラ120の近傍に設けられ、カメラシステム用ミラー100の蛍光層103を照射する。このような構成により、カメラシステム10は、励起光に起因する蛍光を反射する物体を好適に撮像できる。
次に、図4を参照して、カメラシステム10における光線の状態を説明する。図4は、カメラシステム10における光線の状態を示す断面図である。図4は第1励起光L11、第1蛍光L21、第2蛍光L22、第3蛍光L31、可視光L41および戻り光L51がそれぞれ示されている。
440nm帯の波長を有する第1励起光L11は、発光部131から発せられ、励起窓層104を透過して蛍光層103に到達する。蛍光層103において、第1励起光L11は蛍光体に吸収される。蛍光体は、第1励起光L11を受けると、第1蛍光L21、第2蛍光L22および第3蛍光L31をそれぞれ放出する。
第1蛍光L21は、940nm帯の波長を有する赤外光である。第1蛍光L21は、蛍光層103から放出されると、ミラー層102および基板101を透過して、カメラシステム10の外部に放射される。カメラシステム10はこのような原理により、励起光を赤外光に変換し、変換した赤外光を赤外線カメラ120の撮像範囲に放射する。
第2蛍光L22は、第1蛍光と同じく940nm帯の波長を有する赤外光である。第2蛍光L22は、蛍光層103の蛍光体から放出されると、励起窓層104の方向に向かって進む。励起窓層104は、赤外光を反射する特性を有している。そのため、第2蛍光L22は、励起窓層104に到達すると、蛍光層103と励起窓層104との境界面で反射する。反射した第2蛍光L22は、方向を転換して、ミラー層102および基板101を透過して、カメラシステム10の外部に放射される。このように、励起窓層104に向かって放出された第2蛍光L22が励起窓層104により反射してカメラシステム10の外部に放射されることにより、カメラシステム10は照明光としての赤外光の光量を向上させることができる。
第3蛍光L31は、蛍光体から発せられる可視光である。第3蛍光L31は、蛍光体から放出されてミラー層102に到達すると、可視光を反射するミラー層102により反射される。そのため、第3蛍光L31は、向きを変えて励起窓層104に向かって進む。そして第3蛍光L31は、励起窓層104に到達すると、励起窓層104により反射される。
可視光L41は、カメラシステム10の外部からカメラシステム用ミラー100に到達する。可視光L41は基板101を透過してミラー層102に到達すると、ミラー層102により反射される。そのため、可視光L41はカメラシステム10の内部に影響を及ぼすことがない。また可視光L41が反射することにより、カメラシステム10はインナーミラーとしての役割を果たすことができる。なお、カメラシステム用ミラー100は、基板101の可視光透過率を所定の特定に設定することにより、好適な防眩機能を実現できる。
戻り光L51は、940nm帯の赤外光であって、蛍光層103からカメラシステム10の外部に放出された後に、任意の物体に反射して戻ってきた戻り光である。戻り光L51は、基板101およびミラー層102を透過して、赤外線カメラ120に到達する。このようにカメラシステム10に戻り光が到達することにより、カメラシステム10は、自動車90の室内の画像を撮像できる。
以上、実施の形態について説明したが、実施の形態にかかるカメラシステム用ミラー100ないしカメラシステム10は上述の構成に限られない。例えば赤外線カメラ120は940nm帯のみを透過するバンドパスフィルタを有してもよい。
また本実施の形態にかかるカメラシステム10は、自動車の車内を撮像するものとして示したが、これに限られない。カメラシステム10は、船舶、航空機、ロケット、宇宙船、潜水艦など、種々の移動体に用いられても良い。また、本実施形態にかかるカメラシステム用ミラー100は、例えば所定の位置に設けられる監視カメラ等に利用されてもよい。
ところで、一般に赤外線カメラには940nm帯のみを透過するバンドパスフィルタを設けることが一般的である。しかし、赤外線カメラの照明光としてLEDを用いる場合、以下のような課題がある。すなわち、LEDは環境温度が変化することによって、発する光の波長のピークが変化する。具体的には、例えば自動車の車内の温度は天候等に応じて、摂氏マイナス40度から摂氏プラス80度程度の変化をする。このような環境下において、LEDは、波長のピークが50nm程度変化し得る。この場合、低温環境下や高温環境下において、照明光である赤外光は940nm帯から大きく外れる。そのため、赤外線カメラが撮像する画像は、明るさが不足する場合がある。
一方、明るさ不足に陥ることがないようにバンドパスフィルタの透過帯域幅を拡大させると、赤外線カメラは、拡大した帯域の太陽光を過度に取り込むこととなる。この場合には、赤外線カメラが撮像する画像は、コントラストが悪くなってしまう。
本実施の形態において用いる蛍光層103が有する希土類元素が発する光の波長は、温度変化の影響を受けにくい。そのため、カメラシステム10は、赤外線カメラ120に設けるバンドパスフィルタの透過帯域幅を広げる必要はない。そのため、カメラシステム10は、カメラシステム用ミラー100を採用することにより、太陽光の影響を抑えることができる。また上述の通り、蛍光層103は環境温度の変化による波長の変化が少ない。そのため、赤外線カメラ120は、環境温度の変化による画質の低下を抑えることができる。
以上、実施の形態によれば、画質のばらつきを抑制するカメラシステム用ミラーおよびカメラシステムを提供することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
10 カメラシステム
80 ECU
90 自動車
100 カメラシステム用ミラー
101 基板
102 ミラー層
103 蛍光層
104 励起窓層
105 開口領域
110 エンクロージャ
111 開口部
112 凹部
120 赤外線カメラ
130 光源ブロック
131 発光部
80 ECU
90 自動車
100 カメラシステム用ミラー
101 基板
102 ミラー層
103 蛍光層
104 励起窓層
105 開口領域
110 エンクロージャ
111 開口部
112 凹部
120 赤外線カメラ
130 光源ブロック
131 発光部
Claims (5)
- 赤外線カメラに対向する位置に設けられ、可視光および赤外光を透過する基板と、基板
前記基板の前記赤外線カメラと対向する側である主面側に設けられ、可視光を反射し、且つ、赤外光を透過するミラー層と、
前記ミラー層の表面の少なくとも一部に設けられ、所定の励起光を受けることにより少なくとも赤外光を発する蛍光層と、
前記蛍光層を覆うように設けられ、前記励起光を透過し、且つ、少なくとも前記赤外光を反射する励起窓層と、を備える
カメラシステム用ミラー。 - 前記蛍光層および前記励起窓層は、前記赤外線カメラの撮像範囲に対応する範囲に開口領域を有する、
請求項1に記載のカメラシステム用ミラー。 - 前記蛍光層は、前記励起光を受けて蛍光する蛍光体として希土類元素を含む、
請求項1または2に記載のカメラシステム用ミラー。 - 前記赤外線カメラと、
前記励起光を発光する発光部と、
開口部と凹部とを有し、前記凹部において前記赤外線カメラと前記発光部とを収容し、前記開口部において請求項1~3のいずれか一項に記載のカメラシステム用ミラーを嵌合するエンクロージャと、を備えるカメラシステム。 - 移動体の室内に設けられ、
前記発光部が前記室内を照明し、
前記赤外線カメラが前記室内を撮像する、
請求項4に記載のカメラシステム。
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