JP5655441B2 - 画像センサ及びこの画像センサを用いた撮像装置及びこの撮像装置を用いた車載用監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像センサ及びこの画像センサを用いた撮像装置としての車載カメラ及びこの撮像装置を用いた車載用監視装置に関する。

近年、運転者の死角を少なくする目的で、自動車等の車両の後部、アウトサイドミラー等に撮像装置としてのカメラを設置し、このカメラにより撮影された映像を車内に設置のモニタに表示させる車載用監視装置が製品として実用化されている。

この種の車載カメラによる昼間の屋外における走行時の撮影については、十分な照度が得られ、映像が良好であるので、撮影画像の品質が問題視されることは少ない。
これに対して、この種の車載カメラによる夜間における走行時の撮影については、車載カメラで撮影可能な最低照度以下の照度条件のもとで撮像されることが多く、このような場合には、車載カメラによる映像をモニタに表示したとしても、何が映っているのかをドライバーは判別できない。

車載用監視装置には、車載カメラを車両の後端に設置して車両の後方を視認する目的のものもある。この種の車載用監視装置では、その車両のバックランプが照明光源として用いられるので、その照明光源により照明された領域内においては、夜間でもそれなりの照度が得られ、撮影画像の品質が問題視されることは少ない。

その一方、車両後方ではなく、例えば、車載カメラを助手席側のアウトサイドミラーに設置して、助手席側の車体側面の死角を監視する車載用監視装置もある。この車載用監視装置では、アウトサイドミラーの近傍に、通常、照明光源が設けられていない車両が多いので、夜間でかつ街灯の存在しない道路を車両が走行しているときには、車載カメラで撮影した映像をモニタに表示したとしても、何も映っていないように見える。

従って、この車載用監視装置では、上記の条件のもとでは、助手席側の死角を視認できないという問題がある。
そこで、この問題を解決するために、車載カメラに赤外照明光源を組み付け、夜間の目には見えにくい撮影環境条件のもとでも、死角領域をモニタ上で視認できるようにした構成の車載用監視装置もすでに知られている。

なお、赤外光を用いた理由は、可視光を用いると、周囲の人を眩惑させるおそれがあるからであり、また、通常、車載カメラに用いられる画像センサは、近赤外領域にも感度を有するからである。

この赤外照明光源付きの車載カメラを用いた車載用監視装置では、赤外光を画像センサに導くために赤外光をカットする赤外光カットフィルタが設けられていないため、太陽光に含まれている赤外光も画像センサに受光され、昼間撮影時の色彩の再現性が劣化するという問題がある。

なお、類似の技術として、非可視光の補助光源と、画像センサ（撮像素子又は光電変換素子の集合体）と、画像センサの前に設けられた光学フィルタとによりカメラを構成し、その光学フィルタには可視光と非可視光の一部を透過させかつその非可視光の一部をカットする特性を与えたものも知られている（特許文献１参照。）。

このものでは、昼間撮影時の色彩の再現性の向上を図り難いという問題がある。
また、画像センサの前に、一部の赤外光を選択的に透過させる光学フィルターを設けた構成のカメラも知られている（特許文献２、特許文献３参照。）。

これらの構成のカメラも、赤外領域の照明光源により夜間での良好な撮影を可能としていると共に、色再現性の改善を図ることを目的としているが、しかしながら、植物の葉に関しては、昼間撮影時に、依然として色合いが悪く、本来、緑色であるべき葉の色がモニタ上に白色で表示され、ドライバーが何が表示されているかを一目で判断し難いという問題がある。

更に、赤外光カットフィルタを撮像装置（カメラ）に設けずに良好な色再現性を提供する目的で、通常カラーカメラが有する３色のカラーフィルタを備えた第１ないし第３の光電変換素子に加えて、赤外光を光電変換して赤外光に対応する信号成分を出力する第4の光電変換素子を設けて画像センサを構成し、この画像センサを用いたカラー撮像装置も知られている（特許文献４参照。）。

この特許文献４に開示のものでは、第1ないし第３の光電変換素子により得られた赤外光に対応する信号成分を含む可視光のＲＧＢ信号から第４の光電変換素子により得られた赤外光に対応する信号成分を信号処理により除去し、これにより、カラー画像の色再現性の向上が図られている。

しかしながら、この特許文献４に開示のものでは、画像センサの光電変換素子、フィルターに工夫を行うことによって、色再現性を向上させることはできるが、赤外領域にのみ感度を有する第4の光電変換素子を設けた分だけ、従来の画像センサよりも感度が低くなるという問題がある。

すなわち、従来の車載用監視装置では、昼間撮影時の色彩の再現性の向上を図るために、例えば、波長700ナノメートルから波長850ナノメートルの光をカットする赤外光カットフィルターを画像センサの前に設け、かつ、波長850ナノメートルから波長1000ナノメートルまでの波長領域の赤外光を発生する赤外光照明光源を用いることにすると、色再現性は多少改善されるが、しかしながら、植物の葉に関しては、昼間撮影時に、依然として色合いが悪く、本来、緑色であるべき葉の色が白色でモニタ上で表示され、ドライバーが何が表示されているかを一目で判断し難いという問題がある。

その一方、第1ないし第３の光電変換素子により得られた赤外光に対応する信号成分を含む可視光のＲＧＢ信号から第４の光電変換素子により得られた赤外光に対応する信号成分を信号処理により除去するカラー撮像装置では、従来の画像センサよりも感度が低くなる。

本発明は、上記事情を鑑みて為されたもので、その目的は、撮像装置に赤外照明光源を組み付け、夜間の目には見えにくい撮影環境条件のもとでも、死角領域をモニタ上で視認できるようにした構成の車載用監視装置でも昼間撮影時における屋外の木の葉の色の再現性の向上を図ることのできる画像センサ、この画像センサを用いた撮像装置、及びこの撮像装置を備えた車載用監視装置を提供することにある。

請求項１に記載の画像センサは、可視領域から赤外領域までの波長領域の光に対して感度を有する複数の画素と、
前記複数の画素のうちの少なくとも１個以上の画素の前に設けられて青色波長領域の可視光を透過させると共に緑色波長領域及び赤色波長領域の可視光及び赤外波長領域のうち前記赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも前記特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる第１光学フィルタと、
前記複数の画素のうち前記第１光学フィルタが設けられていない１個以上の画素の前に設けられて前記赤色波長領域の可視光を透過させると共に前記青色波長領域及び前記緑色波長領域の可視光及び前記赤外波長領域のうち前記赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも前記特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる第２光学フィルタと、
前記複数の画素のうち前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタが設けられていない１個以上の画素の前に設けられて前記緑色波長領域の可視光を透過させかつ前記青色波長領域及び前記赤色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過させる第３光学フィルタと、を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の画像センサは、前記第１光学フィルタは前記青色波長領域の可視光を透過させかつ前記緑色波長領域及び前記赤色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過する青色フィルタと前記特定波長よりも短波長側の光をカットしかつ該特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる赤外光カットフィルタとを重ね合わせて構成され、
前記第２光学フィルタは前記赤色波長領域の可視光を透過させかつ前記青色波長領域及び前記緑色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過する赤色フィルタと前記特定波長よりも短波長側の光をカットしかつ該特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる赤外光カットフィルタとを重ね合わせて構成され、
前記第３光学フィルタは前記緑色波長領域の可視光を透過させかつ前記青色波長領域及び前記赤色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過させる緑色フィルタにより構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の画像センサは、前記特定波長が植物の葉の反射特性の波長領域の上限波長の限界近傍に設定されていることを特徴とする。
請求項４に記載の画像センサは、前記特定波長が９００ｎｍ近傍の波長であることを特徴とする。

請求項５に記載の撮像装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の画像センサと、該画像センサから出力された映像信号を処理する信号処理回路部と、撮像対象領域を照明する照明光源回路部と、前記画像センサと前記信号処理回路部と前記照明光源回路部とを制御する制御回路部とを備え、前記照明光源回路部は前記特定波長よりも長波長側に発光特性を有する発光源を備えていることを特徴とする。
請求項６に記載の撮像装置は、前記発光源が赤外発光ダイオードであることを特徴とする。
請求項７に記載の車載用監視装置は、車両に設けられた請求項５又は請求項６の撮像装置と、前記車両に設けられたモニタと、前記車両に設けられて前記撮像装置を制御する外部制御装置とからなることを特徴とする。

本発明に係る画像センサを用いた撮像装置を使用して車載用監視装置を構成した場合、昼間撮影時における屋外の木の葉の色の再現性の向上を図ることができる。また、発光源として赤外発光ダイオードを用いた場合でも、夜間撮影時における色の不自然さを解消できる。

というのは、特定波長を植物の葉の反射強度特性の上限近傍に設定すれば、青色波長領域の光を透過させる第１光学素子が設けられている画素と赤色波長領域の光を透過させる第２光学素子が設けられている画素とは、植物の葉から反射される赤外光に対して感度をもたず、緑色波長領域の光を透過させる第３光学素子が設けられている画素のみが植物の葉から反射される赤外光に対して感度を有するので、植物の葉を撮像した場合、第３光学素子が設けられている画素のみからＧ信号が出力され、信号処理回路部により緑色の信号として処理され、モニタに出力表示されることになるからである。

また、発光源として特定波長以上の波長領域に発光特性を有するものを用いれば、夜間撮影時でも、各画素が特定波長以上の波長領域の赤外光に対して同等の感度を有することになるので、夜間撮影時における色の不自然さを解消できる。

図１は本発明の実施例に係る車載用監視装置の概略構成を示すブロック回路図である。 図２は図１に示す撮像装置としての車載カメラの外観図である。 図３は図２に示す車載カメラが取り付けられたアウトサイドミラー装置を下側から見た状態を示す説明図である。 図４は図１に示す照明光源回路部の詳細回路図である。 図５は図４に示す赤外発光ダイオードの発光特性を示すグラフである。 図６は図１に示す画像センサの一例を示す模式図である。 図７は図６に示す画像センサのＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図８は図６に示す画像センサのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図９は図６に示すＲＧＢフィルタの透過率特性を示すグラフである。 図１０は図６に示す赤外カットフィルタの透過率特性を示すグラフである。 図１１は従来の画像センサの感度分布特性を示すグラフである。 図１２は植物の葉の反射光の強度分布を示すグラフである。 図１３はこの発明に係る画像センサの感度分布特性を示すグラフである。 図１４は図３に示す車載カメラが取り付けられた車両を示す平面図である。

図１は本発明の実施例に係る車載用監視装置の概略構成を示すブロック回路図である。この車載用監視装置は撮像装置としての車載カメラ１とモニタ２と外部制御装置３とから概略構成される。
車載カメラ１は、撮像レンズ４、照明レンズ５、画像センサ６、信号処理回路部７、照明光源回路部８を備えると共に、これらの画像センサ６、信号処理回路部７、照明光源回路部８を制御する制御回路部９を備えている。

これらの撮像レンズ４、照明レンズ５、画像センサ６、信号処理回路部７、制御回路部９は図２に示す筐体１０の内部に配設されている。ハーネス１１がその筐体１０から引き出され、そのハーネス１１はモニタ２と外部制御装置３とに接続されている。
カメラ部１２が撮像レンズ４、画像センサ６、信号処理回路部７により構成され、照明部１３が照明レンズ５、照明光源回路部８により構成される。

この車載カメラ１は、図３に示すように、アウトサイドミラー装置１４の下面に配置されている。１５はアウトサイドミラー装置が取り付けられる車体側部の一部を示している。ここでは、車載カメラ１は運転席に近い側のアウトサイドミラーとは逆側の助手席に近い側のアウトサイドミラー装置１４に取り付けられているものとする。

照明部１３は撮像対象領域を照明し、カメラ部１２は夜間走行時等に照明部１３により照明された撮像対象領域を撮影する。
撮像レンズ４には、例えば、広角レンズを用いる。画像センサ６には撮像レンズ４により撮像対象領域に存在する撮像対象が結像される。画像センサ６は受光面に形成された光像を光電変換し、映像信号として信号処理回路部７に出力する。

その画像センサ６には、主に可視光領域に感度を有しかつ赤外光領域にも若干感度を有するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いる。すなわち、撮像素子（画素）は可視光領域から赤外光領域までの波長領域に対して光電変換についての感度を有する。
信号処理回路部７は、画像センサ６から出力された映像信号をＮＴＳＣ信号等の所定方式の信号に変換する。この所定方式に変換された映像信号はハーネス１１を経由してモニタ２に入力される。

外部制御装置３は、制御回路部９を介して画像センサ６と信号処理回路部７と照明光源回路部８とをオンオフ制御する。
照明光源回路部８は、図４に示すように、例えば、定電流源１６、発光源としての赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）１７、Ｎチャネル電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１８とから構成されている。赤外発光ダイオード１７のアノードは定電流源１６に接続され、赤外発光ダイオード１７のカソードはＮチャネル電界効果型トランジスタ１８のドレインに接続されている。Ｎチャネル電界効果型トランジスタ１８のソースはアースされている。

Ｎチャネル電界効果型トランジスタ１８のゲートには入力端子１９を介してハイレベル又はローレベルの制御信号が制御回路部９から入力される。Ｎチャネル電界効果型トランジスタ１８はその制御回路部９によってオンオフ制御され、Ｎチャネル電界効果型トランジスタ１８はそのゲートにハイレベル信号が入力されるとオンされ、これにより赤外発光ダイオード１７が点灯される。Ｎチャネル電界効果型トランジスタ１８はそのゲートにローレベル信号が入力されるとオフされ、これにより赤外発光ダイオード１７は消灯される。

赤外発光ダイオード１７から発せられた赤外光は照明レンズ５により集光され、照明レンズ５により集光された赤外光が撮像対象領域に向けて均一に照射される。
その赤外発光ダイオード１７には、図５に示すように、発光波長領域が９００ｎｍから１０００ｎｍにあり、かつ、発光強度のピークが９５０ｎｍ近傍にある発光特性Ｑ１を有するものを用いる。なお、その理由は、後述する。

なお、信号処理回路部７に輝度値判定回路（図示を略す）を設け、この輝度値判定回路により画像センサ６から出力された映像信号に基づき輝度値を求め、この輝度値に基づき撮像対象領域の近傍の明るさを判定し、輝度値判定回路を用いて予め定めた閾値よりも輝度値が低いと判断されたときに、自動車の周囲の撮影環境が暗いと判断し、照明光源回路部８をオンさせる制御信号を制御回路部９に向けて出力し、赤外発光ダイオード１７を点灯させる構成としても良い。

また、映像信号に基づき輝度値を求める代わりに、フォトダイオード、フォトレジスタ等の測光センサを用いて撮像対象領域の近傍の明るさを検知することにより、赤外発光ダイオード１７を点灯制御することもできる。
この実施例に係る画像センサ６の各光電変換素子としての各画素は可視領域の波長（400ｎｍないし700ｎｍ）の光に対して感度を有すると共に、赤外領域の波長（700ｎｍないし1000ｎｍ）の光に対しても感度を有する。

図６ないし図８はその画像センサ６としての撮像素子の撮像部の一例を示しており、その図６において、２０は撮像素子（画像素子）としての各画素、２１は光学フィルタとしてのＲ（赤色）フィルタ、２２は光学フィルタとしてのＧ（緑色）フィルタ、２３は光学フィルタとしてのＢ（青色）フィルタ、２４は垂直転送レジスタ、２５は水平転送レジスタ、２６は出力回路部である。各画素２０はマトリックス状に配置され、各画素２０の前にはそれぞれ光学フィルタが設けられている。なお、各画素２０はシリコンフォトダイオード等の光電変換素子により構成されている。また、垂直転送レジスタ２４、水平転送レジスタ２５も撮像素子（ＣＣＤ）から構成されている。

そのＲフィルタ２１、Ｇフィルタ２２、Ｂフィルタ２３は、図９に示す透過率特性を有する。Ｂフィルタ２３は波長４５０ｎｍ近傍に透過率のピークを有し、概略波長４００ｎｍから５５０ｎｍの範囲内の青色光と波長７００ｎｍ以上の赤外光とを透過させる特性Ｑ２を有する。
Ｇフィルタ２２は波長５５０ｎｍ近傍に透過率のピークを有し、概略波長４５０ｎｍから６５０ｎｍの範囲内の緑色光と波長７００ｎｍ以上の赤外光とを透過させる特性Ｑ３を有する。

Ｒフィルタ２１は波長６５０ｎｍ近傍にピークを有し、概略波長６５０ｎｍから７００ｎｍの範囲内の赤色光と波長７００ｎｍ以上の赤外光とを透過させる特性Ｑ４を有する。
これらのカラーフィルタはいわゆるベイヤー配列と呼ばれる配列方式で各画素２０に配置されている。Ｒフィルタ２１とＢフィルタ２３との前には、図７、図８に示すように、赤外光をカットする赤外光カットフィルタ２７が設けられている。赤外光カットフィルタ２７は、図１０に示すように、そのカットオフ波長（特定波長）が９００ｎｍ近傍に存在する一般的な特性Ｑ５を有する。

各画素２０は垂直転送レジスタ２４に結合され、各画素２０毎に光電変換に基づき生成された各電荷は、垂直転送用クロック信号に基づき垂直方向に電流信号として転送され、水平転送レジスタ２５に導かれ、水平方向転送レジスタ２５に転送された電荷は水平方向転送用クロック信号に基づき水平方向に転送され、出力回路部２６に入力され、出力回路部２６はその電流信号を電圧信号に変換して、その電圧信号が後段の信号処理回路部７に入力される。
これにより、各画素２０からそのカラーフィルターの色に対応する色信号が信号処理回路部７に向けて出力されることとなる。

この実施例では、可視領域から赤外領域までの波長領域の光に対して感度を有する複数の画素２０のうちの少なくとも１個以上の画素２０の前に設けられて青色波長領域の可視光を透過させるＢフィルタ２３と赤外光カットフィルタ２７とを重ね合わせて、緑色波長領域及び赤色波長領域の可視光及び赤外波長領域のうち赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長（９００ｎｍ）よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる第１光学フィルタが構成される。

複数の画素２０のうち第１光学フィルタが設けられていない１個以上の画素２０の前に設けられて赤色波長領域の可視光を透過させるＲフィルタ２１と赤外光カットフィルタ２７とを重ね合わせて、青色波長領域及び緑色波長領域の可視光及び赤外波長領域のうち赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長（９００ｎｍ）よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる第２光学フィルタが構成される。

複数の画素２０のうち第１光学フィルタ及び第２光学フィルタが設けられていない１個以上の画素２０の前に設けられて緑色波長領域の可視光を透過させかつ青色波長領域及び赤色波長領域の可視光をカットししかも赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過させるＧフィルタ２２のみにより第３光学フィルタが構成される。

この実施例では、第１光学フィルタをＢフィルタ２３と赤外光カットフィルタ２７とを重ね合わせて構成し、第２光学フィルタをＲフィルタ２１と赤外光カットフィルタ２７とを重ね合わせて構成することにしているが、第１光学フィルタを、青色波長領域の可視光を透過させると共に緑色波長領域及び赤色波長領域の可視光及び赤外波長領域のうち赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させるＢフィルタのみにより構成しても良い。

同様に第２光学フィルタを、赤色波長領域の可視光を透過させると共に青色波長領域及び緑色波長領域の可視光及び赤外波長領域のうち赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させるＲフィルタのみにより構成しても良い。

図１１は従来の画像センサの感度と波長との関係を示す感度特性のグラフである。
従来の画像センサは、その図１１に示すように、青色に対する画素の感度Ｑ６のピークは波長450ｎｍ近傍にあり、緑色に対する画素の感度Ｑ７のピークは波長５５０ｎｍ近傍にあり、赤色に対する画素の感度Ｑ８のピークは波長６２０ｎｍ近傍にある。
なお、従来のものでも、赤外領域での青色に対応する画素の感度Ｑ６、赤外領域での緑色に対応する画素の感度Ｑ７、赤外領域での赤色に対応する画素の感度Ｑ８は可視領域の感度に対して低くなっているが、夜間の場合、非可視の赤外光により撮像対象を照明して、撮像対象を認識可能にモニタに表示させることができる。

赤外照明光源が設けられていない通常の車載カメラでは、赤外光と可視光とが混在して画像センサ６に感知されると、カラー画像を再生した場合に、色合いが劣化する。そこで、従来、赤外光をカットする赤外光カットフィルタを画像センサの前に設けたり、信号処理回路部７により映像信号に含まれている赤外信号成分を除去する処理を行っている。
その一方、赤外照明光源付きの車載カメラの場合、赤外光カットフィルタを画像センサの前に設けると、赤外照明を行うことが無意味になるので、赤外光カットフィルタが画像センサの前に設けられていないのが通常である。その結果、昼間撮影の場合、赤外光を含む光が画像センサ６に受光されるため、色再現性が劣化することが避けられない。

そこで、特開２００７−２２１２２５号公報に開示されているように、波長７００ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内にある光を減衰させ、かつ、赤外領域で短波長８５０ｎｍ側から画素センサ（撮像素子）の感度がほぼゼロとなるまでの長波長側の全ての波長領域の光を透過させる光学フィルタを画素センサの前に設けることにより、色再現性の改善を図ることが考えられる。

このような特性を有する光学フィルタを用いることにすると、赤外光の波長が８５０ｎｍ以上の長波長である場合、この波長が８５０ｎｍ以上の赤外光は光学フィルタを透過することになるので、夜間でも、撮像対象を支障なく撮像できる。
しかしながら、昼間撮影時の色彩の再現性に関しては、依然として色彩の再現性に問題があり、特に、屋外の植物の葉に関しては、昼間撮影時に、依然として色合いが悪いという問題がある。

図１２は屋外における一般的な植物の葉によって反射された太陽光の強度分布特性Ｑ９を示し、植物の葉によって反射された太陽光の反射強度は緑色に相当する波長５００ｎｍから６００ｎｍまでの緑色波長領域と波長７００ｎｍから９００ｎｍまでの赤外波長領域とにピークが存在している。特に、植物の葉により反射される赤外光の反射強度は緑色光の反射強度よりも大きいため、植物の葉からの反射光が画像センサ６に入射すると、画像センサ６から出力される映像信号に強い赤外信号成分が含まれるため、本来、緑色であるべき葉の色が白色でモニタ上に表示され、ドライバーが何が表示されているかを一目で判断し難いという問題がある。

この実施例では、Ｒフィルタ２１、Ｇフィルタ２２、Ｂフィルタ２３が図９に示す透過率特性を有し、赤外光カットフィルタ２７が図１０に示す透過率特性を有するので、Ｒフィルタ２１とＢフィルタ２３とが設けられている画素（図７、図８参照）２０については、赤外光に関して言えば、植物の葉から反射される光の強度が大きい７００ｎｍから９００ｎｍの赤外波長領域の赤外光がカットされかつ９００ｎｍよりも長波長側の赤外波長領域の赤外光が、赤外光カットフィルタ２７とＲフィルタ２１（又はＢフィルタ２３）とを透過してその画素２０に到達する。

その一方、Ｇフィルタ２２が設けられている画素については、赤外光に関して言えば、図１０に示す透過率特性を有する赤外光カットフィルタ２７が設けられていないので、Ｇフィルタ２２が設けられている画素には、Ｇフィルタ２２を透過して波長７００ｎｍ以上の赤外光が到達する。

すなわち、Ｒフィルタ２１と赤外光カットフィルタ２７とが設けられている画素２０には、赤色光と波長９００ｎｍ以上の赤外光とが到達し、Ｂフィルタ２３と赤外光カットフィルタ２７とが設けられている画素２０には、青色光と波長９００ｎｍ以上の赤外光とが到達し、Ｇフィルタ２２が設けられている画素２０には緑色光と波長７００ｎｍ以上の赤外光とが到達する。

植物の葉から反射される赤外光の波長成分は、既述したように、波長７００ｎｍから９００ｎｍまでの赤外波長領域にあるので、この実施例に係る画像センサ６の感度特性は、図１３に示すようなものとなる。
すなわち、植物の葉から反射される光のうち、波長領域７００ｎｍから９００ｎｍまでの赤外光について感度を有する画素２０は、Ｇフィルタ２２が設けられている画素２０であるので、Ｇフィルタ２２が設けられている画素２０の感度Ｑ１０は図１３に示す破線で示すようなものとなる。

これに対して、Ｒフィルタ２１と赤外光カットフィルタ２７とが設けられている画素２０の感度Ｑ１１は図１３に示す一点鎖線で示すようなものとなり、Ｂフィルタ２３と赤外光２７とが設けられている画素子２０の感度Ｑ１２は図１３に実線で示すようなものとなる。
Ｒフィルタ２１が設けられている画素２０、Ｇフィルタ２２が設けられている画素２０、Ｂフィルタ２３が設けられている画素２０はその全てが、特定波長９００ｎｍ以上の波長領域の赤外光に対して同程度の感度を有するので、波長９００ｎｍ以上の波長領域の赤外光を反射する物体を撮像したときには、各画素２０から出力される色信号が同じ大きさとなるため、信号処理回路部７で処理してモニタ２に表示させた場合に灰色の物体として表示される。

これに対して、波長５００ｎｍから６００ｎｍまでの緑色波長領域と７００ｎｍから９００ｎｍまでの赤外波長領域とを反射する物体を撮像したときには、Ｇフィルタ２２が設けられている画素２０からの色信号の出力が、Ｒフィルタ２１が設けられている画素２０及びＢフィルタ２３が設けられている画素２０からの色信号の出力に対してはるかに大きいので、信号処理回路部７で処理してモニタ２に表示させた場合に緑色の物体として表示される。従って、昼間、植物の葉を撮影したときには、モニタ２に緑色の物体として表示される。

この実施例では、植物の葉に限らず、７００ｎｍから９００ｎｍの赤外波長領域の太陽光を反射する物体は、全てモニタ２に緑色表示されることになるが、車載カメラ１として屋外で用いて撮影を行う限り、７００ｎｍから９００ｎｍの波長領域の太陽光を反射する物体は、ほとんど植物のみであるので、違和感のない画像をモニタ２に表示させることができる。

このように、７００ｎｍから９００ｎｍまでの波長領域の赤外光が画像センサ１に入射すると、モニタ２に緑色表示されることになるので、夜間走行時に、７００ｎｍから９００ｎｍまでの波長領域の発光特性を有する赤外発光ダイオード１７を用いて、物体を撮影すると、Ｇフィルタ２２が設けられている画素２０の色信号のみが出力されるため、モニタ２に緑色の物体として表示されるのみならず画面全体が緑色気味となり、夜間走行時の撮影に関して、違和感を生じることになる。

この実施例では、赤外発光ダイオード１７の発光特性Ｑ１として、９００ｎｍから１０００ｎｍの波長領域の赤外光により照明を行っているので、かつ、全ての画素２０が９００ｎｍ以上の波長領域の赤外光に対して同程度の感度を有しているので、夜間走行時に、この実施例にかかる発光特性Ｑ１を有する赤外発光ダイオード１７を用いて照明して撮像するので、モニタ２に表示された物体は白黒表示され、夜間走行時にも、撮像された画像が違和感なくモニタ２に表示される。これが、９００ｎｍから１０００ｎｍの波長領域の発光特性Ｑ１を有する赤外発光ダイオード１７を夜間照明に用いる理由である。

すなわち、この実施例では、特定波長が植物の反射強度分布特性の波長領域の上限波長の限界近傍に設定されているので、昼間撮影時には植物の葉の色の再現性の向上を図ることができ、夜間における赤外光照明時でも、特定波長以上の波長域に発光特性を有する赤外発光ダイオード１７を用いているので、違和感なくモニタ２に撮影画像を表示させることができる。

図１４は、この実施例にかかる車載カメラ１を用いて、自動車２８の前輪２９を撮影した例を示す説明図である。その図１４において、３０は撮像対象領域を示している。この図１４には、車載カメラ１が運転席とは逆側のアウトサイドミラー装置１４に設けられている。
信号処理回路部７は、その撮像対象領域３０のうちから画像切り出しを行って、前輪２９の近傍のみの画像をモニタ２に向けて出力する。これにより、モニタ２に前輪近傍の画像が表示される。

夜間走行時には、赤外発光ダイオード１７が発光され、照明レンズ５により赤外光が集光されて撮像対象領域３０が照明される。照明レンズ５を用いて赤外発光ダイオード１７から出射される赤外光を集光して撮像対象領域３０のみを照明するので、赤外発光ダイオード１７から出射される赤外光を効率よく撮像対象領域３０に向けて照射することができ、電力の節約を図ることができる。

６…画像センサ
２０…画素
２１…赤色フィルタ
２２…緑色フィルタ
２３…青色フィルタ
２７…赤外光カットフィルタ

特開２００７-２２１２２５号公報 特開平１０−１０８２０６号公報 特開２００２−３２０１３９号公報 特許第４２８６１２３号

Claims (7)

1. 可視領域から赤外領域までの波長領域の光に対して感度を有する複数の画素と、
   前記複数の画素のうちの少なくとも１個以上の画素の前に設けられて青色波長領域の可視光を透過させると共に緑色波長領域及び赤色波長領域の可視光及び赤外波長領域のうち前記赤色波長領域よりも長波長側でかつ特定波長よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも前記特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる第１光学フィルタと、
   前記複数の画素のうち前記第１光学フィルタが設けられていない１個以上の画素の前に設けられて前記赤色波長領域の可視光を透過させると共に前記青色波長領域及び前記緑色波長領域の可視光及び前記赤外波長領域のうち前記赤色波長領域よりも長波長側でかつ前記特定波長よりも短波長領域側の赤外光をカットししかも前記特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる第２光学フィルタと、
   前記複数の画素のうち前記第１光学フィルタ及び前記第２光学フィルタが設けられていない１個以上の画素の前に設けられて前記緑色波長領域の可視光を透過させかつ前記青色波長領域及び前記赤色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過させる第３光学フィルタと、
   を備えていることを特徴とする画像センサ。
2. 前記第１光学フィルタは前記青色波長領域の可視光を透過させかつ前記緑色波長領域及び前記赤色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過する青色フィルタと前記特定波長よりも短波長側の光をカットしかつ該特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる赤外光カットフィルタとを重ね合わせて構成され、
   前記第２光学フィルタは前記赤色波長領域の可視光を透過させかつ前記青色波長領域及び前記緑色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過する赤色フィルタと前記特定波長よりも短波長側の光をカットしかつ該特定波長よりも長波長側の赤外光を透過させる赤外光カットフィルタとを重ねて構成され、
   前記第３光学フィルタは前記緑色波長領域の可視光を透過させかつ前記青色波長領域及び前記赤色波長領域の可視光をカットししかも前記赤色波長領域よりも長波長側の赤外光を透過させる緑色フィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像センサ。
3. 前記特定波長が植物の葉の反射特性の波長領域の上限波長の限界近傍に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像センサ。
4. 前記特定波長が９００ｎｍ近傍の波長であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像センサ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の画像センサと、該画像センサから出力された映像信号を処理する信号処理回路部と、撮像対象領域を照明する照明光源回路部と、前記画像センサと前記信号処理回路部と前記照明光源回路部とを制御する制御回路部とを備え、前記照明光源回路部は前記特定波長よりも長波長側に発光特性を有する発光源を備えていることを特徴とする撮像装置。
6. 前記発光源が赤外発光ダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 車両に設けられた請求項５又は請求項６の撮像装置と、前記車両に設けられたモニタと、前記車両に設けられて前記撮像装置を制御する外部制御装置とからなる車載用監視装置。