CN101610357A - 摄像装置及路面状态判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄像装置及路面状态判别方法。所述摄像装置(100)包括：透镜阵列(2)，设有两个透镜(21a，21b)；滤波器(4)，根据透过该透镜阵列(2)的各透镜(21a，21b)的光束分离区域，具有至少两个与透射轴垂直的偏振光镜区域(41a，41b)；固体摄像单元(6)，具有多个固体摄像元件(62a，62b)，接受通过滤波器(4)的各偏振光镜区域(41a，41b)的光，对被摄体像进行摄影。用上述摄像装置(100)对垂直偏振光图像及水平偏振光图像进行摄影，根据摄影得到的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的偏振光比，判别路面状态。能以简单构成判别路面状态，同时，实现装置小型化，很容易安装在汽车等车辆中，即使行驶中也能检测路面状态。

Description

摄像装置及路面状态判别方法

技术领域

本发明涉及检测例如路面的干燥及湿润状态、车线及标识、路面缺陷等的摄像装置及路面状态判别方法。

背景技术

为了判别路面湿润状况，在例如专利文献1中公开了一种路面湿润状况检测装置，在朝着路面配置成水的布儒斯特(Brewster)角的摄像装置整个面上设置直线偏振光镜，对路面摄影时，通过电机使得直线偏振光镜回转，将偏振光面切换成垂直方向及水平方向摄影，得到垂直偏振光图像及水平偏振光图像，计算垂直偏振光图像和水平偏振光图像的偏振光比(polarizationratio)，根据计算得到的偏振光比大小，判别路面状态。

在专利文献1中公开的路面湿润状况检测装置当对路面摄像时，使得偏振光镜回转，使偏振光面沿垂直方向及水平方向回转，因此，不是将摄像装置设在固定场所，而是搭载在汽车等车辆上一边沿路面行驶一边判别路面状态场合，因使得偏振光镜回转的时间偏移，成为对垂直偏振光图像和水平偏振光图像完全不同的场所摄影，存在不能一边行驶一边判别路面状态的缺点。

又，需要使偏振光镜回转的电机及驱动传递机构，因此，路面湿润状况检测装置本身大型化。将该路面湿润状况检测装置搭载在汽车上场合，希望内藏在车内反光镜或安装在车内反光镜背面，但是，若路面湿润状况检测装置大型化，则存在不能安装这种装置的缺点。

【专利文献1】特开平10-332576号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供摄像装置及路面状态判别方法，其能改善上述现有技术的缺点，能以简单结构判别路面状态，同时，使得装置小型化，很容易安装在汽车等车辆上，即使在行驶中也能检测路面状态。

为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

(1)一种摄像装置，包括：

透镜阵列，在同一基板上设有多个透镜；

滤波器，根据透过该透镜阵列的各透镜的光束分离偏振光镜区域；

摄像单元，具有多个摄像区域，接受通过该滤波器的各区域的光，对被摄体像进行摄影；以及

信号处理装置，对于在该摄像单元的各摄像区域摄影的被摄体图像的图像信号进行处理；其特征在于：

上述滤波器具有至少两个与透射轴垂直的偏振光镜区域；

在上述摄像单元的某个摄像区域对垂直偏振光图像进行摄影，在其他摄像区域对水平偏振光图像进行摄影；

上述信号处理装置生成在上述摄像单元摄影的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的比的图像。

(2)在上述(1)记载的摄像装置中，其特征在于：

设有遮光手段，按透过上述透镜阵列的各透镜的光束分离，入射到上述滤波器的各偏振光镜区域。

即，在各透镜阵列形成会聚光，与该会聚光的光轴中心一致，设置遮光手段及被分割偏振光镜区域的滤波器。

(3)在上述(1)或(2)记载的摄像装置中，其特征在于：

上述信号处理装置根据在上述摄像单元摄影的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的偏振光比的大小，判别路面湿润或干燥状态。

(4)在上述(1)-(3)任一个记载的摄像装置中，其特征在于：

上述信号处理装置根据在上述摄像单元摄影的垂直偏振光图像，判别路面上的记载信息。

(5)在上述(1)-(4)任一个记载的摄像装置中，其特征在于：

上述滤波器的各偏振光镜区域由将折射率不同的多个透明材料叠层在透明基板上的多层结构体构成，各层具有朝一方向反复的一元周期的凹凸形状。

(6)在上述(1)-(4)任一个记载的摄像装置中，其特征在于：

上述滤波器的各偏振光镜区域由线栅型偏振光镜构成。

(7)一种路面状态判别方法，根据通过摄像装置摄影的图像，判别路面状态，所述摄像装置包括：

透镜阵列，在同一基板上设有多个透镜；

滤波器，根据透过该透镜阵列的各透镜的光束分离偏振光镜区域；以及

摄像单元，具有多个摄像区域，接受通过该滤波器的各区域的光，对被摄体像进行摄影；其特征在于，包括以下步骤：

在上述摄像单元的某个摄像区域对路面反射光的垂直偏振光图像进行摄影，在其他摄像区域对路面反射光的水平偏振光图像进行摄影；以及

根据所摄影的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的偏振光比，判别路面状态。

下面说明本发明的效果。

本发明用一个摄像装置对垂直偏振光图像及水平偏振光图像进行摄影，根据所摄影的垂直偏振光图像及水平偏振光图像的偏振光比，判别路面状态，能使得装置小型化，从移动车辆实行路面摄影，根据所得到的信息，判别路面湿润状态，发送注意防滑等注意信息，同时，能可靠地检测表示在路面上的上限速度表示、停止表示等信息，及区分行车道的白线等，能更好地支援驾驶者。

又，通过用一个摄像装置取得多个图像，实现装置薄型化，很容易安装在车辆上，同时，不产生视差地以高检测精度进行摄影。

再有，滤波器的各偏振光镜区域由将折射率不同的多个透明材料叠层在透明基板上的多层结构体构成，各层具有朝一方向反复的一元周期的凹凸形状，能高精度地制作任意的透过轴的偏振光镜区域。

附图说明

图1是表示本发明的第一摄像装置的光学系统的概略构成的分解立体图。

图2是表示摄像装置的概略构成的截面图。

图3是表示摄像装置的信号处理部构成的方框图。

图4是表示透镜阵列制作方法的示意图。

图5是表示偏振光滤波器的偏振光镜区域构成的立体图。

图6是表示偏振光滤波器的构成的立体图。

图7是表示遮光间隔的制作方法的立体图。

图8是表示路面湿润状态的示意图。

图9是表示相对入射光的垂直偏振光成份和水平偏振光成份的入射角依存性的特性图。

图10是表示将摄像装置安装在汽车上状态的配置图。

图11是表示透镜阵列的另一构成的截面图。

图12是表示本发明的第二摄像装置的光学系统的概略构成的分解立体图。

图13是表示本发明的第三摄像装置的光学系统的概略构成的分解立体图。

具体实施方式

本发明的其它的目的及特征，根据参照附图的下文的实施形态的说明，将变得明确。

下面参照附图详细说明本发明的较佳实施例。在以下所述实施例中，由于是本发明的较佳实施例，因此，技术上对构成要素，种类，组合，形状，相对安装等作了各种限定，但这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

图1及图2是表示本发明的第一摄像装置的光学系统的概略构成，其中，图1是分解立体图，图2是截面图。如图所示，第一摄像装置100的光学系统1用于对路面状态进行摄像，系将透镜阵列2、遮光间隔(遮光手段)3、偏振光滤波器4、间隔5及固体摄像单元6叠层形成。

透镜阵列2包括两个透镜21a、21b。该两个透镜21a、21b由互相独立的相同形状的例如非球面透镜等构成的单透镜形成，光轴7a、7b平行配置在同一平面上。在此，若将与透镜21a、21b的光轴7a、7b平行的方向设为Z轴，与Z轴垂直的一方向设为X轴，与Z轴及X轴垂直的方向设为Y轴，则透镜21a、21b配置在同一的XY平面上。

遮光间隔3包括两个开口部31a、31b，相对透镜阵列2，设在与被摄体侧相反侧。两个开口部31a、31b分别以光轴7a、7b为中心，以所设定的大小贯通，在内壁面通过涂黑或使其粗糙或使其消光等，实行光的反射防止处理。

偏振光滤波器4包括偏振光面差异90度的两个偏振光镜区域(polarizer areas)41a、41b，相对遮光间隔3，设在与透镜阵列2相反侧。两个偏振光镜区域41a、41b分别以光轴7a、7b为中心，设置为与XY平面平行。该偏振光镜区域41a、41b使得电磁场朝非特定方向振动的无偏振光，仅仅沿偏振光面方向的振动成份透过，成为直线偏振光。

间隔5形成矩形框状，其具有开口部51，该开口部51贯通与偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a、41b对应的区域，间隔5相对偏振光滤波器4，设在与遮光间隔3相反侧。

固体摄像单元6包括搭载在基板61上的两个固体摄像元件62a、62b，相对间隔5，设在与偏振光滤波器4相反侧，所述基板61包括信号处理部8。两个固体摄像元件62a、62b的被摄体像实际成像的摄像区域分别以光轴7a、7b为中心，设在与XY平面平行的同一平面上。该固体摄像元件62a、62b进行黑白传感检测场合，内部不设有滤色器，进行彩色图像传感检测场合，可以将滤色器配置在前部。

这样，摄像装置100的光学系统1具有从路面摄影垂直偏振光图像及水平偏振光图像的两系统的光学系统，从透镜阵列2到固体摄像单元6之间进行密闭，使得垃圾等异物不进入固体摄像元件62a、62b的摄像区域。

设在该摄像装置100的固体摄像单元6的基板61上的信号处理部8如图3的框图所示，包括信号前处理部81a、81b，图像存储器82a、82b，运算处理部83，路面状态判别部84，路面信息存储部85，路面信息识别部86及输出部87。信号前处理部81a、81b实行明暗补正等，对从固体摄像单元6的固体摄像元件62a、62b输出的图像信号的灵敏度不匀等进行补正，将路面的垂直偏振光图像及水平偏振光图像存储在图像存储器82a、82b。运算处理部83计算存储在图像存储器82a、82b的垂直偏振光图像及水平偏振光图像的偏振光比。路面状态判别部84根据在运算处理部83计算的偏振光比判定路面状态。在路面信息存储部85预先存储路面上记载的文字及标识。路面信息识别部86取入图像存储器82a、82b中某个或两方的图像，例如存储在图像存储器82a的图像，与存储在路面信息存储部85的文字及标识对照，识别文字及标识。输出部87将路面状态判别部84判定的路面状态以及在路面信息识别部86识别的文字及标识输出到没有图示的显示装置上。

下面详细说明该摄像装置100的光学系统1的各构成要素。

光学系统1的透镜阵列2用图4(a)所示的回流法，(b)所示的离子扩散法，(c)所示的喷墨法，(d)所示的灰色标度掩模法等制作。图4(a)所示的回流法是在玻璃基板211的表面上通过光刻蚀法制作圆柱状的光致抗蚀剂图案212后，加热透明基板211，使得抗蚀剂流动，依靠表面张力制作透镜形状213的方法。图4(b)所示的离子扩散法是使得Tl+等离子扩散在形成与透镜形状一致的掩模的玻璃基板211，带来阶梯状折射率变化的方法。图4(c)所示的喷墨法是利用喷墨打印头214使得微量树脂材料215滴下到所定位置，依靠表面张力制作透镜形状213。上述方法利用表面张力或通过离子扩散自然产生的形状及折射率分布作为透镜。图4(d)所示的灰色标度掩模法根据给与灰色标度掩模216的透射率分布，控制形成在玻璃基板211上的抗蚀剂217的形状，形成透镜形状213。该方法与其他方法相比，能制作各种各样的形状。

在图4(a)所示的回流法及图4(d)所示的灰色标度掩模法(gray scalemethod)中，表示用光致抗蚀剂制作透镜形状，但是，通常，用光致抗蚀剂制作的透镜存在透射率不足或耐湿度弱或耐光照射性弱等问题，因此，通过各向异性干刻工序将光致抗蚀剂图案转印到基板材料上后加以利用。但是，在各向异性干刻工序中，有时光致抗蚀剂形状和干刻后的形状发生大的变化，制作相对目标形状误差小的透镜很困难。又，该形状变化因干刻装置种类、干刻条件、基板材料种类而变化。尤其，评价透镜时作为重要参数的透射率及波长范围、折射率受基板种类限制，因此，能制作相对各种各样的基板材料具有高的形状精度的透镜很重要。

又，可以使用通常用于透镜制作的研磨，或制作金属模封入树脂材料的模制法。

此外，相对一个摄像元件用多个透镜摄影的方法作为复眼方式为人们所知。这种复眼方式作为使得摄像装置薄型化方法为人们所知。即，通过透镜系统使得被摄体像成像在固体摄像元件上图像化的摄像装置广泛应用于数字式静物摄像装置或携带电话用摄像装置等。近年来，对摄像装置要求高像素化及薄型化。一般，随着像素增大，对透镜系统要求高分辨性，因此，具有摄像装置的光轴方向厚度变大的倾向。与此相反，缩小摄像元件的像素间距，即使相同像素数，也能缩小摄像元件尺寸，能降低透镜系统尺寸，实现高像素化及薄型化的摄像装置。但是，固体摄像元件的灵敏度和饱和输出与像素尺寸成比例，因此，缩小像素间距有限度。作为摄像装置，一般由沿光轴配置至少一个透镜的一个透镜系统、以及配置在该光轴上的一个固体摄像元件构成的所谓单眼式。与此相对，近年来，为了摄像装置薄型化，提出由配置在同一平面上的多个透镜系统、以及与该多个透镜系统一对一对应配置在同一平面上的多个摄像区域构成的摄像装置。该摄像装置由于设有多个包含成对的一个透镜系统及一个摄像区域的摄像单元，因此，成为复眼式。这种复眼式的摄像装置例如记载在日本专利第3397758号公报等，能谋求高像素化及薄型化。因此，在透镜阵列2设有两个透镜21a，21b，入射到透镜21a，21b透过偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，41b，入射到固体摄像单元6的固体摄像元件62a，62b，合成所得到的图像，能得到高画质的图像，同时能谋求薄型化。

下面，参照图5立体图说明偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，41b。偏振光镜区域41a，41b由例如光学晶体组成的偏振光镜构成，如图5所示，在形成周期槽列的透明基板411上，一边保存界面形状一边交叉叠层透明的高折射率的介质层412以及低折射率的介质层413。该高折射率的介质层412以及低折射率的介质层413的各层如图5所示，沿与透明基板411的槽列垂直的X方向具有周期性，但是，沿与槽列平行的Y方向，既可以均一，也可以具有长度比X方向大的周期或非周期的结构。这种微细的周期结构(光刻晶体)通过使用记载在特开平10-335758号公报等的被称为自凹凸叠层技术的方式，能再现性良好且高均一性地制作。

由该光刻晶体构成的偏振光镜区域41a，41b如图6(a)的立体图所示，在具有与光轴7a，7b平行的Z轴，以及与Z轴垂直的XY轴的直交座标系中，在与XY面平行的一个基板411上，使得两种以上的透明材料沿Z轴方向交替叠层得到多层结构体，例如Ta₂O₅和SiO₂的交替多层膜，由所述多层结构体构成偏振光镜区域41a，41b，偏振光镜区域41a，41b各膜具有凹凸形状，该凹凸形状沿着XY面内的一个方向周期反复形成。并且，偏振光镜区域41a如图6(b)所示，槽的方向相对Y轴方向平行，偏振光镜区域41b的槽的方向相对X轴方向平行，在偏振光镜区域41a，41b，槽的方向差异90度形成。即，从入射到XY面的输入光，因偏振光镜区域41a，41b使得偏振光方向不同的偏振光成份透过，同时，在偏振光镜区域41a，41b，分别使得等量的无偏振光成份透过。在偏振光滤波器4设有两种凹凸形状的槽，但是，凹凸形状的槽方向也可以有多种。这样，通过用光刻晶体形成偏振光镜区域41a，41b，耐紫外线劣化性良好，能长期稳定使用。

该偏振光镜区域41a，41b的开口面积及透射轴，最初在透明基板411加工的槽图案的大小及方向，能自由设计。形成该槽图案可以用电子束光刻法或光刻法、干涉曝光法、纳诺印刷等各种各样方法进行。不管哪种场合，对各微小领域都能高精度地决定槽的方向。因此，能形成组装透射轴不同的微小偏振光镜的偏振光镜区域，以及使其多个排列的偏振光镜。又，仅仅具有凹凸图案的特定区域实行偏振光镜的动作，因此，若使得其周边区域为平坦或在面内为各向同性的凹凸图案，则作为无偏振光波依存性的介质，光进行透射。因此，能仅仅在特定区域制作偏振光镜。

配置摄像装置100，使得偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，41b中某一方，例如偏振光镜区域41b的槽方向配置为与路面平行，在偏振光镜区域41a，41b取得路面反射光的垂直偏振光图像及水平偏振光图像。

下面参照图7的立体图说明遮光间隔3的制作方法。如图7(a)所示，在含有银的感光性的玻璃基板311的外表面上涂布对紫外线遮光的涂料312，在欲形成遮光壁32的部分312，通过印刻图形，去除涂料312。将紫外线照射该感光性的玻璃基板311后，除去涂料312。通过照射该紫外线，如图7(b)所示，玻璃基板311内，在欲形成紫外线直接照射的遮光壁的部分312，银析出，黑化形成遮光部313。该遮光部313也形成在欲形成遮光壁32的部分312的玻璃内部。在该状态下，通过机械加工或浸蚀除去欲形成玻璃基板311的遮光壁32的部分312以外，如图7(c)所示，形成两个开口部31a，31b以及具有遮光部313的遮光壁32。这样，能很容易地制作具有两个开口部31a，31b的遮光间隔3。通过将该遮光间隔3的开口部31a，31b与偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，41b对应配置，能可靠地防止光漏出到邻接的偏振光镜区域。又，各开口部31a，31b的内壁面黑化，因此，能避免在内壁面反射的杂散光入射到固体摄像单元6的固体摄像元件62a，62b。

下面说明用如上所述构成的摄像装置100检测路面状态时的动作。

首先，配置摄像装置100，使得摄像装置100的偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，41b之中某一方，例如偏振光镜区域41b的槽方向与路面平行，安装在例如车辆上，进行路面摄影。通过该摄影，入射到透镜阵列2的透镜21a的光通过遮光间隔3入射到偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，在偏振光镜区域41a，仅仅使得垂直偏振光成份的光入射到固体摄像单元6的固体摄像元件62a。又，入射到透镜阵列2的透镜21b的光通过遮光间隔3入射到偏振光滤波器4的偏振光镜区域41b，在偏振光镜区域41b，仅仅使得水平偏振光成份的光入射到固体摄像单元6的固体摄像元件62b。用固体摄像元件62a，62b摄影的图像信号在信号处理部8的信号前处理部81a，81b处理，垂直偏振光图像及水平偏振光图像分别存储在图像存储器82a，82b。运算处理部83计算存储在图像存储器82a，82b的垂直偏振光图像及水平偏振光图像的偏振光比，输出到路面状态判别部84。路面状态判别部84根据输入的垂直偏振光图像及水平偏振光图像的偏振光比的大小，判别路面的湿润状态，将输入的垂直偏振光图像及水平偏振光图像的偏振光比与预先设定的基准值比较，根据输入的偏振光比是否超过基准值，判别路面有无缺陷。

参照图8示意图说明在路面状态判别部84的路面湿润的判定处理。如图8(a)所示，湿润时的路面因水积存在表面的凹凸部分，成为镜面，从该镜面的反射光显示偏振光特性。这种场合，若将反射光的垂直偏振光成份及水平偏振光成份的反射率分别设为Rs，Rp，则相对光强度l的入射光的反射光强度ls，lp用下式表示，其入射角依存性如图9所示：

ls＝Rs·l

lp＝Rp·l

这样，镜面的反射光的水平偏振光成份，当入射角等于布儒斯特角(53.1度)时，反射光强度为零，垂直偏振光成份反射光强度表示伴随入射角增大渐增的特性。

另一方面，如图8(b)所示，干燥时的路面，表面为粗糙面，主要为漫反射，反射光不显示偏振光特性，各偏振光成份的反射光强度大致相等(Rs＝Rp)。因此，可以从垂直偏振光图像及水平偏振光图像的亮度信息，根据偏振光特性，抽出关于路面水分的信息。

具体如下式所示，求取垂直偏振光成份的反射光强度ls和水平偏振光成份的反射光强度lp之比，即，图像亮度之比H：

H＝ls/lp＝Rs/Rp

该反射光强度ls和lp之比H不依存于入射光强度l，因此，可以除去外界亮度变化的影响，且稳定地抽出偏振光特性。

求取该偏振光比H的亮度平均值等，根据该值大小，判别路面的湿润状态。例如路面干燥场合，垂直偏振光成份和水平偏振光成份大致相等，因此，偏振光比H成为1左右的值。又，路面完全湿场合，水平偏振光成份比垂直偏振光成份大得多，偏振光比H成为大的值。又，路面稍稍湿场合，偏振光比H成为上述值的中间值。因此，根据偏振光比H的值可以计算路面的湿润状态。

在该路面状态判别部84判别的路面的湿润状态或有无缺陷，从输出部87输出到没有图示的显示装置显示。在这样移动的车辆上能摄影路面的湿润状态，能发送注意路滑等注意信息。

另一方面，路面信息识别部86读出例如存储在图像存储器82a中的垂直偏振光图像，将读取的图像与存储在路面信息存储部的文字或标识进行比较，识别表示在路面上的文字或标识，从输出部87向显示装置输出所识别的文字或标识，进行显示。这样，能可靠地检测表示在路面上的上限速度表示、停止表示等信息，及区分行车道的白线等，能更好地支援驾驶者。

关于在该路面信息识别部86读取垂直偏振光图像的优点，参照表示汽车的驾驶席部分的图10进行说明。在图10中，符号101是室内反射镜，102是汽车的顶板，103是汽车的前玻璃，104是仪表板，104a是仪表板的上面部，摄像装置100安装在室内反射镜101的背面。来自太阳105的光入射到该汽车的驾驶席部分，在仪表板104的上面部104a反射，该反射光入射到前玻璃103内面，在此再次反射的反射光入射到摄像装置100，则摄像装置100本来应得到的图像的反差明显低下，发生所谓从前玻璃103的映照问题。当在仪表板104的上面部104a放置地图或毛巾等反射率高的物品场合，尤其明显。

这种来自玻璃的反射光的振动方向为仅仅单方向(水平偏振光成份)的偏振光，因此，通过在摄像装置100的路面信息识别部86取出垂直偏振光图像，能对减少来自前玻璃103的映照影响的状态下的路面状态进行摄像。同样，也能去除伴随太阳光的路面反射光成份之中水平偏振光成份。

在上述说明中，说明了以单透镜构成透镜阵列2的透镜21a，21b的场合，但本发明并不局限于此，如图11(a)所示，也可以将多个透镜阵列22通过间隔23等叠层，构成透镜阵列2。这样，通过组装多个透镜阵列22，能使得各透镜形状简单化。又，如图11(b)所示，也可以改变多个透镜阵列22的透镜形状。例如，根据偏振光方向，入射光量不同，因此，也可以改变透镜开口，调整光圈。

又，在上述说明中，说明了以例如光学晶体形成偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a，41b的场合，但本发明并不局限于此，也可以使用线栅型的偏振光镜。该线栅型的偏振光镜是通过将细金属丝周期配列形成的偏振光镜，以往，多使用在电磁波的毫波区域。线栅型的偏振光镜具有以下结构：与输入光的波长相比，充分细的金属细线以与波长相比充分短的间隔排列。使得光入射到这种结构场合，与金属细线平行的偏振光被反射，与其垂直的偏振光被透射。关于金属细线的方向，在一基板内可以使得各领域独立变化制作，因此，能使得线栅型的偏振光镜的特性按各领域变化。若利用该特点，可以对各偏振光镜区域41a，41b使得透射轴方向变化。

作为该线栅型的偏振光镜的制作方法，可以在基板上形成金属膜，通过光刻法形成图案，残留细线状的金属。又，作为另一种制作方法，可以在基板上通过光刻法形成槽，从与该槽方向成直角、而相对基板法线倾斜的方向(相对基板面倾斜的方向)，通过真空蒸镀，金属成膜，进行制作。在真空蒸镀中，从蒸镀源飞来的粒子在其中途与其他分子或原子几乎没有冲突，粒子从蒸镀源朝着基板直线前进，因此，仅仅在构成槽的凸部成膜，另一方面，在槽的底部(凹部)，被凸部遮蔽，几乎不成膜。因此，通过控制成膜量，能仅在形成在基板上的槽的凸部成膜金属膜，能制作金属细线。作为用于该线栅型的偏振光镜的金属线希望使用铝或银，但是，例如钨等其他金属也同样可以实现。又，作为光刻法，可以列举光刻，电子光刻，X线光刻等，但是，若假定在可视光下动作，细线间隔成为100nm左右，因此，较好的是，电子光刻或X线光刻。又，在金属成膜中，较好的是真空蒸镀，但是，重要的是，入射到基板的粒子的方向性，因此，也可以是高真空度氛围的喷溅，或使用准直器的准直喷溅。

在上述说明中，说明了由两个透镜21a，21b构成透镜阵列2，由两个偏振光镜区域41a，41b构成偏振光滤波器4，由上述透镜阵列2及偏振光滤波器4构成光学系统1，摄像装置100包括上述光学系统1，但本发明并不局限于此，也可以在至少两个区域构成透镜阵列2及偏振光滤波器4。

例如，图12的分解立体图所示，第二摄像装置100a的光学系统1a由四个透镜21a，21b，21c，21d构成透镜阵列2，由四个偏振光镜区域41a，41b，41c，41d构成偏振光滤波器4。透镜阵列2的四个透镜21a，21b，21c，21d之中，透镜21a，21b由同一形状的例如非球面透镜等构成的单透镜形成，透镜21c，21d由与透镜21a，21b不同形状、非球面透镜等构成的单透镜形成，配置在同一平面上。在此，四个透镜21a，21b，21c，21d之中，透镜21a，21b是焦距相对长，视场角狭小的远距离用透镜，透镜21c，21d是焦距相对短，视场角广(大)的近距离用透镜构成。在此，所谓远距离是车辆前方30-100m的范围，所谓近距离是车辆前方2-30m的范围。关于视场角，远距离用为10度左右，近距离用为30度左右。

遮光间隔3具有四个开口部31a，31b，31c，31d，相对透镜阵列2，设在被摄体侧的相反侧。四个开口部31a，31b，31c，31d分别以透镜21a，21b，21c，21d的光轴7a，7b，7c，7d为中心，以所设定大小贯穿，在内壁面，通过涂黑或使其粗糙或使其消光等，实行光的反射防止处理。

偏振光滤波器4包括偏振光面差异90度的两个偏振光镜区域41a、41b，以及同样偏振光面差异90度的两个偏振光镜区域41c、41d，相对遮光间隔3，设在与透镜阵列2相反侧。四个偏振光镜区域41a、41b、41c、41d分别以光轴7a、7b、7c、7d为中心，设置为与XY平面平行。该偏振光镜区域41a、41b、41c、41d使得电磁场朝非特定方向振动的无偏振光，仅仅沿偏振光面方向的振动成份透过，成为直线偏振光。

间隔5形成矩形框状，其具有开口部51，该开口部51贯通与偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a、41b、41c、41d对应的区域，间隔5相对偏振光滤波器4，设在与遮光间隔3相反侧。

固体摄像单元6包括搭载在基板61上的四个固体摄像元件62a、62b、62c、62d，相对间隔5，设在与偏振光滤波器4相反侧，所述基板61包括信号处理部8。四个固体摄像元件62a、62b、62c、62d的被摄体像实际成像的摄像区域分别以光轴7a、7b、7c、7d为中心，设在与XY平面平行的同一平面上。该固体摄像元件62a、62b、62c、62d进行黑白传感检测场合，内部不设有滤色器，进行彩色图像传感检测场合，可以将滤色器配置在前部。

这样，第二摄像装置100a的光学系统1a具有从路面摄影垂直偏振光图像及水平偏振光图像的两系统的光学系统，从透镜阵列2到固体摄像单元6之间进行密闭，使得垃圾等异物不进入固体摄像元件62a、62b、62c、62d的摄像区域。

该第二摄像装置100a的光学系统1a通过使用配置远距离用透镜21a，21b及近距离用透镜21c，21d的透镜阵列2，能使得远距离及近距离的两图像最合适地成像。并且，在各固体摄像元件62a、62b、62c、62d的后段，与第一摄像装置100的光学系统1相同，设有信号处理部8，通过对偏振光比图像进行摄像，与第一摄像装置100相比，相对摄像位置，能实现可靠性高的摄像装置。作为将偏振光比图像向驾驶者传递的方法，可以使用低速时在监视器上仅显示近距离图像，高速时在监视器上仅显示远距离图像的方法，或者将两图像表示在一画面中、即例如将远距离图像表示在监视器的中央部、近距离图像表示在其周边部的方法等。

上述第二摄像装置100a的光学系统1a以焦距相对长、视场角狭小的远距离用透镜21a、21b，以及焦距相对短、视场角广(大)的透镜21c、21d构成，下面参照图13的分解立体图说明第三摄像装置100b的光学系统1b，其以同一形状非球面透镜等构成单透镜形成透镜阵列2的四个透镜21a，21b，21c，21d。

在第三摄像装置100b的光学系统1b的透镜阵列2中，以同一形状非球面透镜等构成单透镜21a，21b，21c，21d配置在同一平面上。遮光间隔3具有四个开口部31a，31b，31c，31d，相对透镜阵列2，设在被摄体侧的相反侧。四个开口部31a，31b，31c，31d分别以透镜21a，21b，21c，21d的光轴7a，7b，7c，7d为中心，以所设定大小贯穿，在内壁面，通过涂黑或使其粗糙或使其消光等，实行光的反射防止处理。

偏振光滤波器4包括偏振光面差异90度的两个偏振光镜区域41a、41b，以及同样偏振光面差异90度的两个偏振光镜区域41c、41d，相对遮光间隔3，设在与透镜阵列2相反侧。四个偏振光镜区域41a、41b、41c、41d分别以光轴7a、7b、7c、7d为中心，设置为与XY平面平行。该偏振光镜区域41a、41b、41c、41d使得电磁场朝非特定方向振动的无偏振光，仅仅沿偏振光面方向的振动成份透过，成为直线偏振光。并且，偏振光镜区域41a、41b在透射波长450-650nm(可视域)范围，线栅型的偏振光镜或光学晶体的结构最合适，偏振光镜区域41c、41d在透射波长650-1000nm(近红外域)范围，线栅型的偏振光镜或光学晶体的结构最合适。一般，波长越长侧，周期结构的间距越大。

间隔5形成矩形框状，其具有开口部51，该开口部51贯通与偏振光滤波器4的偏振光镜区域41a、41b、41c、41d对应的区域，间隔5相对偏振光滤波器4，设在与遮光间隔3相反侧。

固体摄像单元6包括搭载在基板61上的四个固体摄像元件62a、62b、62c、62d，相对间隔5，设在与偏振光滤波器4相反侧，所述基板61包括信号处理部8。四个固体摄像元件62a、62b、62c、62d的被摄体像实际成像的摄像区域分别以光轴7a、7b、7c、7d为中心，设在与XY平面平行的同一平面上。该固体摄像元件62a、62b、62c、62d进行黑白传感检测场合，内部不设有滤色器，进行彩色图像传感检测场合，可以将滤色器配置在前部。

这样，第三摄像装置100b的光学系统1b具有从路面摄影垂直偏振光图像及水平偏振光图像的两系统的光学系统，从透镜阵列2到固体摄像单元6之间进行密闭，使得垃圾等异物不进入固体摄像元件62a、62b、62c、62d的摄像区域。

作为该偏振光镜区域，第三摄像装置100b的光学系统1b使用包括可视域用的偏振光镜区域41a、41b以及近红外域用的偏振光镜区域41c、41d的偏振光滤波器4，该第三摄像装置100b最适合成像白天及夜间的两图像。即，白天可以根据来自最适合可视域的偏振光镜区域41a、41b的信息，生成偏振光比图像，夜间可以根据来自最适合近红外域的偏振光镜区域41c、41d的信息，生成偏振光比图像。该夜间时的摄影用可视域的信息，判别很难，一般使用近红外或远红外波长的光。又，若由头灯投射近红外波长的光，则更好。并且，在固体摄像元件62a、62b的后段及固体摄像元件62c、62d的后段设有与第一摄像装置100的光学系统1相同的信号处理部8，通过对偏振光比图像进行摄像，与第一摄像装置100相比，对于白天及夜间的使用环境能实现可靠性高的摄像装置。作为将偏振光比图像向驾驶者传递的方法，可以使用头灯断开时在监视器上仅显示可视域图像，夜间时在监视器上仅显示近红外域图像的方法。又，可以设置日照传感器等，根据日照传感器的输出值自动地切换显示在监视器上。

在上述实施例说明中，设有遮光手段，但是，本发明不局限于此，也可以不设置遮光手段。

但是，通过设置遮光手段，能除去来自邻接部的杂光。

以上，对本发明以合适的实施例为例具体进行了说明，但是，本发明不局限于上述实施例中的说明内容，在不脱离其宗旨的范围内可以做种种变化。

例如，在上述说明中，作为摄像装置100，100a，100b的使用例，对车辆前方的图像进行摄影场合作了说明，但是，本发明不局限于此，也可以对车辆侧面或车辆后方进行摄影。又，摄像装置100，100a，100b并不限定于车载用途，也可以用于FA(工厂自动化)或医用保健等用途。

再有，在本发明的一实施例中，信号处理装置设置在摄像装置中。但本发明并不局限于此，也可以不设在摄像装置中，而是设在他处。

Claims (7)

1.一种摄像装置，包括：

透镜阵列，在同一基板上设有多个透镜；

滤波器，根据透过该透镜阵列的各透镜的光束分离偏振光镜区域；

摄像单元，具有多个摄像区域，接受通过该滤波器的各区域的光，对被摄体像进行摄影；以及

信号处理装置，对于在该摄像单元的各摄像区域摄影的被摄体图像的图像信号进行处理；其特征在于：

上述滤波器具有至少两个与透射轴垂直的偏振光镜区域；

在上述摄像单元的某个摄像区域对垂直偏振光图像进行摄影，在其他摄像区域对水平偏振光图像进行摄影；

上述信号处理装置生成在上述摄像单元摄影的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的比的图像。

2.根据权利要求1中记载的摄像装置，其特征在于：

设有遮光手段，按透过上述透镜阵列的各透镜的光束分离，入射到上述滤波器的各偏振光镜区域。

3.根据权利要求1或2中记载的摄像装置，其特征在于：

上述信号处理装置根据在上述摄像单元摄影的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的偏振光比的大小，判别路面湿润或干燥状态。

4.根据权利要求1-3中任一个记载的摄像装置，其特征在于：

上述信号处理装置根据在上述摄像单元摄影的垂直偏振光图像，判别路面上的记载信息。

5.根据权利要求1-4中任一个记载的摄像装置，其特征在于：

上述滤波器的各偏振光镜区域由将折射率不同的多个透明材料叠层在透明基板上的多层结构体构成，各层具有朝一方向反复的一元周期的凹凸形状。

6.根据权利要求1-4中任一个记载的摄像装置，其特征在于：

上述滤波器的各偏振光镜区域由线栅型偏振光镜构成。

7.一种路面状态判别方法，根据通过摄像装置摄影的图像，判别路面状态，所述摄像装置包括：

透镜阵列，在同一基板上设有多个透镜；

滤波器，根据透过该透镜阵列的各透镜的光束分离偏振光镜区域；以及

摄像单元，具有多个摄像区域，接受通过该滤波器的各区域的光，对被摄体像进行摄影；其特征在于，包括以下步骤：

在上述摄像单元的某个摄像区域对路面反射光的垂直偏振光图像进行摄影，在其他摄像区域对路面反射光的水平偏振光图像进行摄影；以及

根据所摄影的垂直偏振光图像和水平偏振光图像的偏振光比，判别路面状态。

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