JP4728211B2 - 固体撮像装置、カメラ、車両及び監視装置 - Google Patents
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Description
図18に示す固体撮像装置1000は、ステレオカメラであり、カメラ1001及び1002を備える。カメラ1001及び1002は所定の距離を隔てて設置される。カメラ1001及び1002が撮像した映像信号より、立体映像が生成される。
また、前記視差算出手段は、外部から入力されたm1(1以上の整数)行×n1(1以上の整数)列毎に、前記視差を算出し、前記ずらし手段は、前記第1保持手段が保持する前記第1映像信号のm1行の画素を行方向に所定の画素分ずらす処理を所定の回数繰り返し、前記差分算出手段は、前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記づらし手段がずらしたm1行の映像信号と、前記第1保持手段が保持する前記第2映像信号のm1行とに含まれる各画素の信号レベルの差分の絶対値を算出し、前記加算手段は、前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記差分算出手段が算出した差分絶対値の、n1列毎の和を算出してもよい。
この構成によれば、近赤外領域の光を用いて、被写体の撮像を行うことができる。これにより、車載カメラ等として本発明の固体撮像装置を用いた場合に、視認性の向上と、対向車両及び歩行者に対する眩惑の防止とを実現することができる。
この構成によれば、撮像部が出力する第1映像信号と第2映像信号とのエピポーラ性が向上することにより、撮像部が出力する第1映像信号及び第2映像信号から、撮像した被写体への距離を容易かつ高精度に算出することができる。よって、高精度の距離情報を算出できるカメラを実現することができる。
この構成によれば、撮像部が出力する第1映像信号と第2映像信号とのエピポーラ性が向上することにより、撮像部が出力する第1映像信号及び第2映像信号から、撮像した被写体への距離を容易かつ高精度に算出することができる。よって、高精度の距離情報を算出できるカメラを備える車両を実現することができる。
この構成によれば、撮像部が出力する第1映像信号と第2映像信号とのエピポーラ性が向上することにより、撮像部が出力する第1映像信号及び第2映像信号から、撮像した被写体への距離を容易かつ高精度に算出することができる。よって、高精度の距離情報を算出できるカメラを備える監視装置を実現することができる。
本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置は、単一の撮像領域で撮像した2つの映像信号から、被写体までの距離の情報を算出する。これにより、個別の撮像領域で撮像した2つの映像信号を用いる場合に比べ、2つの映像信号の位置的なばらつきを低減することができる。よって、2つの映像信号のエピポーラ性を向上させることができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
光源140から照射された近赤外光は、被写体160で反射される。被写体160で反射した反射光は、フィルタ152により第1の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ150で集光され、ミラー154で反射され、ダイクロックミラー156で反射され、フィルタ157を介して撮像領域110に照射される。撮像領域110に照射される第1の周波数帯域の光は、第1のフィルタ158を透過し、第1撮像領域115の光電変換素子111に入射する。また、被写体160で反射した反射光は、フィルタ153により第2の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ151で集光され、ミラー155で反射され、ダイクロックミラー156で反射され、フィルタ157を介して撮像領域110に照射される。撮像領域110に照射される第2の周波数帯域の光は、第2のフィルタ159を透過し、第2撮像領域116の光電変換素子111に入射する。このように、撮像領域110上に第1のフィルタ158及び第2のフィルタ159を含むフィルタ157を備えることにより、フィルタ152を介してレンズ150で集光された第1の周波数帯域の光は、第2のフィルタ159で遮断されるので第2撮像領域116には入射せず第1撮像領域115にのみ入射する。また、フィルタ153を介してレンズ151で集光された第2の周波数帯域の光は、第1のフィルタ158で遮断されるので第1撮像領域115には入射せず第2撮像領域116にのみ入射する。すなわち、本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置100は、第1撮像領域115及び第2撮像領域116に入射する光の干渉を防止することができる。また、フィルタ152、153及び157を備えることで、遮光板等を設けなくともよいので、構造を簡略化することができる。これにより、単一のCMOSイメージセンサで、2つのレンズから入射した光を互いに干渉させることなく容易に撮像することができる。
図10は、撮像領域110の左画像及び右画像の光電変換に用いられる光電変換素子111の配置の一例を示す図である。図10に示すように、12行×12列の光電変換素子111に対し、左画像を撮像する第1撮像領域115と、右画像を撮像する第2撮像領域116とが、2行毎に交互に配置された場合の信号処理部120の動作を説明する。図10に示すように、複数の光電変換素子111の第1行及び第2行が、第2撮像領域116の第1行及び第2行に対応し、複数の光電変換素子111の第3行及び第4行が、第1撮像領域115の第1行及び第2行に対応し、複数の光電変換素子111の第5行及び第6行が、第2撮像領域116の第3行及び第4行に対応し、複数の光電変換素子111の第7行及び第8行が、第1撮像領域115の第3行及び第4行に対応し、複数の光電変換素子111の第9行及び第10行が、第2撮像領域116の第5行及び第6行に対応し、複数の光電変換素子111の第11行及び第12行が、第1撮像領域115の第5行及び第6行に対応する。
本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置は、撮像領域が出力する右画像と左画像との垂直方向のずれを補正する機能を有する。これにより、右画像と左画像とに垂直方向のずれがある場合でも、高いエピポーラ性を実現し、視差の算出を高精度で行うことができる。
図16は、本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図1と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
制御部230は、調整値保持部220が保持する調整値221に応じた行から、撮像領域201の第1垂直走査部211の行選択を開始させる第1行制御信号と、第2垂直走査部212の行選択を開始させる第2行制御信号とを生成する。
例えば、図10に示すように、12行×12列の光電変換素子111に対し、左画像を撮像する第1撮像領域115と、右画像を撮像する第2撮像領域116とが、2行毎に交互に配置された場合の動作を説明する。また、図8(b)に示すように左画像171b及び右画像172bが垂直方向にずれている場合の動作を説明する。なお、図8(b)において、左画像171bが、右画像172bより上側に2画素分ずれているとする。
110、201 撮像領域
111 光電変換素子
112 垂直走査部
113 水平走査部
114、117 A/D変換部
115 第1撮像領域
116 第2撮像領域
120 信号処理部
121 映像信号
122 距離情報
123 映像信号保持部
124 距離情報算出部
125 距離情報保持部
130、230 制御部
140 光源
150、151 レンズ
152、153、157 フィルタ
154、155 ミラー
156 ダイクロックミラー
158 第1のフィルタ
159 第2のフィルタ
160 被写体
161、166 上部反射層
162、167 スペーサ層
163、168 下部反射層
164 TiO2層
165 SiO2層
171a、171b 左画像
172a、172b 右画像
210 調整値算出部
211 第1垂直走査部
212 第2垂直走査部
220 調整値保持部
221 調整値
1001、1002 カメラ
Claims (21)
- 行列状に配置された複数の光電変換素子を備える撮像部と、
第1の周波数帯域の光を集光する第1集光部と、
前記第1集光部と離間して設けられ、前記第1の周波数帯域と異なる第2の周波数帯域の光を集光する第2集光部と、
前記第1集光部が集光した光及び前記第2集光部が集光した光を前記撮像部に入射する光入射部と、
前記複数の光電変換素子に含まれる複数の第1光電変換素子上に形成され、前記第1の周波数帯域に含まれる第3の周波数帯域の光を透過する第1のフィルタと、
前記複数の光電変換素子に含まれる複数の第2光電変換素子上に形成され、前記第2の周波数帯域に含まれる第4の周波数帯域の光を透過する第2のフィルタとを備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の第1光電変換素子が光電変換した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を第1映像信号として出力し、前記複数の第2光電変換素子が光電変換した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を第2映像信号として出力する出力手段と、
前記出力手段が出力する前記第1映像信号及び前記第2映像信号から、被写体までの距離に関する情報を算出する算出手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記算出手段は、
前記出力手段が出力する前記第1映像信号及び前記第2映像信号を保持する第1保持手段と、
前記第1保持手段が保持する前記第1映像信号及び前記第2映像信号から、前記被写体に対する視差を算出する視差算出手段と、
前記視差算出手段が算出した前記視差を保持する第2保持手段とを備える
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記視差算出手段は、
前記第1保持手段が保持する前記第1映像信号のm(1以上の整数)行の画素を行方向に所定の画素分ずらす処理を所定の回数繰り返すずらし手段と、
前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記づらし手段がずらしたm行の映像信号と、前記第1保持手段が保持する前記第2映像信号のm行とに含まれる各画素の信号レベルの差分の絶対値を算出する差分算出手段と、
前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記差分算出手段が算出した差分の絶対値の、n(1以上の整数)列毎の和を算出する加算手段と、
前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記加算手段が算出した和が、前記第2保持手段が保持している和より小さい場合に、前記加算手段が算出した和と、前記ずらし手段による前記処理が実行された回数とを前記第2保持手段に保持する制御手段とを備え、
前記第2保持手段は、前記ずらし手段による所定の回数の前記処理が終了した後に、保持する前記処理が実行された回数を、前記視差として出力する
ことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。 - 前記視差算出手段は、外部から入力されたm1(1以上の整数)行×n1(1以上の整数)列毎に、前記視差を算出し、
前記ずらし手段は、前記第1保持手段が保持する前記第1映像信号のm1行の画素を行方向に所定の画素分ずらす処理を所定の回数繰り返し、
前記差分算出手段は、前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記づらし手段がずらしたm1行の映像信号と、前記第1保持手段が保持する前記第2映像信号のm1行とに含まれる各画素の信号レベルの差分の絶対値を算出し、
前記加算手段は、前記ずらし手段による所定の回数の前記処理毎に、前記差分算出手段が算出した差分絶対値の、n1列毎の和を算出する
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記第1集光部と前記第2集光部とは、前記行列状に配置された複数の光電変換素子の行方向に離間して設けられ、
前記行列状に配置された複数の光電変換素子の各行には、前記第1光電変換素子と前記第2光電変換素子とのいずれか一方のみが配置される
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1集光部と前記第2集光部とは、前記行列状に配置された複数の光電変換素子の行方向に離間して設けられ、
前記第1光電変換素子と前記第2光電変換素子とは、1以上の行毎に交互に配置される
ことを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。 - 前記第1集光部と前記第2集光部とは、前記行列状に配置された複数の光電変換素子の行方向に離間して設けられ、
前記行列状に配置された複数の光電変換素子の各行には、前記第1光電変換素子と前記第2光電変換素子とのいずれか一方のみが配置され、
前記第1光電変換素子と前記第2光電変換素子とは、m行毎に交互に配置される
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記第1集光部と前記第2集光部とは、前記行列状に配置された複数の光電変換素子の行方向に離間して設けられ、
前記固体撮像装置は、さらに、
前記第1映像信号の画像と、前記第2映像信号の画像との列方向の画素のズレを示す値であるズレ値を保持するズレ値保持手段を備え、
前記視差算出手段は、前記第1保持手段が保持する前記第1映像信号及び前記第2映像信号のうち一方の前記ズレ値に応じた行と、前記第1保持手段が保持する前記第1映像信号及び前記第2映像信号のうち他方とから視差を算出する
ことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。 - 前記撮像部は、
前記第1光電変換素子の行を選択する第1行選択手段と、
前記第2光電変換素子の行を選択する第2行選択手段とを備え、
前記出力手段は、前記第1行選択手段により行選択された前記第1光電変換素子が光電変換した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記第1映像信号として出力し、前記第2行選択手段により選択された前記第2光電変換素子が光電変換した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記第2映像信号として出力し、
前記固体撮像装置は、さらに、
前記ズレ値保持手段が保持する前記ズレ値に応じた行から前記第1行選択手段又は前記第2行選択手段による行の選択を開始させる行制御手段を備える
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、さらに、
前記第1映像信号及び前記第2映像信号から、前記ズレ値を算出するズレ値算出手段を備え、
前記ズレ値保持手段は、前記ズレ値算出手段が算出した前記ズレ値を保持する
ことを特徴とする請求項9又は10記載の固体撮像装置。 - 前記出力手段は、各列の前記光電変換素子が光電変換した信号電荷を、それぞれデジタル信号に変換し前記第1映像信号又は前記第2映像信号として出力する複数の変換手段を備える
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記第1保持手段は、少なくともm行の前記第1映像信号及び前記第2映像信号を保持する
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記第1保持手段は、少なくとも2×m行の前記第1映像信号及び前記第2映像信号を保持し、
前記第2保持手段は、m行単位の少なくとも2×m行の前記視差算出手段が算出した前記視差を保持し、
前記視差算出手段は、前記2×m行のうち一方のm行の前記第1映像信号及び前記第2映像信号と、該m行の第1映像信号及び第2映像信号に対応するm行の視差とが出力されている間に、前記2×m行のうち他方のm行の前記第1映像信号及び前記第2映像信号から、m行の視差を算出する
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記算出手段は、さらに、
前記第2保持手段が保持する前記視差と、所定の範囲とを比較し、前記視差が所定の範囲に含まれない場合には、該視差に対応する前記第1映像信号及び前記第2映像信号を所定の画像に置き換えて出力する置き換え手段を備える
ことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。 - 前記第1のフィルタ及び前記第2のフィルタは、
第1誘電体層及び第2誘電体層と、
前記第1誘電体層と前記第2誘電体層との間に形成される絶縁体で構成される絶縁体層とを備え、
前記絶縁体層の光学膜厚は、前記第1誘電体層及び前記第2誘電体層の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、さらに、
前記第1周波数帯域及び前記第2周波数帯域を含む周波数帯域の光を被写体に照射する光源を備える
ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1周波数帯域及び前記第2周波数帯域は、近赤外領域に含まれる
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 請求項1〜18のいずれか1項に記載の固体撮像装置を備える
ことを特徴とするカメラ。 - 請求項19記載のカメラを備える
ことを特徴とする車両。 - 請求項19記載のカメラを備える
ことを特徴とする監視装置。
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