JP2010276507A

JP2010276507A - 画像認識装置及び車外監視装置

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Publication number: JP2010276507A
Application number: JP2009130111A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sannomiya; 俊三宮; Hideaki Hirai; 秀明平井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP5440907B2

Abstract

【課題】単純な構成で被写体の三次元画像を撮像し、撮像した画像から距離情報を有する距離画像を求め、求めた距離画像から被写体までの距離を計測する。
【解決手段】画像認識装置１の１つの撮像装置２で入射した光を水平偏光成分の光と垂直偏光成分の光に分離して水平偏光画像と垂直偏光画像を撮像し、撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を画像信号処理装置３で処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求め、視差ずれ補正などの処理を不要にして処理の簡略化して三次元の距離情報を得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、単純な構成で被写体の三次元画像を撮像し、撮像した画像から距離情報を有する距離画像を求め、求めた距離画像から被写体までの距離を計測する画像認識装置とそれを使用した車外監視装置に関するものである。

被写体の三次元位置を測定する技術として、従来からステレオカメラが知られている。ステレオカメラは、視点の異なる二つのカメラの撮影画像を解析することにより、被写体の三次元位置情報を演算するものである。ステレオカメラでは、二つのカメラ間の距離（光軸間の距離）を基線長として、被写体の三次元位置情報を、二つのカメラの視点の相違による画像座標の差分である二つのカメラの撮影画像の視差と基線長から容易に演算することができる。このステレオカメラにおいては、二つのカメラに共通して写っている被写体に限って、その三次元位置を演算することができる。

このステレオカメラで視差検出を精度良く行うためには、特許文献１に示すように、２台のカメラの位置がずれないように、ステーの両端部にカメラを設置するための実質的に同一の平面に含まれる設置面を設け、この２つの設置面にカメラを設置して２つのカメラの取付精度を向上させている。

また、２つのカメラを使用して路面の状況を判別する路面状態判別装置が例えば特許文献２に開示されている。特許文献２に示された路面状態判別装置は、垂直方向の偏光を透過する位置に偏光フィルタを配置し水平偏光画像を撮影するカメラと、水平方向の偏光を透過する位置に偏光フィルタを配置し垂直偏光画像を撮影するカメラとを備え、同一シーンを同時に撮影して得られた水平偏光画像と垂直偏光画像の視差による位置ずれを補正し、補正した水平偏光画像と垂直偏光画像の偏光比から路面の状況を判別している。

しかしながら２台のカメラを使用すると装置が大型化するとともにコスト高になってしまう。また、特許文献２に示すように２つのカメラで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像の視差による位置ずれを補正していると、処理が複雑になってしまう。

これに対して２台のカメラを使用しないで路面の状況を判別する路面状態判別装置が例えば特許文献３に開示されている。特許文献３に示された路面湿潤状況検出装置は、路面に向けて水のブリュータス角となるように配置した撮像装置の前面に直線偏光子を設け、路面を撮影するとき直線偏光子をモータにより回転して偏光面を垂直方向と水平方向に切り替えて撮影した垂直偏光画像と水平偏光画像の偏光比を演算し、演算した偏光比の大小から路面状態を判別している。

特許文献３に開示された路面湿潤状況検出装置は、路面を撮影するにあたって偏光子を回転して偏光面を垂直方向と水平方向に回転しているため、撮像装置を固定した場所に設置するのではなく自動車等の車両に搭載して路面を走行しながら路面状態を判別しようとした場合には、偏光子を回転させる時間のズレによって垂直偏光画像と水平偏光画像が全く異なった場所を撮影することになり、走行しながら路面状態を判別することができないという短所がある。

また、偏光子を回転するためのモータや駆動伝達機構が必要であるため、路面湿潤状況検出装置そのものが大型化してしまう。この路面湿潤状況検出装置を例えば自動車に搭載する場合は、ルームミラーに内蔵するかルームミラーの裏面に装着することが望ましいが、路面湿潤状況検出装置が大型化すると、このような装着できないという短所がある。さらにモータや駆動伝達機構の保守点検を定期的に行う必要がある。

この発明は、このような短所を改善し、単純な構成で被写体の三次元画像を撮像し、撮像した画像から距離情報を有する距離画像を求め、求めた距離画像から被写体までの距離を計測する画像認識装置とそれを使用した車外監視装置を提供することを目的とするものである。

この発明の画像認識装置は、前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、撮像装置と画像信号処理装置を有し、前記撮像装置は、入射した光を水平偏光成分と垂直偏光成分の光に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した水平偏光成分と垂直偏光成分の光を入射して水平偏光画像と垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記画像信号処理装置は、前記撮像手段で撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする。

この発明の第２の画像認識装置は、前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、撮像装置と画像信号処理装置を有し、前記撮像装置は、第１の撮像ユニットと、第１の撮像ユニットに近接して配置した第２の撮像ユニットを有し、前記第１の撮像ユニットは、入射した光のなかから水平偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した水平偏光成分の光を入射して水平偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記第２の撮像ユニットは、入射した光のなかから垂直偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した垂直偏光成分の光を入射して垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記画像信号処理装置は、前記第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットとで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする。

この発明の第３の画像認識装置は、前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、撮像装置と画像信号処理装置を有し、前記撮像装置は、光分岐手段と第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットを有し、前記光分岐手段は、入射した光を２方向に分岐し、前記第１の撮像ユニットは、前記光分岐手段で分岐した一方の光のなかから水平偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した水平偏光成分の光を入射して水平偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記第２の撮像ユニットは、前記光分岐手段で分岐した他方の光のなかから垂直偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した垂直偏光成分の光を入射して垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記画像信号処理装置は、前記第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットとで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする。

この発明の第４の画像認識装置は、前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、撮像装置と画像信号処理装置を有し、前記撮像装置は、領域分割フィルタと第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットを有し、前記領域分割フィルタは、入射した光を水平偏光成分の光と垂直偏光成分の光に分離し、２方向に分岐し、前記第１の撮像ユニットは、前記領域分割フィルタで分離した水平偏光成分の光を入射して水平偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記第２の撮像ユニットは、前記領域分割フィルタで分離した垂直偏光成分の光を入射して垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、前記画像信号処理装置は、前記第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットとで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする。

前記光分岐手段の前段や領域分割フィルタの前段に撮像光学系を設けると良い。

この発明の車外監視装置は、前記画像認識装置と中央処理装置及び表示装置を有し、車両に搭載され、前記中央処理装置は前記画像認識装置で撮像した画像や距離情報から道路形状や複数の立体物の三次元位置を高速で検出して前記表示装置に表示することを特徴とする。

この発明の画像認識装置は、１つの撮像装置で入射した光を水平偏光成分の光と垂直偏光成分の光に分離して水平偏光画像と垂直偏光画像を撮像するから、水平偏光画像と垂直偏光画像の視差を非常に小さくすることができる。

この撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めるから視差ずれ補正などの処理を不要にして処理の簡略化して三次元の距離情報を得ることができる。

また、この発明が画像認識装置を使用した車外監視装置は、三次元の距離情報を認識することにより、自動車や歩行者が接近するかを確認することができ、安全性を向上することができる。

この発明の画像認識装置の構成図である。車外監視装置の構成図である。水平偏光画像と垂直偏光画像を示す図である。偏光比画像を示す図である。距離に対する偏光比の変化特性図である。偏光差分画像を示す図である。第２の撮像装置の構成図である。第３の撮像装置の構成図である。第４の撮像装置の構成図である。領域分割フィルタの偏光子領域の構成を示す斜視図である。領域分割フィルタの偏光子領域の配置を示す斜視図である。

図１は、この発明の画像認識装置の構成図である。図に示すように、画像認識装置１は、撮像装置２と画像信号処理装置３を有する。撮像装置２は、第１の撮像ユニット４と、第１の撮像ユニット４に近接して平行に配置した第２の撮像ユニット５を有する。第１の撮像ユニット４は、撮像光学系４１１と固体撮像ユニット４１２を有する第１の撮像手段４１と、第１の撮像手段４１の前段に設けられた直線偏光子４２を有する。第２の撮像ユニット５は、撮像光学系５１１と固体撮像ユニット５１２を有する第２の撮像手段５１と、第２の撮像手段５１の前段に設けられた直線偏光子５２を有する。第１の撮像ユニット４の直線偏光子４２は撮像装置２の前方から入射した光のうち水平偏光成分を透過して第１の撮像手段４１に入射する。第１の撮像手段４１は入射した水平偏光成分により水平偏光画像を撮像する。第２の撮像ユニット５の直線偏光子５２は撮像装置２の前方から入射した光のうち垂直偏光成分を透過して第２の撮像手段５１に入射する。第２の撮像手段５１は入射した垂直偏光成分により垂直偏光画像を撮像する。

画像信号処理装置３は、画像処理部６と演算処理部７を有する。画像処理部６は、第１の撮像手段４１で撮像した水平偏光画像と第２の撮像手段５１で撮像した垂直偏光画像を処理して偏光比画像を生成する。演算処理部７は画像処理部４で生成した偏光比画像から被写体までの三次元の距離を算出する。

この画像認識装置１は、図２に示すように、自動車等の車両８に搭載された車外監視装置９に使用する。車外監視装置９は車両８の進行方向の前方や左右の情報の画像を撮影し、撮影した画像から進行方向に対して左右両側の自動車や歩行者等を認識して確認するものであり、画像認識装置１と中央処理装置１０及び表示装置１１を有する。画像認識装置１は車両８のルームミラーの後段など運転者の視野を遮らない位置に配置されている。中央処理装置１０は画像認識装置１で撮像した画像や距離情報から道路形状や複数の立体物の三次元位置を高速で検出し、その検出結果に基づいて先行車や障害物を特定して衝突警報の判断処理等を行い、認識された物体が自車両８の障害物となる場合、運転者の前方に設置された表示装置１１に表示して運転者に対する警告を行うほかに、図示しないアクチュエータ類を制御する外部装置を接続することにより車体の自動衝突回避制御等が可能となっている。

この画像認識装置１を有する車外監視装置９で車両８の進行方向の前方の情報の画像を撮影して自動車や歩行者等を認識して確認するときの処理を説明する。

画像認識装置１の撮像装置２で車両８の進行方向の前方の撮影を開始すると、第１の撮像ユニット４の直線偏光子４２は入射した光のなかで水平偏光成分の光を透過して第１の撮像手段４１に入射する。第１の撮像手段４１は入射した水平偏光成分により、例えば図３（ａ）に示すような水平偏光画像４３を撮像し、撮像した水平偏光画像４３を画像信号処理部３の画像処理部６に出力する。また、第２の撮像ユニット５の直線偏光子５２は入射した光のなかで垂直偏光成分の光を透過して第２の撮像手段５１に入射する。第２の撮像手段５１は入射した垂直偏光成分により、図３（ｂ）に示すような垂直偏光画像５３を撮像し、撮像した垂直偏光画像５３を画像信号処理部３の画像処理部６に出力する。この第１の撮像手段４１と第２の撮像手段５１を１つの撮像装置１に近接して配置しているから、第１の撮像手段４１と第２の撮像手段５１の間隔を近接することができ、水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３の視差を非常に小さくすることができ、視差ずれ補正などの処理を不要にして処理の簡略化を図ることができる。なお、図３は６５０ｎｍの波長のバンドパスフィルタを通して撮影した画像である。

画像処理部６は、入力した水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３を処理して、図４に示す偏光比画像６３を生成して演算処理部７に出力する。演算処理部７は入力した偏光比画像６３から被写体までの三次元の距離を算出する。

この偏光比画像６３から距離を算出するとき、水平偏光の輝度をＩａ（ｘ，ｙ）、垂直偏光の輝度をＩｂ（ｘ，ｙ）とすると、水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３の偏光比Ｐ（ｘ，ｙ）は、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｉｂ（ｘ，ｙ）／Ｉａ（ｘ，ｙ）
で表せる。
そこで図４に示す偏光比画像６３の破線で示した路面領域の距離に対する偏光比Ｐ（ｘ，ｙ）の変化を図５に示す。図５に示すように、偏光比Ｐ（ｘ，ｙ）は路面領域の三次元の距離と線形な関係にあり、偏光比画像６３から三次元の距離を算出することができる。

この偏光比画像６３と算出した三次元の距離情報を中央処理装置１０は表示装置１１に表示する。車両８の運転者は表示装置１１に表示された偏光比画像６３と三次元の距離情報を認識することにより、自動車や歩行者が接近するかを確認することができ、安全性を向上することができる。

前記説明では、撮像した水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３から偏光比画像６３を生成して車両８の前方の情報の三次元の距離情報を算出する場合について説明したが、図６に示すように、水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３から、図６に示すような偏光差分画像７３を生成し、生成した偏光度画像７３の下記式に示す偏光比Ｐ１（ｘ，ｙ）から三次元の距離を算出しても良い。
Ｐ１(x,y)＝｛Ｉｂ(x,y)−Ｉａ(x,y)｝／｛Ｉｂ(x,y)＋Ｉａ(x,y)｝

また、前記説明では、撮像装置２の第１の撮像ユニット４の第１の撮像手段４１に撮像光学系４１１を設け、第２の撮像ユニット５の第２の撮像手段５１に撮像光学系５１１を設けた場合について説明したが、図７に示すように、撮像装置２ａに１又は複数の単レンズを有する撮像光学系１２とハーフミラー１３を設け、撮像光学系１２を第１の撮像ユニット４と第２の撮像ユニット５で共用し、撮像光学系１２を透過した前方の情報を示す光をハーフミラー１３で直交する２方向の光に分離し、ハーフミラー１３を透過した光を第１の撮像ユニット４に入射し、ハーフミラー１３で反射した光を第２の撮像ユニット５に入射するようにしても良い。

この撮像装置２ａは、撮像光学系１２で集光した光の一部はハーフミラー１３を透過して第１の撮像ユニット４に入射して第１の撮像ユニット４で水平偏光画像４３を撮像する。また、撮像光学系１２で集光した光の一部はハーフミラー１３で反射して第２の撮像ユニット５に入射して第２の撮像ユニット５で垂直偏光画像５３を撮像する。この撮像した水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３から偏光比画像６３や偏光度画像７３を生成する。

このように１つの撮像光学系１２に入射した光により水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３を撮像することができ、撮像した水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３に視差が生じないため、第１の撮像ユニット４と第２の撮像ユニット５の検出領域が小さくて済み、撮像装置２ａの小型化を図るとともに視差ずれ補正などの処理を不要にして処理の簡略化を図ることができる。

また、ハーフミラー１３の代わりに、図８の構成図に示すように、水平偏光成分を透過し、垂直偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタ１４を設けても良い。このように偏光ビームスプリッタ１４を設けた撮像装置２ｂは直線偏光子４３と直線偏光子５３を使用しないで済み、光学系を簡素化できるとともに光の利用率を向上することができる。

前記説明では、撮像装置２，２ａ，２ｂに２つ固体撮像ユニット４１２，５１２を設けた場合について説明したが、次に１つの固体撮像ユニットで水平偏光画像４３と垂直偏光画像５３を撮像する撮像装置２ｃについて説明する。

撮像装置２ｃは、図９の分解斜視図に示すように、レンズアレイ２１と遮光スペーサ２２と偏光フィルタ２３とスペーサ２４及び固体撮像ユニット２５が積層されて形成されている。

レンズアレイ２１は、２つのレンズ２１１ａ，２１１ｂを有する。この２つのレンズ２１１ａ，２１１ｂは互いに独立した同一形状の例えば非球面レンズ等からなる単レンズで形成され、光軸２６ａ，２６ｂを平行にして同一平面上に配置している。ここでレンズ２１１ａ，２１１ｂの光軸２６ａ，２６ｂと平行な方向をＺ軸、Ｚ軸に垂直な一方向をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸とすると、レンズ２１１ａ，２１１ｂは、同一のＸＹ平面上に配置されている。遮光スペーサ２２は、２つの開口部２２１ａ，２２１ｂを有し、レンズアレイ２１対して被写体側とは反対側に設けられている。２つの開口部２２１ａ，２２１ｂは光軸２６ａ，２６ｂをそれぞれ中心として所定の大きさで貫通され、内壁面には黒塗りや粗面やつや消しなどにより光の反射防止処理がされている。

偏光フィルタ２３は、偏光面が９０度異なる２つの偏光子領域２３１ａ，２３１ｂを有し、遮光スペーサ２２に対してレンズアレイ２１とは反対側に設けられている。２つの偏光子領域２３１ａ，２３１ｂはそれぞれ光軸２６ａ，２６ｂを中心としてＸＹ平面と平行に設けられている。この偏光子領域２３１ａ，２３１ｂは、不特定の方向に電磁界が振動する無偏光を、偏光面に沿った方向の振動成分だけを透過させて直線偏光にする。スペーサ２４は、偏光フィルタ２３の偏光子領域２３１ａ，２３１ｂに対応する領域が貫通した開口部２４１を有する矩形枠状に形成され、偏光フィルタ２３に対して遮光スペース２２とは反対側に設けられている。固体撮像ユニット２５は、画像信号処理装置３を有する基板２５１上に搭載された２つの固体撮像素子領域２５２ａ，２５２ｂを有し、スペーサ２４に対して偏光フィルタ２３とは反対側に設けられている。２つの固体撮像素子領域２５２ａ，２５２ｂはそれぞれ光軸２６ａ，２６ｂを中心としてＸＹ平面と平行な同一平面上に設けられている。

このように撮像装置２ｃの偏光フィルタ２３の偏光子領域２３１ａ，２３１ｂについて図１０の斜視図を参照して説明する。偏光子領域２３１ａ，２３１ｂは、例えばフォトニック結晶からなる偏光子からなり、図１０に示すように、周期的な溝列を形成した透明基板２３２上に、透明で高屈折率の媒質層２３３と低屈折率の媒質層２３４とを界面の形状を保存しながら交互に積層して形成されている。この高屈折率の媒質層２３３と低屈折率の媒質層２３４の各層は、透明基板２３２の溝列と直交するＸ方向に周期性を持つが、溝列と平行なＹ方向には一様であっても良いし、Ｘ方向より大きい長さの周期的または非周期的な構造を有していても良い。このような微細な周期構造（フォトニック結晶）は、特開平１０−３３５７５８号公報などに記載されてなる自己クローニング技術と呼ばれる方式を用いることにより、再現性良く且つ高い均一性で作製することができる。

このフォトニック結晶からなる偏光子領域２３１ａ，２３１ｂは、図１１（ａ）の斜視図に示すように、光軸２６ａ，２６ｂと平行なＺ軸と、Ｚ軸と直交するＸＹ軸を有する直交座標系において、ＸＹ面に平行な１つの基板２３２の上に２種以上の透明材料をＺ軸方向に交互に積層した多層構造体、例えばＴａ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２の交互多層膜からなり、偏光子領域２３１ａ，２３１ｂは各膜が凹凸形状を有しており、この凹凸形状はＸＹ面内の一つの方向に周期的に繰り返されて形成されている。そして偏光子領域２３１ａは、図１１（ｂ）に示すように、溝の方向がＹ軸方向に対して平行であり、偏光子領域２３１ｂは溝の方向がＸ軸方向に対して平行であり、偏光子領域２３１ａと偏光子領域２３１ｂで溝の方向が９０度異なって形成されている。すなわちＸＹ面に入射される入力光から、偏光子領域２３１ａと偏光子領域２３１ｂによって偏光方向が異なる偏光成分を透過させるとともに、偏光子領域２３１ａと偏光子領域２３１ｂでそれぞれ等量の無偏光成分を透過させるようになっている。

この偏光子領域２３１ａ，２３１ｂの開口面積や透過軸は、はじめに透明基板２３２に加工する溝パターンの大きさや方向で自由に設計することができる。この溝パターンのパターン形成は、電子ビームリソグラフィやフォトリソグラフィ、干渉露光法、ナノプリンティングなど様々な方法で行うことができる。いずれの場合でも、微小領域ごとに溝の方向を高精度に定めることができる。そのため、透過軸の異なる微小偏光子を組み合わせた偏光子領域と、更にそれを複数並べた偏光子を形成することが可能となる。また、凹凸パターンを持つ特定の領域のみが偏光子の動作をするため、その周辺の領域を平坦あるいは、面内で等方的な凹凸パターンにしておけば偏波依存性のない媒質として光は透過する。したがって、特定の領域にのみ偏光子を作りこむことができる。

偏光フィルタ２３の偏光子領域２３１ａ，２３１ｂによりレンズアレイ２１のレンズ２１１ａ，２１１ｂに入射した光を水平偏光成分と垂直偏光成分に分離し、固体撮像ユニット２５の２つの固体撮像素子領域２５２ａ，２５２ｂに入射して固体撮像ユニット２５で水平偏光画像と垂直偏光画像を撮像する。

このように入射した光を偏光フィルタ２３で水平偏光成分と垂直偏光成分に分離し、固体撮像ユニット２５で水平偏光画像と垂直偏光画像を撮像するから、撮像装置１ｃの小型化を図ることができるとともに視差ずれ補正などの処理を不要にして処理の簡略化を図ることができる。

前記説明では偏光フィルタ２３の偏光子領域２３１ａ，２３１ｂを例えばフォトニック結晶で形成した場合について説明したが、偏光子領域２３１ａ，２３１ｂとしてワイヤグリッド型の偏光子を使用しても良い。このワイヤグリッド型の偏光子とは、細い金属ワイヤを周期的に配列することにより形成された偏光子であり、従来、電磁波のミリ波領域において多く用いられてきた偏光子である。ワイヤグリッド型偏光子の構造は、入力光の波長に比べて十分細い金属細線が波長に比べて十分に短い間隔で並んだ構造を有する。このような構造に光を入射した場合、金属細線に平行な偏光は反射され、それに直交する偏光は透過されることはすでに知られている。金属細線の方向については、１枚の基板内において領域ごとに独立に変化させて作製することができるため、ワイヤグリッド偏光子の特性を領域毎に変えることができる。これを利用すれば、偏光子領域２３１ａ，２３１ｂ毎に透過軸の方向を変化させた構造とすることができる。

このワイヤグリッドの作製方法としては、基板上に金属膜を形成し、リソグラフィによりパターニングを行うことで、細線状の金属を残すことができる。また、他の作製方法としては、リソグラフィにより基板に溝を形成し、この溝の方向とは直角で基板の法線から傾いた方向（基板面に斜めの方向）から真空蒸着により金属を成膜することで作製することができる。真空蒸着では蒸着源から飛来する粒子はその途中で他の分子もしくは原子にほとんど衝突することはなく、粒子は蒸着源から基板にむかって直線的に進むため、溝を構成する凸部にのみ成膜される一方、溝の底部（凹部）では、凸部に遮蔽されほとんど成膜されない。したがって、成膜量を制御することで、基板上に形成された溝の凸部にのみ金属膜を成膜することができ、金属細線を作製することができる。このワイヤグリッド型偏光子に用いられるワイヤ金属としては、アルミニウムもしくは銀が望ましいが、例えばタングステンなど、そのほかの金属であっても同様の現象を実現できる。また、リソグラフィとしては、光リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ又はＸ線リソグラフィなどが挙げられるが、可視光での動作を想定すると細線の間隔が１００ｎｍ程度になるため、電子ビームリソグラフィもしくはＸ線リソグラフィがより望ましい。また、金属の成膜では真空蒸着が望ましいが、主として基板に入射する粒子の方向性が重要であるので、高真空度の雰囲気におけるスパッタリング、もしくはコリメーターを用いたコリメーションスパッタでも可能である。

１；画像認識装置、２；撮像装置、３；画像信号処理装置、
４；第１の撮像ユニット、５；第２の撮像ユニット、６；画像処理部、
７；演算処理部、８；車両、９；車外監視装置、１０；中央処理装置、
１１；表示装置、１２；撮像光学系、１３；ハーフミラー、
１４；偏光ビームスプリッタ、２３；偏光フィルタ、４１；第１の撮像手段、
４２；直線偏光子、５１；第２の撮像手段、５２；直線偏光子、
４１１，５１１；撮像光学系、４１２，５１２；固体撮像ユニット。

国際公開ＷＯ２００６／０５２０２４号公報特開２００６−５８１２２号公報特開平１０−３３２５７６号公報

Claims

前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、
撮像装置と画像信号処理装置を有し、
前記撮像装置は、入射した光を水平偏光成分と垂直偏光成分の光に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した水平偏光成分と垂直偏光成分の光を入射して水平偏光画像と垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記画像信号処理装置は、前記撮像手段で撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする画像認識装置。
前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、
撮像装置と画像信号処理装置を有し、
前記撮像装置は、第１の撮像ユニットと、第１の撮像ユニットに近接して配置した第２の撮像ユニットを有し、
前記第１の撮像ユニットは、入射した光のなかから水平偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した水平偏光成分の光を入射して水平偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記第２の撮像ユニットは、入射した光のなかから垂直偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した垂直偏光成分の光を入射して垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記画像信号処理装置は、前記第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットとで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする画像認識装置。
前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、
撮像装置と画像信号処理装置を有し、
前記撮像装置は、光分岐手段と第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットを有し、
前記光分岐手段は、入射した光を２方向に分岐し、
前記第１の撮像ユニットは、前記光分岐手段で分岐した一方の光のなかから水平偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した水平偏光成分の光を入射して水平偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記第２の撮像ユニットは、前記光分岐手段で分岐した他方の光のなかから垂直偏光成分の光を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離した垂直偏光成分の光を入射して垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記画像信号処理装置は、前記第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットとで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする画像認識装置。
前記光分岐手段の前段に撮像光学系を有することを特徴とする請求項３記載の画像認識装置。
前方の画像を撮像して距離画像を求める画像認識装置であって、
撮像装置と画像信号処理装置を有し、
前記撮像装置は、領域分割フィルタと第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットを有し、
前記領域分割フィルタは、入射した光を水平偏光成分の光と垂直偏光成分の光に分離し、２方向に分岐し、
前記第１の撮像ユニットは、前記領域分割フィルタで分離した水平偏光成分の光を入射して水平偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記第２の撮像ユニットは、前記領域分割フィルタで分離した垂直偏光成分の光を入射して垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを有し、
前記画像信号処理装置は、前記第１の撮像ユニットと第２の撮像ユニットとで撮像した水平偏光画像と垂直偏光画像を処理して偏光比画像又は偏光差分画像を生成し、生成した偏光比画像又は偏光差分画像から三次元の距離情報を有する距離画像を求めることを特徴とする画像認識装置。
前記領域分割フィルタの前段に撮像光学系を有することを特徴とする請求項５記載の画像認識装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像認識装置と中央処理装置及び表示装置を有し、車両に搭載され、前記中央処理装置は前記画像認識装置で撮像した画像や距離情報から道路形状や複数の立体物の三次元位置を高速で検出して前記表示装置に表示することを特徴とする車外監視装置。