JP5900127B2 - Imaging device and image processing system - Google Patents
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Description
本発明は、撮像デバイス及び画像処理システムに関する。 The present invention relates to an imaging device and an image processing system.
従来、車両のヘッドライトのハイビーム/ロービームを自動的に切り替える制御システム(AHBシステム)が知られている。このAHBシステムには、前方の車両のヘッドライトやテールライトのカラー画像を撮像するための撮像デバイスが含まれている。 Conventionally, a control system (AHB system) that automatically switches between a high beam and a low beam of a vehicle headlight is known. This AHB system includes an imaging device for capturing a color image of a headlight or taillight of a vehicle ahead.
この撮像デバイスでは、R(赤)の光を選択的に検出する画素、G(緑)の光を選択的に検出する画素、及びB(青)の光を選択的に検出する画素がベイヤー配列に従って配列されており、任意の画素の色は、その画素と隣接する複数の画素の検出結果から決定する。また、撮像デバイスにおいては、感度を高めるために、画素ごとにマイクロレンズが設けられる(特許文献1参照)。 In this imaging device, pixels that selectively detect R (red) light, pixels that selectively detect G (green) light, and pixels that selectively detect B (blue) light are arranged in a Bayer array. The color of an arbitrary pixel is determined from the detection results of a plurality of pixels adjacent to the pixel. In addition, in the imaging device, a microlens is provided for each pixel in order to increase sensitivity (see Patent Document 1).
従来の撮像デバイスでは、小さい光源(例えば遠方の先行車のテールライト)からの光の色を正確に検出できない(偽色が生じる)という問題があった。それは、小さい光源からの光が、単一の画素のみに入射されると、その画素で検出できる色のみが検出され、隣接する画素においてその光の色を検出できないためである。例えば、小さい光源からの赤色の光が、Gの光を選択的に検出する1つの画素のみに入射し、隣接する複数の画素には入射しない場合、その光の色は、Gとして検出されてしまう。 The conventional imaging device has a problem that the color of light from a small light source (for example, a taillight of a distant preceding vehicle) cannot be accurately detected (false color is generated). This is because when light from a small light source is incident on only a single pixel, only the color that can be detected by that pixel is detected, and the color of the light cannot be detected by adjacent pixels. For example, when red light from a small light source enters only one pixel that selectively detects G light and does not enter a plurality of adjacent pixels, the color of the light is detected as G. End up.
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、偽色が生じにくい撮像デバイス及び画像処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an imaging device and an image processing system in which false colors are unlikely to occur.
本発明の撮像デバイスは、選択する波長が互いに異なる複数種の波長選択素子を含む素子アレイと、入射光を素子アレイに導くマイクロレンズとを備え、マイクロレンズは、2以上の種類を含む2以上の波長選択素子を跨ぐように配置される。 The imaging device of the present invention includes an element array including a plurality of types of wavelength selection elements having different wavelengths to be selected, and a microlens that guides incident light to the element array. The microlens includes two or more types including two or more types. It arrange | positions so that the wavelength selection element of this may be straddled.
本発明の撮像デバイスによれば、小さい光源からの光であっても、マイクロレンズにより、2以上の種類を含む2以上の波長選択素子に入射する。そのため、小さい光源からの光が直接的に入射する波長選択素子だけでなく、それに隣接する波長選択素子でも光の色を検出できるので、その光の色を正確に検出することができる(偽色が生じない)。 According to the imaging device of the present invention, even light from a small light source is incident on two or more wavelength selection elements including two or more types by a microlens. For this reason, since the color of light can be detected not only by a wavelength selection element that directly receives light from a small light source but also by a wavelength selection element adjacent thereto, the color of the light can be detected accurately (false color) Does not occur).
本発明の実施形態を説明する。
1.画像処理システム101の構成
画像処理システム101の構成を図1に基づいて説明する。画像処理システム101は、車両に搭載される車載システムであり、光学系103と、撮像デバイス1と、画像処理装置105とから構成される。
An embodiment of the present invention will be described.
1. Configuration of
光学系103は、入射光を、撮像デバイス1における後述する素子アレイ17の表面に結像させる周知の構成である。撮像デバイス1は、複数の画素を配列した構造を有し、各画素において、入射光のR、G、B成分のいずれかを検出する。なお、撮像デバイス1の詳しい構造は後述する。
The
画像処理装置105は、撮像デバイス1の検出結果に基づき、偏光差分画像生成、ホワイトバランス、色作り(デモザイク)、ノイズフィルタ等の周知の方法でカラー画像を作成し、次に、そのカラー画像を用いて、先行車のテールライト、対向車のヘッドランプ、前方の道路の白線等を、周知の認識アルゴリズムにより認識する。
Based on the detection result of the
2.撮像デバイス1の構成
撮像デバイス1の構成を、図2〜図4に基づいて説明する。撮像デバイス1は、シリコン基板3と、R素子(赤の波長を選択する波長選択素子)5と、G素子(緑の波長を選択する波長選択素子)7と、B素子(青の波長を選択する波長選択素子)9と、偏光素子11と、マイクロレンズ13と、リッドガラス15とを備える。
2. Configuration of
R素子5、G素子7、及びB素子9、及び偏光素子11は、シリコン基板3上に配列され、素子アレイ17を形成している。素子アレイ17において、R素子5、G素子7、B素子9、及び偏光素子11は、それぞれ、1画素となる。また、素子アレイ17において、R素子5、G素子7、及びB素子9は、ベイヤー配列を形成している。
The
R素子5、G素子7、及びB素子9は、それぞれ、CCD、CMOS等の、入射された光を電気信号に変換する素子である。R素子5は、赤の波長の光を選択的に透過させるカラーフィルタを備えており、赤の波長の光を選択的に検出する。また、G素子7は、緑の波長の光を選択的に透過させるカラーフィルタを備えており、緑の波長の光を選択的に検出する。また、B素子9は、青の波長の光を選択的に透過させるカラーフィルタを備えており、青の波長の光を選択的に検出する。よって、R素子5、G素子7、及びB素子9では、選択する波長が互いに異なる。
The
マイクロレンズ13は、素子アレイ17の表面に、有機材料で成膜して形成されている。マイクロレンズ13は、6個の素子に跨って形成されている。その6個の素子には、R素子5と、G素子7(2個)と、B素子9と、偏光素子11(2個)とが含まれる。すなわち、1つのマイクロレンズ13は、素子アレイ17の全種類の素子を跨いでいる。マイクロレンズ13は、従来のマイクロレンズと同様に、入射光を素子アレイ17に導き、集光効率を高める作用を奏する。
The
3.撮像デバイス1の検出結果を用いて色を作成する方法
画像処理装置105は、撮像デバイス1の各画素における色を、周知のデモザイク法を用いて、その画素と、それに隣接する3画素とから成る4画素により決定する。例えば、図5において、B素子9の画素における色は、そのB素子9で検出した青色と、隣接する2個のG素子7の画素で検出した緑色と、隣接するR素子5の画素で検出した赤色とから、デモザイク法により決定する。
3. Method for Creating Color Using Detection Results of
4.撮像デバイス1が奏する効果
撮像デバイス1が奏する効果を、図6及び図7に基づいて説明する。図6に示すように、赤色の小さい光源からの光(例えば遠方のテールライトの光)301が、B素子9の画素の方向に入射し、隣接するG素子7及びR素子5の画素には直接的には入射していない場合を想定する。
4). Effects produced by the
この場合でも、R素子5、G素子7(2個)、及びB素子9に跨っているマイクロレンズ13により、B素子9の画素だけではなく、R素子5、及びG素子7(2個)の画素にも、光301が入射する。そのため、R素子5、及びG素子7(2個)の画素において、光301の赤色成分及び緑色を検出できるので、B素子9の画素における色を正確に検出することができる(偽色が生じない)。
Even in this case, not only the pixel of the
一方、撮像デバイス1とは異なり、図7に示すように、各画素ごとに独立したマイクロレンズ113がある場合において、赤色の小さい光源からの光301が、B素子9の画素の方向に入射し、隣接するG素子7及びR素子5の画素には入射していない場合を想定すると、R素子5、G素子7(2個)の画素において、光301の赤色成分及び緑色を検出できないので、B素子9の画素における色を正確に検出することができない(偽色が生じる)。
On the other hand, unlike the
また、撮像デバイス1は、偏光素子を有することにより、特定の方向の偏光を検出することができる。
また、撮像デバイス1において、マイクロレンズ13が素子アレイ17の全種類の素子を跨いでいるので、一層偽色が生じにくい。
Moreover, the
Further, in the
また、撮像デバイス1では、R素子5、G素子7、及びB素子9がベイヤー配列により配列されているので、入射光の色を正確に検出できる。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
Moreover, in the
In addition, this invention is not limited to the said embodiment at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from this invention.
例えば、R素子5、G素子7、及びB素子9の代わりに、シアンを選択する波長選択素子、マゼンタを選択する波長選択素子、及びイエローを選択する波長選択素子を用いてもよい。
For example, instead of the
また、G素子7の一部(例えば半分)を、クリアの波長選択素子(赤、緑、青を全て検出する素子)としてもよい。
また、素子アレイ17に偏光素子11を含まず、素子アレイ17をR素子5、G素子7、及びB素子9のみで構成してもよい。この場合、マイクロレンズ13は、4個の素子(R素子5、G素子7(2個)、及びB素子9)、すなわち、この場合に素子アレイ17に含まれる全種類の素子に跨るものとすることができる。
A part (for example, half) of the
The
また、R素子5、G素子7、及びB素子9の配列は、ベイヤー配列以外の配列であってもよい。
また、マイクロレンズ13は、画素の全体を覆っていてもよいし、画素の一部を覆っていてもよい。
Further, the arrangement of the
Further, the
また、1つのマイクロレンズ13が跨ぐ素子の数は、6以外(例えば、2、3、4、5)であってもよい。また、1つのマイクロレンズ13が跨ぐ素子における素子の種類は、2、3、4のいずれかにすることができる。
The number of elements that one microlens 13 straddles may be other than 6 (for example, 2, 3, 4, 5). In addition, the type of element in the element that one
1・・・撮像デバイス、3・・・シリコン基板、5・・・R素子、7・・・G素子、
9・・・B素子、11・・・偏光素子、13・・・マイクロレンズ、
15・・・リッドガラス、17・・・素子アレイ、101・・・画像処理システム、
103・・・光学系、105・・・画像処理装置、113・・・マイクロレンズ、
301・・・光
DESCRIPTION OF
9 ... B element, 11 ... polarizing element, 13 ... micro lens,
15 ... lid glass, 17 ... element array, 101 ... image processing system,
103 ... Optical system, 105 ... Image processing device, 113 ... Micro lens,
301 ... light
Claims (5)
入射光を前記素子アレイに導くマイクロレンズ(13)と、
を備え、
前記素子アレイは、前記複数種の波長選択素子と同一面に配列された偏光素子(11)をさらに含み、
前記マイクロレンズは、2以上の種類を含む2以上の前記波長選択素子及び前記偏光素子を跨ぐように配置されることを特徴とする撮像デバイス(1)。 An element array (17) including a plurality of types of wavelength selection elements (5, 7, 9) having different wavelengths to be selected;
A microlens (13) for guiding incident light to the element array;
With
The element array further includes a polarizing element (11) arranged on the same plane as the plurality of types of wavelength selection elements,
The image pickup device (1), wherein the microlens is disposed so as to straddle two or more wavelength selection elements including two or more types and the polarization element .
前記撮像デバイスにおける前記素子アレイの表面に入射光を結像させる光学系(103)と、
前記撮像デバイスの検出結果を用いてカラー画像を作成する画像処理装置(105)と、
を有する画像処理システム(101)。 The imaging device according to any one of claims 1 to 4 ,
An optical system (103) that focuses incident light on the surface of the element array in the imaging device;
An image processing apparatus (105) for creating a color image using the detection result of the imaging device;
An image processing system (101).
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