特開 2024-68353 撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068353

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 17/02 20210101AFI20240513BHJP

   G03B 15/03 20210101ALI20240513BHJP

   G03B 11/00 20210101ALI20240513BHJP

   G03B 30/00 20210101ALI20240513BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240513BHJP

   H04N 23/55 20230101ALI20240513BHJP

   H04N 23/56 20230101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

G03B17/02

G03B15/03

G03B11/00

G03B30/00

G03B15/00 V

H04N5/225 400

H04N5/225 600

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178731

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石沢 恒司

【テーマコード（参考）】

2H083

2H100

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H083AA06

2H083AA26

2H083AA32

2H083AA58

2H100AA02

2H100CC01

5C122DA14

5C122DA16

5C122EA20

5C122FB17

5C122FH11

5C122GG04

5C122GG17

5C122HB06

(57)【要約】

【課題】ソフトウエアの負荷の増大を抑制しつつ、撮像部にて撮像された画像に、照明部から発された光の正反射に起因した高輝度の部分が生じることを抑制できる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、被写体を撮像する撮像部４と、被写体に向けて光を発する照明部５と、照明部５から発される光を、第１の方向Ｄ１に偏光させる第１の偏光子６と、撮像部４に入射される光を、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に偏光させる第２の偏光子７と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体を撮像する撮像部と、
前記被写体に向けて光を発する照明部と、
前記照明部から発される光を、第１の方向に偏光させる第１の偏光子と、
前記撮像部に入射される光を、前記第１の方向に交差する第２の方向に偏光させる第２の偏光子と、を備える
撮像装置。

【請求項2】

前記撮像部及び前記照明部の双方に対向するとともに前記照明部から発される光を透過する透光部材を更に備え、
前記透光部材に、前記第１の偏光子と前記第２の偏光子との双方が固定されている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記照明部から前記第１の偏光子までの照射空間と、前記撮像部から前記第２の偏光子までの撮像空間とを光学的に仕切る遮光部を更に備える、
請求項１又は２に記載の撮像装置。

【請求項4】

車両の運転者をモニタするために用いられる、
請求項１又は２に記載の撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車両の運転者の脇見運転又は居眠り運転を検知し、運転者に報知するドライバーモニタが開示されている。特許文献１に記載のドライバーモニタは、運転者の顔に近赤外光を照射する照明部と、照明部にて照らされた運転者の顔を撮像する撮像部とを有する。そして、特許文献１に記載のドライバーモニタにおいては、撮像部にて撮像された運転者の画像から、運転者の視線方向、瞼の閉じ具合等が検出され、この検出結果に基づいて運転者の脇見運転又は居眠り運転の有無が判定される。

【0003】

ここで、運転者が眼鏡をかけている場合、照明部から発された近赤外光が眼鏡のレンズにて正反射されることにより、撮像部にて撮像された画像に高輝度の部分が生じることがある。この場合、運転者の瞳、瞼等の状態を正確に把握できないおそれがある。

【0004】

そこで、特許文献１に記載のドライバーモニタは、撮像された画像に前述のような高輝度の部分が生じた場合、その画像に所定の補正処理を行い、高輝度の部分が減少した補正画像を生成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１１２４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のドライバーモニタにおいては、高輝度の部分の発生が抑制された画像を得るためにソフトウエアの負荷を大きくする必要がある。

【0007】

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、ソフトウエアの負荷の増大を抑制しつつ、撮像部にて撮像された画像に、照明部から発された光の正反射に起因した高輝度の部分が生じることを抑制できる撮像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、前記の目的を達成するため、被写体を撮像する撮像部と、前記被写体に向けて光を発する照明部と、前記照明部から発される光を、第１の方向に偏光させる第１の偏光子と、前記撮像部に入射される光を、前記第１の方向に交差する第２の方向に偏光させる第２の偏光子と、を備える撮像装置を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ソフトウエアの負荷の増大を抑制しつつ、撮像部にて撮像された画像に、照明部から発された光の正反射に起因した高輝度の部分が生じることを抑制できる撮像装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態における、撮像装置の使用状態を示す図である。

【図2】実施の形態における、撮像装置の正面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図4】実施の形態における、被写体にて正反射される光の進み方を示す模式図である。

【図5】実施の形態における、被写体にて拡散反射される光の進み方を示す模式図である。

【図6】参考例の撮像装置を用いて撮像された画像の、運転者の目の周辺を示す図である。

【図7】実施の形態の撮像装置を用いて撮像された画像の、運転者の目の周辺を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0012】

図１は、本形態の撮像装置１の使用状態を示す図である。図１においては、撮像装置１の後述の撮像部による撮影範囲の境界の一例を破線にて示している。本形態においては、撮像装置１が、自動車等の車両に搭載されるドライバーモニタを構成する例について説明する。撮像装置１を備えたドライバーモニタは、撮像装置１にて撮像された運転者１０の顔１０１の画像から、運転者１０の視線方向、瞼の閉じ具合等を検出し、この検出結果に基づいて脇見運転又は居眠り運転の有無を判定する。運転者１０が脇見運転又は居眠り運転をしていると判定された場合、運転者１０への報知等の所定の処理が実行される。

【0013】

撮像装置１は、車両の運転席１００ａの前方において、運転者１０の顔１０１が撮像可能な位置に配されている。図１においては、撮像装置１がステアリングコラム１００ｂの上部に配されている例を示している。

【0014】

図２は、撮像装置１の正面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。撮像装置１は、筐体２、基板３、撮像部４、照明部５、第１の偏光子６、第２の偏光子７及び遮光部８を備える。

【0015】

筐体２は、被写体としての運転者１０の顔１０１に向かって開口する開口部２１１が形成された筐体本体２１と、開口部２１１を閉塞するカバーとしての透光部材２２とを有する。筐体本体２１は、例えば不透明の樹脂等からなり、透光部材２２は、照明部５が発する光を透過可能な素材からなる。一例として、透光部材２２は、照明部５が発する後述の近赤外線を主に透過させ、可視光を遮光可能な素材から構成してもよい。これにより、運転者１０等が撮像装置１を見たときに、筐体２内の各種部品が視認可能となることが抑制され、撮像装置１の見栄えが向上する。筐体２内には、基板３、撮像部４、照明部５、第１の偏光子６、第２の偏光子７及び遮光部８が収容されている。

【0016】

基板３は、透光部材２２に対向する姿勢で配されており、透光部材２２側（すなわち車両後方）の面に撮像部４及び照明部５を実装している。基板３は、車両に搭載された図示しない制御装置に電気的に接続され、当該制御装置によって撮像装置１の各種制御が実施される。

【0017】

撮像部４は、透光部材２２を通して被写体としての運転者１０の顔１０１を撮像可能な姿勢で配されている。例えば、撮像部４は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子を備えるデジタルカメラとすることができる。また、本形態において、撮像部４は、いわゆる近赤外線カメラである。撮像部４を近赤外線カメラとすることで、夜間等の車内が暗くなる状況においても運転者１０の顔１０１を鮮明に撮像可能となる。撮像部４の両側のそれぞれに照明部５が配されている。

【0018】

２つの照明部５は、撮像装置１の幅方向（本形態においては車幅方向）において、撮像部４を挟んで互いに反対側に配されている。２つの照明部５は、透光部材２２を通して撮像部４の被写体（すなわち運転者１０の顔１０１）を照らす。照明部５の個数、配置等は前述のものに限られないが、運転者１０の顔１０１を一様に照らすべく、前述のように車幅方向の撮像部４の両側のそれぞれに照明部５が配置されることが好ましい。

【0019】

照明部５は、撮像部４が感度を有する波長帯の光を発する。本形態においては、前述のごとく撮像部４が近赤外線カメラであり、照明部５が近赤外線を発光する光源である。照明部５の発光波長は、例えば８５０ｎｍ、９４０ｎｍ等とすることができる。照明部５として近赤外線を発するものを用いることにより、運転者１０に眩しさを感じさせることを防ぐことができる。照明部５が発する光は、非偏光であり、種々の方向に振動する光が含まれる。一例として、照明部５は、近赤外線を発するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とすることができる。２つの照明部５から発された光は、それぞれの照明部５に対向する位置に配された第１の偏光子６を通って筐体２外に取り出される。

【0020】

２つの第１の偏光子６は、２つの照明部５の正面に配されている。第１の偏光子６は、照明部５から発される光を、所定の第１の方向Ｄ１に直線偏光させる。すなわち、第１の偏光子６は、照明部５から発された種々の方向に振動する近赤外線のうち、所定の第１の方向Ｄ１に振動する光のみを通し、第１の方向Ｄ１以外の方向に振動する光を遮光する。図２に示す例においては、第１の方向Ｄ１が撮像装置１の幅方向（すなわち車幅方向）である例を示しているが、これに限られるものではない。

【0021】

本形態において、第１の偏光子６は、透光部材２２と平行なシート状に形成されており、透光部材２２の内面に貼付等にて固定されている。照明部５から発された光は、第１の偏光子６を通って筐体２の外部に取り出され、被写体（すなわち運転者１０等）において反射された後、第２の偏光子７に到達する。

【0022】

第２の偏光子７は、撮像部４の正面に配されている。第２の偏光子７は、撮像部４に入射される光を、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に直線偏光させる。すなわち、第２の偏光子７は、照明部５から発されて被写体にて反射された光のうち、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に振動する光のみを通し、第２の方向Ｄ２以外の方向に振動する光を遮光する。

【0023】

本形態において、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１に直交する方向である。具体的には、第２の方向Ｄ２は、撮像装置１の高さ方向である。なお、第１の偏光子６の偏光方向と第２の偏光子７とが直交であるとは、製造誤差等により、第１の偏光子６の偏光方向と第２の偏光子７の偏光方向とが９０°から僅かにずれたものも含まれるものとする。

【0024】

本形態において、第２の偏光子７は、透光部材２２と平行なシート状に形成されており、透光部材２２の内面に貼付等にて固定されている。透光部材２２の外側から内側に入射する光のうち、第２の偏光子７を通過した光が撮像部４にて受光される。

【0025】

なお、本形態において、２つの第１の偏光子６と第２の偏光子７とは、互いに別体としたが、これらを一枚のシートの互いに異なる部位にて形成してもよい。この場合は、第１の偏光子６の偏光方向である第１の方向Ｄ１と第２の偏光子７の偏光方向である第２の方向Ｄ２との間の角度が所望の角度（本形態においては９０°）からずれることが抑制されやすい。

【0026】

照明部５から第１の偏光子６までの照射空間１１と、撮像部４から第２の偏光子７までの撮像空間１２とは、遮光部８にて光学的に仕切られている。遮光部８は、照明部５から発される光を遮光する素材にて形成されている。本形態において、遮光部８には貫通穴８１が形成されており、貫通穴８１内に撮像部４と第２の偏光子７とが配されている。そして、貫通穴８１の内側の空間が、撮像空間１２となっている。本形態において、遮光部８は、透光部材２２に固定されている。

【0027】

次に、図４及び図５を参照しつつ、照明部５から発された光の進み方について説明する。図４は、被写体にて正反射される光の進み方を示す模式図である。図５は、被写体にて拡散反射される光の進み方を示す模式図である。図４及び図５においては、各光路における光の振動方向を、各光路近傍の両向き矢印にて示している。なお、図４及び図５に示している各光路近傍の両向き矢印は、便宜上、運転者１０側から見たとき（紙面右側から左側を見たとき）の光の振動方向である。さらに、図４及び図５においては、第１の偏光子６と第２の偏光子７とのそれぞれを正面から見た状態（すなわち紙面右側から見た状態）を二点鎖線内に示している。

【0028】

まず、図４を参照しつつ、照明部５から発され、被写体にて正反射される光の進み方を説明する。照明部５の光が被写体にて正反射される場合は、例えば、照明部５から発された光が、運転者１０の着用している眼鏡、サングラス等のアイウエア１０２のレンズや運転者１０の眼球等にて反射される場合である。図４においては、照明部５から発された光がアイウエア１０２にて正反射される場合を図示している。

【0029】

図４に示すごとく、照明部５から発されて第１の偏光子６へ向かう光Ｌ１には、種々の方向に振動する光が含まれる。この光Ｌ１が第１の偏光子６を通ると、光Ｌ１から第１の偏光子６の偏光方向である第１の方向Ｄ１に振動する光以外がカットされ、第１の方向Ｄ１のみに振動する光Ｌ２が出力される。光Ｌ２は、運転者１０の着用しているアイウエア１０２にて正反射される。

【0030】

ここで、偏光が正反射された場合は、正反射の前後において、その偏光方向が同じとなる。そのため、アイウエア１０２で正反射されて第２の偏光子７へ向かう光Ｌ３は、光Ｌ２の振動方向と同じ方向のみに振動する。光Ｌ３の振動方向は、第２の偏光子７の偏光方向である第２の方向Ｄ２と直交する方向であるため、光Ｌ３は第２の偏光子７にてカットされ、撮像部４には到達しない。

【0031】

次に、図５を参照しつつ、照明部５から発され、被写体にて拡散反射される光の進み方を説明する。照明部５の光が被写体にて拡散反射される場合は、例えば運転者１０の皮膚、服等の非鏡面にて反射される場合である。図５においては、照明部５から発された光が運転者１０の顔１０１にて拡散反射される場合を図示している。

【0032】

図５に示すごとく、照明部５から発されて第１の偏光子６へ向かう光Ｌａには、種々の方向に振動する光が含まれる。この光Ｌａが第１の偏光子６を通ると、光Ｌａから第１の偏光子６の偏光方向である第１の方向Ｄ１に振動する光以外がカットされ、第１の方向Ｄ１のみに振動する光Ｌｂが出力される。光Ｌｂは、運転者１０の顔１０１にて拡散反射される。

【0033】

ここで、偏光が拡散反射された場合、反射後の光は非偏光となる。そのため、運転者１０の顔１０１で正反射されて第２の偏光子７へ向かう光Ｌｃは、種々の方向に振動する光を含有している。

【0034】

そして、光Ｌｃが第２の偏光子７を通ると、光Ｌｃから第２の偏光子７の偏光方向である第２の方向Ｄ２に振動する光以外がカットされ、第２の方向Ｄ２のみに振動する光Ｌｄが出力される。そして、光Ｌｄは、撮像部４にて受光される。

【0035】

以上のようなメカニズムにより、照明部５から発された光は、被写体にて拡散反射された光のみが撮像部４に到達し、被写体にて正反射された光は第２の偏光子７にてカットされて撮像部４には到達しない。それゆえ、照明部５から発された光がアイウエア１０２等にて正反射されることに起因して撮像画像に高輝度の部分が生じることが物理的に抑制され、かつ、運転者１０の顔１０１等は正常に撮像される。これにより、例えば、撮像画像において、運転者１０の目の近傍に高輝度の部分が生じることに起因して運転者１０の視線方向、瞼の閉じ具合等の検出が難しくなることが抑制される。

【0036】

なお、本形態において、第１の偏光子６の偏光方向（すなわち第１の方向Ｄ１）と第２の偏光子７の偏光方向（すなわち第２の方向Ｄ２）とは、互いに直交する方向としたが、これらは互いに傾斜した方向であってもよい。前述のように、撮像画像から高輝度の部分を取り除く観点からは、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とが直交していることが最も好ましい。しかし、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とが互いに傾斜する方向であっても、これらの方向が同方向である場合と比べて、撮像画像から高輝度の部分を減らすことは可能である。

【0037】

また、本形態においては、撮像装置１がドライバーモニタを構成するものとしたが、これに限られず、照明部５から発される光の正反射に起因する強輝度の部分が撮像画像に形成されないようにする目的で、種々の用途に適用可能である。例えば、撮像装置１を、顔認証用カメラ、監視カメラ等を構成するものとしてもよい。撮像装置１を顔認証用カメラの用途に用いる場合は、本形態と同様に、アイウエア、目等による正反射に起因して撮像画像に高輝度の部分が生じることが抑制され得る。また、撮像装置１を監視カメラ等の用途に用いる場合は、例えばドア、窓、鏡、アイウエア、目等による正反射に起因して撮像画像に高輝度の部分が生じることが抑制され得る。

【0038】

（実施の形態の作用及び効果）
本形態の撮像装置１は、照明部５から発される光を、第１の方向Ｄ１に偏光させる第１の偏光子６と、撮像部４に入射される光を、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に偏光させる第２の偏光子７と、を備える。それゆえ、前述のごとく、撮像画像に、照明部５から発された光の正反射に起因した高輝度の部分が生じることが、物理的に抑制される。これにより、撮像装置１を使用する際のソフトウエアの負荷の増大を抑制しつつ、撮像画像に高輝度の部分が生じることが抑制される。その結果として、例えば撮像画像の高画素化、高速処理化等が図りやすくなる。

【0039】

ここで、例えば、本形態の撮像装置１とは異なり、第１の偏光子６及び第２の偏光子７を備えない参考例に係る撮像装置について検討する。参考例に係る撮像装置は、第１の偏光子６及び第２の偏光子７を備えないこと以外は本形態の撮像装置１と同様の構成を有する。図６に、参考例の撮像装置を用いて撮像された画像の、運転者１０の目１０３の周辺を示す。参考例においては、撮像画像に、照明部５から発された光がアイウエア１０２及び目１０３で正反射されることに起因した高輝度部位９が生じる。なお、図６においては、アイウエア１０２の各レンズに２つずつ高輝度部位９が生じているが、これは２つの照明部５の光が各レンズに写ったことを表している。

【0040】

次に、図７に、本形態の撮像装置１を用いて撮像された画像の、運転者１０の目１０３の周辺を示す。本形態の撮像装置１によれば、図７に示すごとく、図６に示す状態から高輝度部位９が取り除かれたような撮像画像を得ることが可能である。

【0041】

なお、図７においては、図６に示す高輝度部位９が完全に取り除かれている状態を示しているが、例えばアイウエア１０２のレンズが曇っている場合等においては、撮像画像から高輝度の部分が完全には取り除けない場合も想定される。このような場合でも、撮像画像から高輝度の部分を減少させることは可能である。

【0042】

また、運転者１０がアイウエア１０２を着用していない場合であっても、運転者１０の目１０３によって正反射される照明部５の光に起因して撮像画像に高輝度の部分が生じることが抑制される。

【0043】

また、本形態の撮像装置１は、撮像部４及び照明部５の双方に対向するとともに照明部５から発される光を透過する透光部材２２を備える。そして、透光部材２２に、第１の偏光子６と第２の偏光子７との双方が固定されている。このように、第１の偏光子６と第２の偏光子７とを共通の透光部材２２に固定することで、第１の偏光子６と第２の偏光子７との相対距離が固定され、第１の偏光子６及び第２の偏光子７と、照明部５及び撮像部４との位置関係が所望の位置関係からずれることが抑制される。また、第１の偏光子６の偏光方向である第１の方向Ｄ１と第２の偏光子７の偏光方向である第２の方向Ｄ２とが固定され、これらの方向の間の角度が所望の角度（本形態においては９０°）からずれることも抑制される。

【0044】

また、本形態の撮像装置１は、照明部５から第１の偏光子６までの照射空間１１と、撮像部４から第２の偏光子７までの撮像空間１２とを光学的に仕切る遮光部８を備える。それゆえ、照明部５から発されて第１の偏光子６を通らない光が撮像部４にて受光されることが抑制される。

【0045】

また、本形態の撮像装置１は、車両の運転者１０をモニタするために用いられる。それゆえ、撮像画像から運転者１０の視線方向、瞼の閉じ具合等を検出する際等における検出精度を向上させることができる。すなわち、撮像画像に高輝度部位が生じた場合、その高輝度部位がノイズとなって運転者１０の視線方向、瞼の閉じ具合等の検出精度が低下するところ、本形態によれば前述のごとく撮像画像に高輝度部位が生じることを抑制できる結果、運転者１０の視線方向、瞼の閉じ具合等の検出精度を向上させることができる。

【0046】

以上のごとく、本形態によれば、ソフトウエアの負荷の増大を抑制しつつ、撮像部にて撮像された画像に、照明部から発された光の正反射に起因した高輝度の部分が生じることを抑制できる撮像装置を提供することができる。

【0047】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0048】

１…撮像装置、１０…運転者、１１…照射空間、１２…撮像空間、２２…透光部材、４…撮像部、５…照明部、６…第１の偏光子、７…第２の偏光子、８…遮光部、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】