JP2017073622A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】日中であっても、車内を円滑に確認できる撮像画像を取得可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、撮像素子４０と、目標領域からの光を撮像素子４０に結像させるレンズ１０と、撮像素子４０に対して目標領域側に配置された液晶シャッター３０と、を備える。液晶シャッター３０は、入射側偏光板３０１と出射側偏光板を備える。装置本体１０１の上下方向に垂直な偏光方向の光成分が、レンズ１０を透過した後、入射側偏光板３０１によって遮断されるように、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａが設定されている【選択図】図７

Description

本発明は、目標領域を撮像する撮像装置に関するものであり、特に、交差点等の屋外の風景を撮像する際に用いて好適なものである。

街路や交差点を監視カメラで撮像する撮像装置が知られている。この種の撮像装置では、撮像された画像が、たとえば、交通事故の検証等に用いられる。検証では、車両および歩行者の状況や、信号機の点灯状況が確認される。すなわち、事故の際に街路や交差点がどのような状況にあったかが撮像画像を参照して確認される。

以下の特許文献１には、街路や交差点を監視カメラで撮像する撮像装置が記載されている。この撮像装置では、監視カメラで撮像した画像を処理して人物画像が抽出され、抽出された人物画像が不審者リストに一致または近似する場合に、監視カメラで撮像した画像が端末に送信される。

特開２０１３−１５３３０４号公報

街路や交差点を撮像した画像を交通事故等の検証に用いる場合には、事故を起こした車両の運転者や同乗者を円滑に確認できることが望ましい。しかしながら、街路や交差点では、日中、太陽光が車両のフロントガラスで反射するため、車内の視認性が顕著に低下する。このため、撮像装置で撮像された画像によって車両の運転者や同乗者を確認することが困難となっている。

かかる課題を鑑み、本発明は、日中であっても、車内を円滑に確認できる撮像画像を取得可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係る撮像装置は、撮像素子と、目標領域からの光を前記撮像素子に結像させるレンズと、前記撮像素子に対して前記目標領域側に配置された液晶シャッターと、を備える。ここで、前記液晶シャッターは、入射側偏光板と出射側偏光板を備え、前記装置本体の上下方向に垂直な偏光方向の光成分が、前記レンズを透過した後、前記入射側偏光板によって遮断されるように、前記入射側偏光板の偏光軸が設定されている。

本態様に係る撮像装置によれば、車両のフロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分が入射側偏光板によって遮光される。このため、太陽光が車両のフロントガラスで反射することにより車内の視認性が低下することが抑制され得る。よって、日中であっても、車内を円滑に確認可能な撮像画像を取得できる。

ここで、フロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分が、前記レンズにより取り込まれた後、偏光方向が回転することなくそのまま液晶シャッターに到達するように、
撮像装置の光学系が構成される場合、装置本体の上下方向が前記入射側偏光板の前記偏光軸に略平行となるように、前記入射側偏光板を配置すればよい。これにより、車両のフロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分を入射側偏光板によって遮光することができる。

本態様に係る撮像装置は、前記撮像素子および前記液晶シャッターを制御する制御部を備える。また、前記撮像素子は、ラインごとに受光光量に応じた電荷を蓄積および出力する構成とされ得る。この場合、前記制御部は、前記撮像素子上の各ラインにおける電荷蓄積期間の一部が互いに重なり合うように前記撮像素子を制御し、全ての前記ラインについて電荷蓄積期間が互いに重なり合う重複蓄積期間内において、前記液晶シャッターを開放するよう構成され得る。こうすると、重複蓄積期間中に撮像素子が露光されるため、全てのラインに対して、同じタイミングおよび露光期間で、目標領域の光が照射される。このため、高速で移動する被写体が目標領域に含まれる場合も、被写体の撮像画像に歪みが生じることがない。

本態様に係る撮像装置において、前記撮像素子は、高速に信号を出力する高速読み出しモードの機能を有し、前記制御部は、前記撮像素子に対する制御モードを前記高速読み出しモードに設定することにより、前記重複蓄積期間を生じさせるよう構成され得る。この構成では、高速読み出しモードを用いて撮像画像の歪みが抑制されるため、撮像画像のフレーム転送レートを維持しながら、被写体の歪みを抑制することができる。

以上のとおり、本発明によれば、日中であっても、車内を円滑に確認できる撮像画像を取得可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、実施形態に係る画像管理システムの外観構成を示す図である。図１（ｂ）は、実施形態に係る撮像画像の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。 図３は、実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサの読み出し制御を説明する図である。 図５（ａ）は、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光の反射特性を示すグラフである。図５（ｂ）は、フロントガラス等の反射面に対する光線の入射と反射の状況を示す図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る液晶シャッターの構成および作用を模式的に示す図である。 図７は、実施形態に係る撮像装置の装置本体と入射側偏光板および撮像素子の位置関係を模式的に示す正面図である。 図８（ａ）は、実施形態の構成を備えた撮像装置により車両のフロントガラスを実際に撮像した撮像画像を示す図である。図８（ｂ）は、一般のカメラ（比較例）により車両のフロントガラスを実際に撮像した撮像画像を示す図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、変更例に係るＣＭＯＳイメージセンサの制御方法を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、実施形態に係る画像管理システムの外観構成を示す図である。

図１（ａ）に示すように、画像管理システムは、撮像装置１と外部装置２とを備える。撮像装置１は、監視カメラであり、信号機を含む街路や交差点等を撮像可能に被設置物３に設置される。撮像装置１は、上下が鉛直方向に沿うように被設置物３に設置される。被設置物３は、たとえば、建物等の外壁や屋上の構造物、電柱等である。撮像装置１は、撮像した画像を内部の記録媒体に随時記録する。外部装置２は、可搬型のパーソナルコンピュータである。この他、外部装置２は、携帯電話機、タブレット等の他の携帯情報端末であっても良い。

撮像装置１に記録された画像は、適宜、外部装置２に回収される。撮像装置１と外部装置２は、無線ＬＡＮによる通信が可能である。外部装置２は、無線ＬＡＮによる通信路を確立し、撮像装置１から画像をダウンロードする。撮像装置１と外部装置２との間の通信は、無線ＬＡＮに限らず、ブルートゥース等の他の通信方式であっても良い。

図１（ｂ）は、撮像装置１により撮像される撮像画像の一例を示す図である。ここでは、信号機４を含む交差点５が目標領域に設定されている。便宜上、図１（ｂ）には、撮像装置１の方向を向く信号機４と車両６（乗用車）が図示されている。撮像装置１により撮像された画像は、外部装置２に回収された後、たとえば、交通事故の検証等に用いられる。この検証では、交差点５を進む車両および歩行者の状況や、信号機４の点灯状況が確認される。

図２は、撮像装置１の構成を示す図である。

撮像装置１は、レンズ１０と、アイリス２０と、液晶シャッター３０と、撮像素子４０と、制御部５０と、記憶部６０と、通信部７０とを備える。

レンズ１０は、目標領域からの光を取り込んで、目標領域の像を撮像素子４０の受光面に結像させる。アイリス２０は、目標領域からの光の強弱に応じて適切な光量が撮像素子４０に入射するように、外部からの光を制限する。アイリス２０は、アイリス駆動回路２１により、絞り量が調整される。

液晶シャッター３０は、たとえば、電圧が印加されていない状態では透過率が最大となり、電圧が印加されると透過率が低くなる、いわゆる、ノーマリーホワイト方式の特性を有する。この場合、液晶シャッター３０は、電圧が印加されていない状態で光を透過し、電圧が印加された状態で光を遮断する。この他、液晶シャッター３０は、電圧が印加された状態で透過率が最大となり、電圧の印加が遮断されると透過率が低くなる、いわゆる、ノーマリーブラック方式の特性を有する液晶シャッターであっても良い。液晶シャッター３０は、シャッター駆動回路３１からの駆動信号によって、開閉状態が切り替えられる。

撮像素子４０は、ＣＭＯＳイメージセンサである。撮像素子４０は、受光面上の各画素に対応する位置に、それぞれフォトダイオードを有する。撮像素子４０は、ラインごとに、フォトダイオードに対する電荷の蓄積と出力が行われるよう撮像信号処理回路４１によって制御される。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路を備え、記憶部６０に保持されたプログラムに従って各部を制御する。記憶部６０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備える。記憶部６０は、制御用のプログラムを保持する他、制御部５０による制御の際のワーク領域としても利用される。記憶部６０に保持されたプログラムによって、制御部５０は、アイリス駆動回路２１と、シャッター駆動回路３１と、撮像信号処理回路４１を制御する。通信部７０は、図１に示す外部装置２と通信を行う。

図３は、撮像素子４０の構成を模式的に示す図である。便宜上、図３には、９つの画素に対応する部分の構成が示されているが、実際には、同様の構成が縦方向と横方向に所定の画素数に対応して配置されている。

撮像素子４０は、各画素に対応する位置にフォトダイオード４０ａを有する。フォトダイオード４０ａは、光を受光すると、受光光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、増幅器４０ｂによって電圧に変換され、増幅される。増幅された電圧は、スイッチ４０ｃがＯＮにされると、ラインＬ毎に垂直信号線４０ｄに伝送される。伝送された電圧は、垂直信号線４０ｄ毎に配置されている列回路４０ｅにより一時的に保管される。保管された電圧は、列選択スイッチ４０ｆがＯＮにされると、水平信号線４０ｇに送られる。そして、水平信号線４０ｇに送られた電圧は、撮像信号処理回路４１に送られる。このように、撮像素子４０では、ラインＬ毎に電圧信号が送信される。

また、撮像素子４０は、ラインＬごとに、フォトダイオード４０ａに対する電荷の蓄積が行われるよう制御される。つまり、一つのラインＬ上のフォトダイオード４０ａが、所定の期間、電荷の蓄積が可能な状態に設定され、この期間が経過すると、このラインＬ上の各フォトダイオード４０ａに生じた電荷が出力される。この制御が、最上段のラインＬから最下段のラインＬに向かって順番に行われる。ラインＬが電荷の蓄積が可能な状態にあるときに、ラインＬ上のフォトダイオード４０ａに光が照射されると、照射された光の光量に応じた電荷が、当該ライン上の各フォトダイオード４０ａに蓄積される。こうして蓄積された電荷が、上記のようにラインＬ毎に読み出され、電圧信号に変換されて、撮像信号処理回路４１に出力される。

以下、各ラインが電荷の蓄積が可能な状態に設定される期間のことを「電荷蓄積期間」と称する。

図２に戻り、撮像信号処理回路４１は、撮像素子４０上の各ラインを順番に電荷蓄積期間に設定し、ライン毎に、電荷の読み出しを行う。撮像信号処理回路４１は、Ａ／Ｄ変換回路を備え、水平信号線４０ｇ（図３参照）を介して撮像素子４０から供給されるライン毎の電圧信号をデジタル信号に変換して、制御部５０に出力する。制御部５０は、撮像信号処理回路４１から供給されたデジタル信号（輝度信号）を記憶部６０に記憶させる。こうして、撮像信号処理回路４１から出力された全ライン分（１フレーム分）の輝度信号から１枚の撮像画像が構成される。

図４（ａ）、（ｂ）は、撮像素子４０の読み出し制御を説明する図である。図４（ａ）は、通常の速度で各ラインから電荷の読み出しを行う場合の制御（以下、「通常読み出しモード」という）を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は、高速で各ラインから電荷の読み出しを行う場合の制御（以下、「高速読み出しモード」という）を模式的に示す図である。

図４（ａ）、（ｂ）の左側には、撮像素子４０の受光面と各ラインＬが模式的に示されている。ここでは、最上段のラインＬがＬ０とされ、最下段のラインがＬｎとされている。また、図４（ａ）、（ｂ）の右側には、各ラインに対する制御タイミングが模式的に示されている。

図４（ａ）を参照して、通常読み出しモードでは、最上段のラインＬ０に対する制御がタイミングｔ１で開始され、タイミングｔ２で終了する。１段下のラインＬ２に対する制御は、タイミングｔ１よりも所定時間だけ遅れて開始される。こうして、ラインＬが下段へと変わる毎に開始タイミングが所定時間ずつ遅れながら、各ラインに対する制御が順番に行われる。最下段のラインＬｎの開始タイミングは、タイミングｔ１からΔｔ遅れたタイミングｔ２となる。

最上段のラインＬ０では、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間に電荷が蓄積される。たとえば、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間の期間Δｔの全てが電荷蓄積期間とされる。他のラインＬに対しても、同様に電荷蓄積期間が設定される。タイミングｔ１から期間Δｔが経過したタイミングｔ２において、最上段のラインＬ０に対する電荷の読み出しが実行される。

２段目のラインＬ１については、タイミングｔ１から所定の時間遅れたタイミングで電荷の蓄積が開始され、タイミングｔ２から所定の時間遅れたタイミングで電荷の読み出しが実行される。こうして、ラインＬが変わる毎に、電荷蓄積の開始タイミングが所定時間ずつ遅れ、電荷読み出しの実行タイミングも所定時間ずつ遅れる。最下段のラインＬｎに対する電荷蓄積の開始タイミングは、タイミングｔ１からΔｔ遅れたタイミングｔ２となり、電荷読み出しの実行タイミングは、タイミングｔ２からΔｔ遅れたタイミングｔ３となる。

このように、通常読み出しモードでは、最上段のラインＬ０に対する電荷蓄積の終了タイミングが、最下段のラインＬｎに対する電荷蓄積の開始タイミングとなる。このため、通常読み出しモードでは、全てのラインの電荷蓄積期間が重なり合う期間が生じることはない。

図４（ｂ）を参照して、高速読み出しモードでは、各ラインＬに対する電荷の読み出し速度が高められることにより、ラインＬ間の制御開始タイミングのズレ量が通常読み出しモードに比べて短縮される。図４（ｂ）の例では、ラインＬ間の制御開始タイミングのズレ量が通常読み出しモードに比べて半分に低減されている。このため、最下段のラインＬｎに対する制御の開始タイミングは、最上段のラインＬ０に対する制御の開始タイミングｔ１からΔｔ／２だけ遅れるに留まる。

各ラインＬに対する電荷の読み出し速度は、各ラインの電荷信号を標本化（Ａ／Ｄ変換）する際のビット数を、通常読み出しモード時のビット数よりも削減することにより、高速化される。この処理は、図２の制御部５０による制御のもと、撮像信号処理回路４１によって行われる。高速読み出しモードでは、このように標本化ビット数が削減されるため、通常読み出しモードに比べて、若干、撮像画像の画質が劣化する。しかし、この劣化は、監視カメラ等の用途では、視認性に特に問題がない程度のものである。または、撮像素子４０および撮像信号処理回路４１の改善、高速化により、同等の標本化ビット数にとどめることも可能である。

このように、撮像素子４０に対する制御モードを高速読み出しモードに設定することにより、図４（ｂ）に示すように、全てのラインの電荷蓄積期間が互いに重なり合う重複蓄積期間が生じる。そして、この重複蓄積期間に露光を行うことにより、各ラインＬに、同じタイミングで目標領域からの光が照射され、全てのラインＬ上のフォトダイオード４０ａに、同じタイミングおよび露光量で、電荷が蓄積されるようになる。このため、高速で移動する被写体の撮像画像に歪みが生じることを抑制できる。つまり、ローリングシャッター現象が抑制され、撮像素子４０を用いたグローバルシャッター機能が実現される。

本実施形態では、撮像素子４０の制御モードが、高速読み出しモードに設定される。そして、重複蓄積期間において、液晶シャッター３０が開放されて、目標領域からの光が撮像素子４０に導かれる。具体的には、図２の制御部５０は、重複蓄積期間中の所定のタイミングにおいて、レンズ１０で集光された光が撮像素子４０の受光面に照射されるように、液晶シャッター３０を開閉させる。制御部５０は、シャッター駆動回路３１に液晶シャッター３０に対する電圧の印加を中止させて液晶シャッター３０を開放し、その後、所定の時間幅で、再び、液晶シャッター駆動回路３１に液晶シャッター３０に対する電圧の印加を開始させて液晶シャッター３０を閉じる。こうして、たとえば、図４（ｂ）に示すように、重複蓄積期間内に、撮像素子４０に光を導くための露光期間が設定される。

ところで、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像装置１が交差点を撮像するように設置される場合、撮像装置１で撮像された撮像画像が、交差点で発生した交通事故等の検証に用いられる。この場合、事故を起こした車両の運転者や同乗者を円滑に確認できることが望ましい。しかしながら、交差点は、日中、太陽光に晒されるため、車両６のフロントガラスで太陽光が反射され、この反射によって、車内の視認性が顕著に低下する。こうなると、撮像装置１により撮像された画像によって車両の運転者や同乗者を確認することが困難となる。

そこで、本実施形態では、日中であっても良好な撮像画像を取得するための構成が、撮像装置１に設けられている。以下、この構成について説明する。

まず、図５（ａ）、（ｂ）を参照して、フロントガラスによる太陽光の反射作用について説明する。

図５（ａ）は、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光の反射特性を示すグラフである。図５（ｂ）は、フロントガラス等の反射面に対する光線の入射と反射の状況を模式的に示す図である。

ここで、Ｐ偏光とは、図５（ｂ）に示すように光線が反射面に入射して反射する場合に、入射光線と反射光線の両方を含む面（入射面）に偏光方向が平行である偏光状態のことである。また、Ｓ偏光とは、上記面（入射面）に偏光方向が垂直である偏光状態のことである。

一般に、反射面に立てた法線に対する入射光の角度（入射角）θと、Ｐ偏光およびＳ偏光の反射率との関係は、図５（ａ）のようになる。図５のグラフにおいて、横軸は入射角θであり、縦軸は反射率である。縦軸は、最大値を１として規格化されている。

図５（ａ）に示すように、反射面における反射光は、Ｓ偏光の成分が支配的になっている。したがって、フロントガラスにおける光の反射光も、Ｓ偏光成分が支配的となる。よって、撮像の際に、フロントガラスによって反射されるＳ偏光成分を除去すれば、撮像画像に対するフロントガラスの反射の影響を抑制でき、車内の視認性を向上させることができる。

ここで、フロントガラスは、略鉛直方向から所定角度だけ水平方向に傾いており、太陽光は、上方からフロントガラスに入射する。したがって、フロントガラスにおける反射光のＳ偏光成分は、その偏光方向が略水平方向に略平行となる。本実施形態では、このＳ偏光成分を除去するように液晶シャッター３０が構成されている。

図６（ａ）、（ｂ）は、液晶シャッター３０の構成および作用を模式的に示す図である。

図６（ａ）に示すように、液晶シャッター３０は、入射側偏光板３０１と、２つの電極３０２、３０３と、出射側偏光板３０４とを備えている。２つの電極３０２、３０３の間に液晶が充填されている。３０５は、液晶分子である。入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａと出射側偏光板３０４の偏光軸３０４ａは、互いに直交している。入射側偏光板３０１は、偏光方向が偏光軸３０１ａに平行な光のみを透過し、出射側偏光板３０４は、偏光方向が偏光軸３０４ａに平行な光のみを透過する。

図６（ａ）に示すように電極３０２、３０３に電圧が印加されていない場合、レンズ１０（図２参照）を介して取り込まれた光は、偏光方向が偏光軸３０１ａに平行な光成分のみが入射側偏光板３０１を透過する。この光成分は、液晶を通過する間に、液晶分子３０５によって偏光方向が９０度回転される。すなわち、液晶分子３０５は、電極３０２、３０３に電圧が印加されていない状態において、このように偏光方向を９０度回転させる作用を光に与えるように配向している。こうして、入射側偏光板３０１を透過した光成分の偏光方向は、液晶分子３０５の作用により、出射側偏光板３０４の偏光軸３０４ａと平行になる。これにより、この光成分は、出射側偏光板３０４を透過し、撮像素子４０（図２参照）へと導かれる。

図６（ｂ）に示すように電極３０２、３０３に電圧が印加されると、液晶分子３０５が一方向に並ぶ。このため、入射側偏光板３０１を透過した光成分は、偏光方向が回転されることなく出射側偏光板３０４へと到達する。したがって、この光成分の偏光方向は、出射側偏光板３０４の偏光軸３０４ａに直交する。このため、この光成分は、出射側偏光板３０４によって遮断され、撮像素子４０（図２参照）へは導かれない。

このように、液晶シャッター３０は、電極３０２、３０３に電圧を印加しない状態において光を透過し、電極３０２、３０３に電圧を印加した状態において光を遮断する。図２の制御部５０は、図４（ｂ）の露光期間において電極３０２、３０３に対する電圧の印加を解除し、その他の期間において電極３０２、３０３に電圧を印加する。これにより、重複蓄積期間内の露光期間において、目標領域からの光が撮像素子４０に導かれる。

本実施形態では、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａの方向を調整することにより、フロントガラスで反射されたＳ偏光成分の光が入射側偏光板３０１によって遮断される。

図７は、撮像装置１の装置本体１０１と入射側偏光板３０１および撮像素子４０の位置関係を模式的に示す正面図である。

図７に示すように、液晶シャッター３０は、装置本体１０１の上下方向が入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａに平行または略平行となるように配置されている。ここで、撮像装置１は、図１に示すように、装置本体１０１の上下方向が鉛直方向に沿うように設置される。したがって、装置本体１０１の上下方向が入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａに平行または略平行となるように液晶シャッター３０が配置されると、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａは、水平面に垂直な面に略平行となる。

これに対し、上記のように、車両のフロントガラスによって反射された光のうち、Ｓ偏光成分の偏光方向Ｒｓは水平方向となっており、Ｐ偏光成分の偏光方向Ｒｐは偏光方向Ｒｓに垂直となっている。したがって、上記のように偏光軸３０１ａが装置本体１０１の上下方向に平行または略平行となるように入射側偏光板３０１が配置されると、フロントガラスによって反射されたＳ偏光成分の光の偏光方向Ｒｓは、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａに略垂直となる。このため、フロントガラスによって反射されたＳ偏光成分は、入射側偏光板３０１によって遮断され、Ｐ偏光成分のみが入射側偏光板３０１を透過する。これにより、フロントガラスによって反射された光において支配的となるＳ偏光成分が、入射側偏光板３０１によって除外される。

このように、本実施形態では、フロントガラスによって反射された光において支配的となるＳ偏光成分が入射側偏光板３０１によって除外されるため、撮像画像におけるフロントガラスの反射の影響が抑制される。これにより、車内の視認性を高めることができる。

図８（ａ）は、上記実施形態の構成を備えた撮像装置１により車両のフロントガラスを実際に撮像した撮像画像を示す図である。図８（ｂ）は、一般のカメラ（比較例）により車両のフロントガラスを実際に撮像した撮像画像を示す図である。

図８（ｂ）に示すように、一般のカメラ（比較例）により車両のフロントガラスを撮像した撮像画像では、フロントガラスにおける太陽光の反射により、車内が略視認できない状況となっている。

これに対し、上記実施形態の構成を備えた撮像装置１により車両のフロントガラスを撮像した撮像画像では、図８（ａ）に示すように、フロントガラスにおける太陽光の反射が効果的に抑制され、車内を良好に確認できる程度にまで撮像画像の視認性が向上している。この検証結果から、上記実施形態の構成による視認性の向上効果が確認された。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。

車両のフロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分が入射側偏光板３０１によって遮光される。このため、太陽光が車両のフロントガラスで反射することにより車内の視認性が低下することが抑制される。よって、日中であっても、車内を円滑に確認可能な撮像画像を取得できる。

撮像素子４０は、ラインごとに受光光量に応じた電荷を蓄積および出力する構成となっており、制御部５０は、撮像素子４０上の各ラインにおける電荷蓄積期間の一部が互いに重なり合うように撮像素子４０を制御する。また、制御部５０は、全てのラインについて電荷蓄積期間が互いに重なり合う重複蓄積期間内において、液晶シャッター３０を開放する。これにより、重複蓄積期間中に撮像素子４０が露光されるため、全てのラインに対して、同じタイミングおよび露光期間で、目標領域の光が撮像素子４０に照射される。このため、高速で移動する被写体が目標領域に含まれる場合も、被写体の撮像画像に歪みが生じることがない。

本態様に係る撮像装置において、前記イメージセンサは、高速に信号を出力する高速読み出しモードの機能を有し、前記イメージセンサ制御部は、前記イメージセンサに対する制御モードを前記高速読み出しモードに設定することにより、前記重複蓄積期間を生じさせる。この構成によれば、高速読み出しモードを用いて撮像画像の歪みが抑制されるため、撮像画像のフレーム転送レートを維持しながら、被写体の歪みを抑制することができる。

＜変更例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も、上記以外に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施形態では、図４（ｂ）に示すように、撮像素子４０の制御モードを高速読み出しモードに設定することによって、重複蓄積期間が生成されたが、図９（ｂ）に示すように、撮像素子４０の制御モードを低速モードに設定することによって、重複蓄積期間が生成されても良い。低速モードでは、各ラインの撮像期間が図９（ａ）に示す通常読み出しモードの２倍、すなわち２Δｔに設定される。この場合も、液晶シャッター３０は、たとえば、重複蓄積期間に開放されるように制御される。すなわち、重複蓄積期間内に、撮像素子４０に光を導くための露光期間が設定される。このように露光期間が設定されることにより、高速で移動する被写体が目標領域に含まれる場合も、被写体の撮像画像に歪みが生じることがない。

また、上記実施形態では、液晶シャッター３０として、ノーマリーホワイト方式の特性を有する液晶シャッターが用いられたが、ノーマリーブラック方式の特性を有する液晶シャッターが液晶シャッター３０として用いられてもよい。

ノーマリーブラック方式の特性を有する液晶シャッター３０が用いられる場合、電極３０２、３０３に電圧を印加しない状態において、図６（ｂ）に示すように液晶分子３０５が配向し、目標領域からの光が出射側偏光板３０４によって遮断される。また、電極３０２、３０３に電圧を印加した状態では、図６（ａ）に示すように液晶分子３０５が配向し、目標領域からの光が出射側偏光板３０４を透過する。

このように、ノーマリーブラック方式の特性を有する液晶シャッター３０が用いられる場合にも、上記実施形態と同様、装置本体１０１の上下方向が入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａに平行または略平行となるように入射側偏光板３０１を配置することにより、車両のフロントガラスで反射されたＳ偏光の光が入射側偏光板３０１によって遮光される。このため、太陽光が車両のフロントガラスで反射することにより車内の視認性が低下することが抑制される。よって、日中であっても、車内を円滑に確認可能な撮像画像を取得できる。

ただし、以下の理由から、液晶シャッター３０として、ノーマリーブラック方式の特性を有する液晶シャッターよりも、ノーマリーホワイト方式の特性を有する液晶シャッターを用いることが好ましい。

液晶シャッター３０は、液晶の特性によって、電圧印加の開始時と電圧印加の中止時における透過率の変化速度が異なる。一般に、液晶は、電圧を印加したときの透過率の変化速度は速いものの、電圧の印加を中止したときの透過率の変化速度は緩やかである。これは、電圧の印加を中止したときの透過率の変化速度は液晶の粘度に依存し、液晶の並びが元の方向に戻るのに時間を要するためである。

このような液晶の特性により、たとえば、電圧が印加されていない状態では透過率が低く、電圧が印加されると透過率が高くなる、いわゆる、ノーマリーブラック方式の液晶シャッターでは、電圧の印加を開始すると速やかに透過率が最大となるが、電圧の印加を中止しても、なかなか透過率が最小値に戻らない。このため、ノーマリーブラック方式の液晶シャッターを液晶シャッター３０として用いると、撮像素子４０に対する露光時間が所期の長さより長くなり、これにより、被写体の撮像画像にブレが生じやすくなる。

これに対し、電圧が印加されていない状態で透過率が最大となり、電圧が印加されると透過率が低くなる、いわゆる、ノーマリーホワイト方式の液晶シャッターでは、電圧の印加を中断した後、緩やかに透過率が最大となるが、電圧の印加を開始すると、速やかに透過率が最小値に戻る。このため、ノーマリーホワイト方式の液晶シャッターを液晶シャッター３０として用いると、撮像素子４０に対する露光時間が所期の時間よりも長くなることがなく、被写体の撮像画像にブレが生じることを効果的に抑制できる。

以上の理由から、上記実施形態のように、液晶シャッター３０としてノーマリーホワイト方式の液晶シャッターを用いることが好ましい。これにより、被写体の撮像画像にブレが生じることを効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、フロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分が、レンズ１０により取り込まれた後、偏光方向が回転することなくそのまま液晶シャッター３０に到達するとの想定のもとで、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａの方向が設定された。これに対し、仮に、フロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分の偏光方向が、レンズ１０により取り込まれた後に所定角度だけ回転するように、レンズ１０から液晶シャッター３０までの光学系が設計された場合は、フロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分の偏光方向が入射側偏光板３０１の位置において偏光軸３０１ａに略直交するように、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａの方向が調整されればよい。すなわち、装置本体１０１の上下方向に垂直な偏光方向（水平方向に平行な偏光方向）の光成分が、レンズ１０を透過した後、液晶シャッター３０の入射側偏光板３０１によって遮断されるように、入射側偏光板３０１の偏光軸３０１ａが設定されればよい。これにより、上記実施形態と同様、フロントガラスで反射されたＳ偏光の光成分を、入射側偏光板３０１によって除去できる。

なお、上記実施形態には、撮像装置１により交差点が撮像される例が示されたが、撮像領域は必ずしも交差点でなくとも良く、車両が通過する他の領域であってもよい。

また、上記実施形態では、撮像装置１が建物等の外壁や屋上の構造物、電柱等に設置されたが、たとえば、街灯等に撮像装置１の構成が一体的に含められても良い。また、撮像装置１は、監視カメラに限らず、他の撮像装置であっても良い。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … 撮像装置
１０ … レンズ
３０ … 液晶シャッター
４０ … 撮像素子
５０ … 制御部
３０１ … 入射側偏光板
３０１ａ … 偏光軸
３０４ … 出射側偏光板

Claims (4)

1. 撮像素子と、
   目標領域からの光を前記撮像素子に結像させるレンズと、
   前記撮像素子に対して前記目標領域側に配置された液晶シャッターと、を備え、
   前記液晶シャッターは、入射側偏光板と出射側偏光板を備え、前記装置本体の上下方向に垂直な偏光方向の光成分が、前記レンズを透過した後、前記入射側偏光板によって遮断されるように、前記入射側偏光板の偏光軸が設定されている、
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   装置本体の上下方向が前記入射側偏光板の前記偏光軸に略平行となるように、前記入射側偏光板が配置されている、ことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記撮像素子および前記液晶シャッターを制御する制御部を備え、
   前記撮像素子は、ラインごとに受光光量に応じた電荷を蓄積および出力し、
   前記制御部は、
   前記撮像素子上の各ラインにおける電荷蓄積期間の一部が互いに重なり合うように前記撮像素子を制御し、
   全ての前記ラインについて電荷蓄積期間が互いに重なり合う重複蓄積期間内において、前記液晶シャッターを開放する、ことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記撮像素子は、高速に信号を出力する高速読み出しモードの機能を有し、
   前記制御部は、前記撮像素子に対する制御モードを前記高速読み出しモードに設定することにより、前記重複蓄積期間を生じさせる、
   ことを特徴とする撮像装置。