JP3607787B2 - カメラおよびそれを用いた車両用周辺視認装置 - Google Patents
カメラおよびそれを用いた車両用周辺視認装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数方向を同時に撮像できるカメラおよびそれを用いた車両用周辺視認装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は従来の車両用周辺視認装置を搭載した車両の動作を示す説明する図である。
一般に、車両15が交差点に入ろうとするとき、運転者には、図11に斜線で示される領域が死角17となってしまう。そして、運転者には、この左右の死角17に存在する他の車両16を視認することができない。
そこで、運転者に死角17の状況を視認させるために、車両の前部カバーにカメラ18が取り付けられ、該カメラ18により左右の死角17を同時に撮影して、図12に示されるような死角17の画像をモニタテレビ8の画面に表示させる車両用周辺視認装置が実用化されている。
【0003】
つぎに、従来のカメラの一例を図13に基づいて説明する。
ハウジングとしての外箱4は、左右に入射窓4a、4bが設けられ、左右の外部光が入射できるようになっている。そして、結像レンズ3が外箱4内に取り付けられ、CCDで構成された撮像素子13が結像レンズ3の焦点位置に配設されている。また、一対の第1のミラー10a、10bが結像レンズ3の左右に配設されている。さらに、一対の第2のミラー11a、11bが一対の第1のミラー10a、10bに相対して配設されている。
【0004】
このように構成されたカメラ18Aでは、右方向(図13において上方向)からの外部光5aは入射窓4aを通って外箱4内に入射し、まず第1のミラー10aで反射され、次いで第2のミラー11aで反射される。この第2のミラー11aで反射された外部光5aは結像レンズ3に導かれ、撮像素子13の撮像面の左半分に倒立正像を結ぶ。
一方、左方向(図13において下方向)からの外部光5bは入射窓4bを通って外箱4内に入射し、まず第1のミラー10bで反射され、次いで第2のミラー11bで反射される。この第2のミラー11bで反射された外部光5bは結像レンズ3に導かれ、撮像素子13の撮像面の右半分に倒立正像を結ぶ。
そこで、このカメラ18Aを車両用周辺視認装置に適用した場合、撮像素子13で受光した倒立正像の画像信号が、天地逆となるようにモニタテレビの画面に表示される。そこで、図12に示されるように、モニタテレビ8の右画面8aには、右方向からの外部光5aによる正像が、左画面8bには左方向からの外部光5bによる正像がそれぞれ表示される。そして、運転者がモニタテレビの画面から左右の死角の状況を確認できるようになっている。
【0005】
このカメラ18Aでは、外部光5a(5b)を第1および第2のミラー10a、11a(10b、11b)で2回反射させることにより、即ち第1のミラー10a(10b)で鏡像となった画像を第2のミラー11a(11b)により正像にしている。
ここで、第2のミラー11a(11b)を用いず、第1のミラー10a(10b)のみを用いた場合、撮像素子13で受光した画像は倒立鏡像となる。この場合、撮像素子13として受光信号を左右反転して出力する鏡像CCDを用いることになる。そして、受光した倒立鏡像の画像信号は左右反転して倒立正像の画像信号として撮像素子13から出力され、天地逆となるようにモニタテレビに表示させる。そこで、図14に示されるように、モニタテレビ8の右画面8aには左方向からの外部光5bによる正像が、左画面8bには右方向からの外部光5aによる正像が表示されてしまう。その結果、モニタテレビの画面表示方向が入射方向と逆となり、運転者には見にくい画面となってしまう。
【0006】
ついで、従来のカメラの他の例を図15に基づいて説明する。
このカメラ18Bは、反射ミラーに代えてプリズムを用い、撮像素子13として鏡像CCDを用いる点を除いて、上述のカメラ18Aと同様に構成されている。即ち、一対のプリズム6a、6bが結像レンズ3の前段に、結像レンズ3に中心軸を挟んで上下に並設されたものである。
【0007】
このように構成されたカメラ18Bでは、右方向(図15において右方向)からの外部光5aは入射窓4aを通って外箱4内に入射し、プリズム6aに入射し、反射面7aで反射されて結像レンズ3に導かれ、撮像素子13の撮像面の下半分に倒立鏡像を結ぶ。
一方、左方向(図15において左方向)からの外部光5bは入射窓4bを通って外箱4内に入射し、プリズム6bに入射し、反射面7bで反射されて結像レンズ3に導かれ、撮像素子13の撮像面の上半分に倒立鏡像を結ぶ。
このカメラ18Bでは、反射が1回であるので、小型化が図れるものの、撮像素子13に結像される画像は鏡像となってしまう。
そこで、このカメラ18Bを車両用周辺視認装置に適用した場合、撮像素子13で受光した倒立鏡像の画像信号が、左右反転されて撮像素子13から出力され、天地逆となるようにモニタテレビの画面に表示される。そこで、図16に示されるように、モニタテレビ8の上画面9aには、右方向からの外部光5aによる正像が、下画面9bには左方向からの外部光5bによる正像がそれぞれ表示される。そして、運転者がモニタテレビの画面から左右の死角の状況を確認できるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の反射ミラーを用いたカメラ18Aは以上のように、第1のミラーと第2のミラーとにより2回反射させているので、装置の寸法がおおきくなってしまうという課題があった。
一方、2つのプリズムを用いたカメラ18Bは以上のように、モニタテレビの上画面9aが右方向からの外部光5aによる正像となり、下画面9bが左方向からの外部光5bによる正像となる。そこで、このカメラ18Bを車両用周辺視認装置に適用した場合、モニタテレビに表示される画面が運転者には見にくい画面となってしまうという課題があった。また、プリズムが複数個必要であり、低コスト化が図れないという課題もあった。
【0009】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ひかりの反射を1回として、構成の簡素化を図り、小型で安価なカメラを得ることを目的とする。
また、モニタテレビの右画面に右方向からの外部光による正像を、左画面に左方向からの外部光による正像を表示させて、運転者に見やすい画像が得られる車両用周辺視認装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカメラは、両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に配設された撮像素子と、一側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該一側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、他側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該他側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子とを備えたカメラにおいて、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形され、該2等辺三角形の頂角の2等分線を前記結像レンズの光軸に一致させて、該結像レンズの前段に配設されたプリズムとから構成されているものである。
【0011】
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の底辺で構成される面がレンズ面に形成されているものである。
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の頂角が60度に構成されているものである。
また、上記プリズムは、下式(3)で規定される屈折率Nを有するものである。
60°−Sin−1{Sin(θ/N)}≧Sin−1(1/N) 式(3)
(但し、θは撮像画角(半角)である)
また、上記プリズムの断面2等辺三角形の頂点を挟む2面にハーフミラーコートが施されているものである。
また、上記プリズムは、上記ハウジングに一体に構成され、該プリズムの2等辺三角形の頂点を挟む2辺で構成される面をそれぞれ上記入射窓として機能するようにしたものである。
また、上記プリズムは、面取り部が2等辺三角形の頂点で構成する稜部に形成され、遮光部材が該面取り部に設けられているものである。
また、両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に配設された撮像素子と、一側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該一側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、他側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該他側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子とを備えたカメラにおいて、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、該結像レンズの前段に、互いに所定の角度をなして該結像レンズの光軸に対して対称に配設された一対のハーフミラーとから構成されているものである。
【0012】
この発明に係る車両用周辺視認装置は、車両の前部に取り付けられ、該車両の進行方向の左右の両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に撮像面を該車両の前方側に面するように配設された撮像素子と、左側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の左側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、右側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の右側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子と、該撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して倒立正像の画像信号に変換する信号変換手段と、該信号変換手段からの倒立正像の画像信号を入力して正立正像を表示する表示手段とを備えた車両用周辺視認装置において、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形され、該2等辺三角形の頂角の2等分線を前記結像レンズの光軸に一致させて、該結像レンズの前段に配設されたプリズムとから構成されているものである。
【0013】
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の底辺で構成される面がレンズ面に形成されているものである。
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の頂角が60度に構成されているものである。
また、上記プリズムは、下式(3)で規定される屈折率Nを有するものである。
60°−Sin−1{Sin(θ/N)}≧Sin−1(1/N) 式(3)
(但し、θは撮像画角(半角)である)
また、下記プリズムの断面2等辺三角形の頂点を挟む2面にハーフミラーコートが施されているものである。
また、上記プリズムは、上記ハウジングに一体に構成され、該プリズムの2等辺三角形の頂点を挟む2辺で構成される面をそれぞれ上記入射窓として機能するようにしたものである。
また、上記プリズムは、面取り部が2等辺三角形の頂点で構成する稜部に形成され、遮光部材が該面取り部に設けられているものである。
また、車両の前部に取り付けられ、該車両の進行方向の左右の両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に撮像面を前記車両の前方側に面するように配設された撮像素子と、左側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の左側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、右側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の右側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子と、前記撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して倒立正像の画像信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段からの倒立正像の画像信号を入力して正立正像を表示する表示手段とを備えた車両用周辺視認装置において、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、該結像レンズの前段に、互いに所定の角度をなして該結像レンズの光軸に対して対称に配設された一対のハーフミラーとから構成されているものである。
また、上記撮像素子は、撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して出力するようにし、信号変換手段としての機能を有するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るカメラを示す断面図であり、図において図13および図15に示した従来のカメラと同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施の形態1では、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形されたプリズム1が結像レンズ3の前段に配設されている。そして、プリズム1は、その断面2等辺三角形の頂角の2等分線が結像レンズ3の光軸に一致し、2等辺三角形の頂点で構成する稜部(面2a、2bの交差部)が上下方向に結像レンズ3の光軸と直交し、断面2等辺三角形の底辺で構成する面(面2c)が結像レンズ3の光軸に直交するように配設されている。
ここで、光学素子はプリズム1および結像レンズ3から構成されている。そして、撮像素子13として鏡像CCDを用いている。即ち、この鏡像CCDは受光した画像信号を左右反転して出力する信号変換手段としても機能する。
【0015】
このように構成されたカメラ100の動作について説明する。
右方向(図1において右方向)からの外部光5aは入射窓4aを通ってハウジングとしての外箱4内に入射し、プリズム1に到る。そして、外部光5aは、面2aを透過してプリズム1内に入射し、面2bにて内面反射され、面2cを透過してプリズム1から出る。プリズム1から出た外部光5aは、結像レンズ3に入射し、撮像素子13の撮像面の右半分に倒立鏡像を結ぶ。
一方、左方向(図1において左方向)からの外部光5bは入射窓4bを通って外箱4内に入射し、プリズム1に到る。そして、外部光5aは、面2bを透過してプリズム1内に入射し、面2aにて内面反射され、面2cを透過してプリズム1から出る。プリズム1から出た外部光5bは、結像レンズ3に入射し、撮像素子13の撮像面の左半分に倒立鏡像を結ぶ。
【0016】
このカメラ100を車両用周辺視認装置に適用する場合、このカメラ100は結像レンズ3の光軸が水平となり、プリズム1の面2a、2bの交差部である稜部が前方を向くように、車両の前部バンパーに取り付けられる。そして、撮像素子13の出力が表示手段としてのモニタテレビに入力されるように、カメラ100とモニタテレビとが接続される。
そして、撮像素子13の撮像面の右半分には、車両の右方向から入射した外部光5aによる倒立鏡像が結像され、撮像素子13の撮像面の左半分には、車両の左方向から入射した外部光5bによる倒立鏡像が結像される。この撮像素子13で受光した倒立鏡像の画像信号は、左右反転して倒立正像の画像信号に変換されて撮像素子13から出力され、天地逆となるようにモニタテレビに表示される。そこで、図2に示されるように、モニタテレビ8の右画面8aには、右方向からの外部光5aによる正立正像が、左画面8bには左方向からの外部光5bによる正立正像がそれぞれ表示される。そして、運転者がモニタテレビ8の画面から左右の死角の状況を確認できるようになる。
【0017】
このように、この実施の形態1によれば、断面2等辺三角形の角柱体に成形されたプリズム1を結像レンズ3の前段に配設し、面2aから入射する外部光5aによる倒立鏡像を撮像素子13の面2a側の領域に結像させ、面2bから入射する外部光5bによる倒立鏡像を撮像素子13の面2b側の領域に結像させるようにしているので、外部光の反射が1回のみとなり、構成の簡略化が図られ、小型で安価なカメラが得られる。
また、このカメラ100を車両に搭載することにより、モニタテレビ8の右画面に右方向からの外部光による正立正像が表示され、左画面に左方向からの外部光による正像が表示されて、モニタテレビ8の画面表示方向が入射方向と一致した運転者に見やすい画像の車両用周辺視認装置が得られる。
【0018】
実施の形態2.
上記実施の形態1では、外部光5a、5bをそれぞれ1回反射して結像レンズ3に導く光学素子としてプリズム1を用いるものとしているが、この実施の形態2では、図3に示すように、2枚のハーフミラー12a、12bを用いるものとしている。
このハーフミラー12a、12bは結像レンズ3の前段に、各先端を一致させ、後端間を離して、結像レンズ3の光軸に対して左右対称に配設されている。
【0019】
このように構成されたカメラ101では、右方向(図3において右方向)からの外部光5aは入射窓4aを通って外箱4内に入射し、ハーフミラー12aに到る。そして、外部光5aは、ハーフミラー12aを透過し、ハーフミラー12bにて反射され、結像レンズ3に入射し、撮像素子13の撮像面の右半分に倒立鏡像を結ぶ。
一方、左方向(図3において左方向)からの外部光5bは入射窓4bを通って外箱4内に入射し、ハーフミラー12bに到る。そして、外部光5bは、ハーフミラー12bを透過し、ハーフミラー12aにて反射され、結像レンズ3に入射し、撮像素子13の撮像面の左半分に倒立鏡像を結ぶ。
【0020】
従って、この実施の形態2によるカメラ101においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、このカメラ101を適用した車両用周辺視認装置においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0021】
実施の形態3.
この実施の形態3では、プリズム1の面2a、2bにハーフミラーコートを施すものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
【0022】
この実施の形態3によれば、面2a、2bにハーフミラーコートが施されているので、プリズム1の硝材の屈折率に拘わらず、面2a、2bにおける所定の反射率を得ることができる。そこで、プリズム1の硝材として、屈折率は低いが、安価で成形性に優れたPMMA等の光学材料を用いることができ、低コスト化を図ることができる。
また、この実施の形態3によるカメラを車両用周辺視認装置に適用しても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0023】
実施の形態4.
この実施の形態4では、面2a、2b、2cのなす角度が60度である断面正三角形の角柱体に成形されたプリズム1Aを用いるものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
【0024】
一般に、プリズムを結像レンズ3の前段に配設した場合、光の分散に起因して得られる画像に色にじみが発生してしまう。
しかしながら、この実施の形態4によれば、プリズム1が断面正三角形の角柱体に成形されているので、プリズム1Aが光学性能上平行平板と同等のものとなり、色にじみが発生せず、高画質の像を得ることができる。
また、この実施の形態4によるカメラを車両用周辺視認装置に適用すれば、高画質のモニタテレビ画像が得られるので、運転者が死角の状況をより認識しやすくなる。
【0025】
以下に、プリズム1Aが光学性能上平行平板と同等のものとなる理由について、図4に基づいて説明する。
図4において、外部光5aの面2bに対して対称な光線を外部光5a1とし、面2aの面2bに対して対称な面を面2a1とする。この時、面2bで反射する外部光5aは、面2bを透過する外部光5a1に置き換えても、光学性能上は同等である。そして、面2a1と面2cとは平行となることから、外部光5a1は2つの面2a1、2cからなる平行平板を透過することになる。つまり、外部光5aは2つの面2a1、2cからなる平行平板を透過することと光学性能上同等となる。
【0026】
実施の形態5.
この実施の形態5では、図5に示すように、面2a、2bのなす角度が60度であり、面cをレンズ面である球面とする断面扇形の角柱体に成形されたプリズム1Bを用いるものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
この実施の形態5によるプリズム1Bは、図6に示されるように、断面正三角形の角柱体に成形されたプリズム1aと、プリズム1a側の内面が平面で、かつ、外面が球面に成形されたプリズム1bとの合成体と考えられる。
そこで、この実施の形態5のカメラ102によれば、プリズム1aにより、上記実施の形態4と同様に、色にじみの発生を防止でき、高画質の像が得られる。さらに、プリズム1bがレンズ機能を有することから、結像レンズ3を簡素化あるいは省略することができる。
また、この実施の形態5によるカメラを車両用周辺視認装置に適用しても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0027】
実施の形態6.
この実施の形態6は、上記実施の形態4における断面正三角形の角柱体に成形されたプリズム1Aの硝材の屈折率を規定するものである。
つまり、右方向からの外部光5aがプリズム1Aの面2aを透過した後、面2bへの入射角が臨界角以上となるように、かつ、左方向からの外部光5bがプリズム1Aの面2bを透過した後、面2aへの入射角が臨界角以上となるように硝材の屈折率を規定するものである。
この実施の形態6によれば、外部光5a、5bがそれぞれ面2b、2aで全反射されるので、外部光5a、5bの光量を損失することなく結像レンズ3に入射でき、高画質の像が得られる。
また、この実施の形態6によるカメラを車両用周辺視認装置に適用すれば、高画質のモニタテレビ画像が得られるので、運転者が死角の状況をより認識しやすくなる。
【0028】
ここで、面2aへの入射角が臨界角以上となる硝材の屈折率Nについて図7に基づいて説明する。
プリズム1Aの面2cにおける屈折は、スネル(Snell)の定理により式(1)で表される。この時、θは結像レンズ3の画角(半角)、θ1は面2cに対する入射角である。
そこで、プリズム1の面2bに対する入射角は60°−θ1となり、面2bで全反射する条件は、式(2)で表される。よって、式(1)、式(2)から式(3)が得られる。そこで、式(3)を満足する屈折率の硝材を用いてプリズム1Aを作製すればよい。
N・Sinθ1=Sinθ (1)
60°−θ1≧Sin−1(1/N) (2)
60°−Sin−1(Sinθ/N)≧Sin−1(1/N) (3)
但し、θ :結像レンズの画角(半角)
N :プリズムの硝材の屈折率
θ1:プリズムの面2cに対する入射角
ここで、一例として、結像レンズ3の画角θを30度とすれば、プリズム1Aの屈折率Nは1.52753以上であればよい。
【0029】
なお、上記実施の形態6では、上記実施の形態4におけるプリズム1Aについて説明しているが、上述の式(3)におけるθ(結像レンズの画角)を上記実施の形態5におけるプリズム1Bのレンズ成分であるプリズム1bと結像レンズ3とを合成した撮像画角と考えると、上記実施の形態5にも適用できることがわかる。
【0030】
実施の形態7.
この実施の形態7では、図8に示すように、プリズム1を外箱4と一体に構成するものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
【0031】
このように構成されたカメラ103は、プリズム1が外箱4と一体に構成されているので、装置の小型化が図られる。
また、この実施の形態7によるカメラ103を車両用周辺視認装置に適用すれば、外箱4の容積を小さくでき、その分装置の小型化が図れる。
【0032】
なお、上記実施の形態7では、実施の形態1においてプリズム1を外箱4と一体に構成するものとしているが、他の実施の形態に適用してもよい。
【0033】
実施の形態8.
この実施の形態8では、図9に示すように、モニタテレビ8に表示される画像の右画像8aと左画像8bとの境界に境界線19を表示させるものである。なお、車両に搭載されるカメラは上記各実施の形態におけるカメラのいずれかを用いるものとする。
そして、この実施の形態8では、境界線19を表示する手段としては、カメラ回路上にて映像信号上に線の信号を追加して出力するようにしている。
従って、運転者に見やすい画像が得られる車両用周辺視認装置が得られる。
【0034】
なお、上記実施の形態8では、境界線19を表示する手段としては、カメラ回路上にて映像信号上に線の信号を追加して出力するようにするものとしているが、モニタテレビ8の回路上にて線の信号を追加してもよく、モニタテレビ8の画面上に線を描いてもよい。
【0035】
実施の形態9.
上記実施の形態8では、境界線19を表示する手段としては、カメラ回路上にて映像信号上に線の信号を追加して出力するようにしているが、この実施の形態9では、図10に示すように、プリズム1Aの稜部を面取りし、その面取り部14に遮光部材として墨15を塗布するものとしている。
この実施の形態9では、撮像素子13上に左右方向からの外部光5a、5bによる倒立鏡像とともに面取り部14の像が結像されるので、モニタテレビ8の右画像8aと左画像8bとの境界に境界線19が表示される。
従って、この実施の形態9によるカメラにおいても、上記実施の形態8と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態9によるカメラを車両用周辺視認装置に適用すれば、モニタテレビ画面に表示される左右の画像間に境界線19が表示されので、運転者が死角の状況を認識しやすくなる。
【0036】
なお、上記各実施の形態では、撮像素子13として鏡像CCDを用いて、撮像素子13の撮像面上に結像された鏡像の画像信号を左右反転して正像の画像信号に変換して出力するものとしている。しかしながら、鏡像の画像信号を左右反転して正像の画像信号に変換する新語変換手段としては、鏡像CCDに限らず、画像信号を左右反転するものであればよく、例えば画像の左右が反転する鏡像モニタテレビや画像信号を左右反転処理する演算処理回路を用いることができる。さらには、運転者が通常のモニタテレビの画面を鏡で反射させて観察するようにしてもよい。
【0037】
また、上記各実施の形態では、外箱4に左右方向から入射してくる外部光5a、5bによる倒立鏡像を撮像素子13の撮像面上の左右に同時に結像するものとして説明している。しかしながら、本願のカメラは、撮像素子13の撮像面上に結像させるための外部光は外箱4に左右方向から入射してくる光に限定されるものではなく、カメラの姿勢を変えることにより、外箱4を挟んで相対する2方向から入射してくる外部光による倒立鏡像を1回の反射により撮像素子13上に同時に結像できるものである。
【0038】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0039】
この発明によれば、両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に配設された撮像素子と、一側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該一側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、他側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該他側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子とを備えたカメラにおいて、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形され、該2等辺三角形の頂角の2等分線を前記結像レンズの光軸に一致させて、該結像レンズの前段に配設されたプリズムとから構成されているので、外部光の反射が1回のみとなり、構成の簡素化が図られ、小型で安価なカメラが得られる。
【0040】
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の底辺で構成される面がレンズ面に形成されているので、結像レンズの簡略化が図られる。
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の頂角が60度に構成されているので、色にじみの発生が抑えられ、高画質の画像が得られる。
また、上記プリズムは、下式(3)で規定される屈折率Nを有するので、外部光の光量の損失がなく、高画質の画像が得られる。
60°−Sin−1{Sin(θ/N)}≧Sin−1(1/N) 式(3)
(但し、θは撮像画角(半角)である)
また、上記プリズムの断面2等辺三角形の頂点を挟む2面にハーフミラーコートが施されているので、プリズムの材料に屈折率の低い硝材を用いることができ、その分低コスト化が図られる。
また、上記プリズムは、上記ハウジングに一体に構成され、該プリズムの2等辺三角形の頂点を挟む2辺で構成される面をそれぞれ上記入射窓として機能するようにしたので、装置の小型化が図られる。
また、上記プリズムは、面取り部が2等辺三角形の頂点で構成する稜部に形成され、遮光部材が該面取り部に設けられているので、特別な信号処理をすることなく、撮像素子の撮像面に結像される画像間の境界線が得られる。
また、両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に配設された撮像素子と、一側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該一側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、他側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の該他側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子とを備えたカメラにおいて、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、該結像レンズの前段に、互いに所定の角度をなして該結像レンズの光軸に対して対称に配設された一対のハーフミラーとから構成されているので、光学素子の構成の簡略化が図られ、さらに低コスト化が図られる。
【0041】
この発明によれば、車両の前部に取り付けられ、該車両の進行方向の左右の両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に撮像面を該車両の前方側に面するように配設された撮像素子と、左側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の左側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、右側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、該撮像素子の撮像面の右側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子と、該撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して倒立正像の画像信号に変換する信号変換手段と、該信号変換手段からの倒立正像の画像信号を入力して正立正像を表示する表示手段とを備えた車両用周辺視認装置において、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形され、該2等辺三角形の頂角の2等分線を前記結像レンズの光軸に一致させて、該結像レンズの前段に配設されたプリズムとから構成されているので、表示手段の右画面に右方向からの外部光による正立正像が表示され、左画面に左方向からの外部光による正立正像が表示されて。画面表示方向が外部光の入射方向と一致した運転者に見やすい画面の車両用周辺視認装置が得られる。
【0042】
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の底辺で構成される面がレンズ面に形成されているので、結像レンズの簡略化あるいは省略化が図られ、その分小型化が可能となる。
また、上記プリズムは、断面2等辺三角形の頂角が60度に構成されているので、色にじみの発生が抑えられ、運転者に認識しやすい、高画質の画像表示が得られる。
また、上記プリズムは、下式(3)で規定される屈折率Nを有するので、外部光の光量の損失がなくなり、運転者に認識しやすい、高画質の画像表示が得られる。
60°−Sin−1{Sin(θ/N)}≧Sin−1(1/N) 式(3)
(但し、θは撮像画角(半角)である)
また、下記プリズムの断面2等辺三角形の頂点を挟む2面にハーフミラーコートが施されているので、プリズムの材料に屈折率の低い硝材を用いることができ、その分低コスト化が図られる。
また、上記プリズムは、上記ハウジングに一体に構成され、該プリズムの2等辺三角形の頂点を挟む2辺で構成される面をそれぞれ上記入射窓として機能するようにしたので、装置の小型化が図られる。
また、上記プリズムは、面取り部が2等辺三角形の頂点で構成する稜部に形成され、遮光部材が該面取り部に設けられているので、特別な信号処理を行うことなく撮像素子の撮像面に結像される画像間の境界線が表示され、運転者に見やすい画像表示が得られる。
また、車両の前部に取り付けられ、該車両の進行方向の左右の両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に撮像面を前記車両の前方側に面するように配設された撮像素子と、左側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の左側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、右側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の右側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子と、前記撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して倒立正像の画像信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段からの倒立正像の画像信号を入力して正立正像を表示する表示手段とを備えた車両用周辺視認装置において、上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、該結像レンズの前段に、互いに所定の角度をなして該結像レンズの光軸に対して対称に配設された一対のハーフミラーとから構成されているので、光学素子の構成の簡略化が図られる。
また、上記撮像素子は、撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して出力するようにし、信号変換手段としての機能を有するので、特別な信号変換手段を設ける必要がなく、装置の小型化および低コスト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係るカメラを示す断面図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係るカメラを搭載した車両用周辺視認装置におけるモニタテレビの画面表示を示す正面図である。
【図3】この発明の実施の形態2に係るカメラを示す断面図である。
【図4】この発明の実施の形態4に係るカメラにおけるプリズム部光線面図である。
【図5】この発明の実施の形態5に係るカメラを示す断面図である。
【図6】この発明の実施の形態5に係るカメラにおけるプリズム部を説明する図である。
【図7】この発明の実施の形態6に係るカメラにおけるプリズム部光線面図である。
【図8】この発明の実施の形態7に係るカメラを示す断面図である。
【図9】この発明の実施の形態8に係るカメラを搭載した車両用周辺視認装置におけるモニタテレビの画面表示を示す正面図である。
【図10】この発明の実施の形態9に係るカメラにおけるプリズム部を示す斜視図である。
【図11】従来の車両用周辺視認装置を搭載した車両の動作を説明する図である。
【図12】従来の車両用周辺視認装置におけるモニタテレビの画面表示を示す正面図である。
【図13】従来のカメラの一例を示す断面図である。
【図14】従来のカメラを搭載した車両用周辺視認装置におけるモニタテレビの画面表示を示す正面図である。
【図15】従来のカメラの他の例を示す断面図である。
【図16】従来のカメラを搭載した車両用周辺視認装置におけるモニタテレビの画面表示を示す正面図である。
【符号の説明】
1、1A、1B プリズム(光学素子)、3 結像レンズ(光学素子)、4 外箱(ハウジング)、4a、4b 入射窓、5a、5b 外部光、8 モニタテレビ(表示手段)、12a、12b ハーフミラー(光学素子)、13 撮像素子、14 面取り部、15 墨(遮光部材)、19 境界線、100、101、102、103 カメラ。
Claims (17)
- 両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に配設された撮像素子と、一側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の該一側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、他側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の該他側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子とを備えたカメラにおいて、
上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形され、該2等辺三角形の頂角の2等分線を前記結像レンズの光軸に一致させて、該結像レンズの前段に配設されたプリズムとから構成されていることを特徴とするカメラ。 - 上記プリズムは、断面2等辺三角形の底辺で構成される面がレンズ面に形成されていることを特徴とする請求項1記載のカメラ。
- 上記プリズムは、断面2等辺三角形の頂角が60度に構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のカメラ。
- 上記プリズムは、下式(3)で規定される屈折率Nを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラ。
60°−Sin−1{Sin(θ/N)}≧Sin−1(1/N) 式(3)
(但し、θは撮像画角(半角)である) - 上記プリズムの断面2等辺三角形の頂点を挟む2面にハーフミラーコートが施されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラ。
- 上記プリズムは、上記ハウジングに一体に構成され、該プリズムの2等辺三角形の頂点を挟む2辺で構成される面をそれぞれ上記入射窓として機能するようにしたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のカメラ。
- 上記プリズムは、面取り部が2等辺三角形の頂点で構成する稜部に形成され、遮光部材が該面取り部に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のカメラ。
- 両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に配設された撮像素子と、一側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の該一側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、他側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の該他側の入射窓側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子とを備えたカメラにおいて、
上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、前記結像レンズの前段に、互いに所定の角度をなして該結像レンズの光軸に対して対称に配設された一対のハーフミラーとから構成されていることを特徴とするカメラ。 - 車両の前部に取り付けられ、該車両の進行方向の左右の両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に撮像面を前記車両の前方側に面するように配設された撮像素子と、左側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の左側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、右側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の右側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子と、前記撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して倒立正像の画像信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段からの倒立正像の画像信号を入力して正立正像を表示する表示手段とを備えた車両用周辺視認装置において、
上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、断面形状が2等辺三角形の角柱体に成形され、該2等辺三角形の頂角の2等分線を前記結像レンズの光軸に一致させて、該結像レンズの前段に配設されたプリズムとから構成されていることを特徴とする車両用周辺視認装置。 - 上記プリズムは、断面2等辺三角形の底辺で構成される面がレンズ面に形成されていることを特徴とする請求項9記載の車両用周辺視認装置。
- 上記プリズムは、断面2等辺三角形の頂角が60度に構成されていることを特徴とする請求項9または10記載の車両用周辺視認装置。
- 上記プリズムは、下式(3)で規定される屈折率Nを有することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の車両用周辺視認装置。
60°−Sin−1{Sin(θ/N)}≧Sin−1(1/N) 式(3)
(但し、θは撮像画角(半角)である) - 上記プリズムの断面2等辺三角形の頂点を挟む2面にハーフミラーコートが施されていることを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の車両用周辺視認装置。
- 上記プリズムは、上記ハウジングに一体に構成され、該プリズムの2等辺三角形の頂点を挟む2辺で構成される面をそれぞれ上記入射窓として機能するようにしたことを特徴とする請求項9乃至13のいずれかに記載の車両用周辺視認装置。
- 上記プリズムは、面取り部が2等辺三角形の頂点で構成する稜部に形成され、遮光部材が該面取り部に設けられていることを特徴とする請求項9乃至14のいずれかに記載の車両用周辺視認装置。
- 車両の前部に取り付けられ、該車両の進行方向の左右の両側にそれぞれ外部光を取り入れる入射窓が設けられたハウジングと、このハウジング内に撮像面を前記車両の前方側に面するように配設された撮像素子と、左側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の左側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像するとともに、右側の入射窓から入射する外部光を1回反射して、前記撮像素子の撮像面の右側の領域に該外部光による倒立鏡像を結像する光学素子と、前記撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して倒立正像の画像信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段からの倒立正像の画像信号を入力して正立正像を表示する表示手段とを備えた車両用周辺視認装置において、
上記光学素子は、上記撮像素子の前段に配設されて外部光を該撮像素子の撮像面上に結像する結像レンズと、前記結像レンズの前段に、互いに所定の角度をなして該結像レンズの光軸に対して対称に配設された一対のハーフミラーとから構成されていることを特徴とする車両用周辺視認装置。 - 上記撮像素子は、撮像面に結像された倒立鏡像の画像信号を左右反転して出力するようにし、信号変換手段としての機能を有することを特徴とする請求項9乃至16のいずれかに記載の車両用周辺視認装置。
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JPH10229512A (ja) | 1998-08-25 |
US6166764A (en) | 2000-12-26 |
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