JP3607787B2 - カメラおよびそれを用いた車両用周辺視認装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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５ａ_１とし、面２ａの面２ｂに対して対称な面を面２ａ_１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５ａ_１に置き換えても、光学性能上は同等である。そして、面２ａ_１と面２ｃとは平行となることから、外部光５ａ_１は２つの面２ａ_１、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２ａ_１、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）、θ_１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°−θ_１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・Ｓｉｎθ_１＝Ｓｉｎθ （１）
６０°−θ_１≧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
θ_１：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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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）
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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）
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。

Images