CN101326424B - 立体摄像机 - Google Patents

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Abstract

一种立体摄像机，其具备：右摄像机(1)、左摄像机(2)、将右摄像机(1)和左摄像机(2)保持在规定位置的摄像机撑条(3)、具有将摄像机撑条(3)固定于车辆上的安装孔部(5、6、7)的安装部(4)，这些安装孔部配置在与连接右摄像机(1)和左摄像机(2)的基准线平行的多个假想线上，配置于距摄像机撑条(3)远的假想平行线上的安装孔部的数目为多个，配置于比远的假想平行线靠近摄像机撑条(3)的假想平行线上的安装孔部的数目为一个。通过这样的构成，能防止因安装部(4)和摄像机撑条(3)的膨胀差异而使摄像机撑条(3)变形进而使左右摄像机(1、2)的基准线长度及光轴产生偏差，即使周围温度变化也具有高的测距精度。

Description

立体摄像机
技术领域
本发明涉及立体摄像机，其对左右摄像机拍摄到的两幅图像的视差进行处理，计算距前方物体的距离。
背景技术
现有的立体摄像机中，两个摄像机使它们的光轴离开规定的间隔(基准线长度)而向车辆前方进行配置，通过对左右摄像机拍摄到的两幅图像的视差进行处理，计算距前方物体的距离。该立体摄像机作为用于测量到对象物的距离的距离测量装置而搭载于车辆上，用于发出车距警报、障碍物警报的防止碰撞系统中。
图7是现有的立体摄像机的立体图。在图7中，现有的立体摄像机包括：右摄像机21、左摄像机22、在规定的位置保持右摄像机21和左摄像机22的摄像机撑条23、将摄像机撑条23固定于车身安装部25上的安装部24。而且，立体摄像机利用设置于安装部24上的安装孔部26、27、28以三根螺钉固定于车身安装部25上。
通常，测距的误差取决于立体摄像机的左右两个摄像机的配置精度。因此，在两个摄像机的距离变化，或者摄像机的光轴偏离规定的方向时，产生测距的误差，防止碰撞系统的可靠性降低(例如参照专利文献1)。
但是，搭载有立体摄像机的汽车的车身安装部25例如在停车期间受到直射阳光照射而温度升高。因为现有的立体摄像机利用两个螺钉安装靠近摄像机撑条23的一侧，因而，利用设置于安装部24上的安装孔部26、27固定于车身的安装部上的部分，受到车身安装部25的安装孔部29和安装孔部30之间间隔的约束。与此相对，由于不将摄像机撑条23直接固定于车身而使其自由膨胀，所以因用一体构造构成的安装部24和摄像机撑条23之间的膨胀差异而使摄像机撑条23的局部变形，从而使左右摄像机的基准线长度及光轴产生偏差，导致测距的精度降低。
专利文献1：日本特开2001-88623号公报
发明内容
本发明提供一种立体摄像机，该摄像机即使在严酷的环境下也可以防止基准线长度及摄像机的光轴产生偏差，从而可保持测距精度。
本发明的立体摄像机具备：右摄像机；左摄像机；摄像机撑条，其在规定的位置保持右摄像机和左摄像机；安装部，其具有将摄像机撑条固定于车辆上的安装孔部，安装孔部的中心配置于相对于连接右摄像机和左摄像机的基准线平行的多个假想线上，配置于距摄像机撑条远的假想平行线上的安装孔部的数目为多个，配置于比远的假想平行线靠近摄像机撑条的假想平行线上的安装孔部的数目为一个。
根据该构成，可防止因安装部和摄像机撑条的膨胀差异而使摄像机撑条变形从而造成左右摄像机的基准线长度及光轴产生偏差，可保持测量精度。
另外，本发明的立体摄像机中，所述多个安装孔部的数目为两个，并与所述一个安装孔部构成等腰三角形，一个安装孔部的中心配置于等腰三角形的相等的两边的顶点位置。
根据该构成，既防止摄像机撑条的旋转又防止左右摄像机的基准线长度及光轴产生偏差，可保持测量精度。
另外，本发明的立体摄像机中，一个安装孔部的中心位置为连接所述右摄像机和所述作摄像机的基准线长度的中心。
根据该构成，由于可均匀地保持左右摄像机，因而对于行驶中的振动及冲击可确保稳定性。
另外，本发明的立体摄像机中，摄像机撑条和安装部一体形成。
根据该构成，不存在因组装时的安装而引起的误差，可提高安装精度。
附图说明
图1是本发明实施方式的立体摄像机的立体图；
图2是表示本发明实施方式的立体摄像机向车身安装的安装状态的图；
图3是表示本发明实施方式的立体摄像机的安装部的图；
图4是表示使用了本发明实施方式的立体摄像机时的左右摄像机的角度变位量的图；
图5是表示比较例的立体摄像机的安装部的图；
图6是表示使用了比较例的立体摄像机时的左右摄像机的角度变位量的图；
图7是现有的立体摄像机的立体图。
符号说明
1：右摄像机
2：左摄像机
3：摄像机撑条
4、14：安装部
5、6、7、15、16、17、18：安装孔部
8、9、10：螺钉
11：车身侧安装部
12、13、14：车身侧安装孔部
具体实施方式
下面，使用附图说明本发明实施方式的立体摄像机。
图1是本发明实施方式的立体摄像机的立体图。在图1中，本发明的立体摄像机具备：右摄像机1、左摄像机2、在规定位置保持右摄像机1和左摄像机2的摄像机撑条3、具有将摄像机撑条3固定于车辆上的安装孔部的安装部4。另外，安装孔部5、6、7的中心配置于与连接右摄像机1和左摄像机2的基准线相平行的多条(在图1上，为虚线AA′、BB′共两条)假想线上。而且，配置于距摄像机撑条3远的假想平行线AA′上的安装孔部的数目为多个(在图1中为两个)，配置于比远的假想平行线AA′靠近摄像机撑条3的假想平行线BB′上的安装孔部的数目为一个。
摄像机撑条3为长方形状的板，从中央部的后部端面突出地设置有安装部4。摄像机撑条3和安装部4是轻量的并具有高刚性，且利用热传导率优良的铝合金一体构成。
通过这样一体地构成，与由单独的构件构成摄像机撑条3和安装部4的情况相比较，可实现不存在因组装时的安装而引起的误差、安装精度优良的立体摄像机。另外，由于使用热传导率优良的铝合金，因而可实现立体摄像机的轻量化。另外，由于来自安装于摄像机撑条3内部的摄像处理电路基板的热量的散热效率高，因此，可实现可靠性高的立体摄像机。
在图1所示的坐标轴上，Pitch表示以连接右摄像机1和左摄像机2的基准线为轴的旋转。Roll表示右摄像机1和左摄像机2的光轴方向的旋转。Yaw表示以垂直于由右摄像机1和左摄像机2的基准线及光轴构成的平面的方向为轴的旋转。
在安装部4上设置有用于穿螺钉的安装孔部5、6、7。
安装孔部6和7保持规定的间隔而配置，安装孔部5在基准线方向上配置于安装孔部6和安装孔部7的中心位置。安装孔部5、6、7以构成将安装孔部5的中心作为相等的两个边的顶点的等腰三角形的形式配置。
通过这样配置安装孔部而将安装部4固定于摄像机撑条3上，从而可防止Pitch、Roll、Yaw三方向的旋转，可防止左右摄像机的基准线长度及光轴产生偏差，因而可保持测量精度。
另外，安装孔部5、6、7的中心配置于与连接右摄像机1和左摄像机2的基准线平行的两条假想线上。而且，将配置于距摄像机撑条3远的假想平行线AA′上的安装孔部的数目设为两个，将配置于比远的假想平行线AA′靠近摄像机撑条3的假想平行线BB′上的安装孔部的数目设为一个。
通过这样配置，即使因车外的热而引起的膨胀率在车身侧安装部11和安装部4之间不同，由于靠近摄像机撑条3的安装孔部5也只有一个部位，因此，安装部4不受车身侧安装部11侧的安装间距约束，不受下述的因车身侧安装部11的热膨胀而产生的伸缩的影响。因此，安装部4与摄像机撑条3形成一体而膨胀，不会使摄像机撑条3变形，因而，不会产生左右摄像机的基准线长度及光轴的偏差，能够维持测距的精度。
另外，摄像机撑条3侧的安装孔部5的中心的摄像机基准线长度方向的位置在摄像机基准线上配置于右摄像机1和左摄像机2的中心位置。通过该配置，可均匀地保持右摄像机1和左摄像机2，因此，对于行使中的振动及冲击可确保稳定性。
图2是表示本发明实施方式的立体摄像机向车身安装的安装状态的图。如图2所示，在车身侧安装部11设置有车身侧安装孔部12、13、14。立体摄像机通过设置于安装部4上的安装孔部5、6、7，利用三个螺钉8、9、10拧紧固定于车身侧安装部11。
搭载于车辆上的立体摄像机由右摄像机1、左摄像机2各自内部的摄像元件拍摄前方物体的图像。在安装于摄像机撑条3内部的图像处理基板(未图示)上，由左右摄像机内的两个摄像元件按规定的定时拍摄图像，并对拍摄的左右图像的偏差进行处理，由此计算距前方物体的距离。
由此，立体摄像机可检测与前方车辆的车间距离，另外可检测至位于前方的障碍物的距离。而且，在进入预先设定的距离时，通过声音或光向司机发出该意思的警告。
下面，使用图3～图6来说明使用本发明实施方式的立体摄像机和比较例的立体摄像机进行试验的结果。
图3是用于实验的本发明实施方式的立体摄像机的安装部4的安装孔部5的配置图。安装孔部5配置于靠近摄像机撑条3的位置，安装孔部6和7配置于远离摄像机撑条3的位置。另外，安装孔部6和7保持间隔而配置，安装孔部5在基准线方向上配置于安装孔部6、7的中心位置。
图5是比较例的立体摄像机的安装部14的安装孔部15～18的配置图。安装部14的形状、大小都与本发明的实施方式的安装部4相同。另外，安装孔部17和18设置于和本发明实施方式的安装部4的安装孔部6和7相同的位置。靠近摄像机撑条的一侧的安装孔部15、16设有两个位置，这一点有别于本发明实施方式的安装部4，其它条件完全相同。
图4是表示将图3的本发明实施方式的立体摄像机安装于车辆时的、周围温度和左右摄像机的角度变位量之间的关系的图。图4中，横轴表示立体摄像机的周围温度。另外，纵轴表示以右摄像机1的位置为基准的与左摄像机2的Yaw、Pitch、Roll方向的角度变位量。
在左右摄像机的基准线方向及光轴方向的位置关系上，若左右摄像机在相同方向上旋转，则在相对的位置关系上不产生基准线及光轴的偏差。另一方面，若左右摄像机的旋转方向不同，产生角度变位量，则产生基准线及光轴的偏差，成为测距精度降低的原因。因此，以左右摄像机的角度变位量为参数，对测距精度进行评价。
在Yaw、Pitch、Roll的旋转的三个方向中，特别是若右摄像机1和左摄像机2的Yaw方向的旋转方向不同，则朝向测距对象物的方向的左右摄像机的光轴产生偏差。该偏差对立体摄像机的测距的精度降低有很大的影响。
在此，本发明实施方式的立体摄像机使用了1/3尺寸且40万像素的摄像元件1。一个像素间隔为6.35μm，为了确保测距的精度，需要将左右摄像机拍摄的两个图像的偏差控制在与摄像元件1的一个像素的间隔相当的6.35μm以下。另外，由于应用于本发明实施方式的立体摄像机中的左右摄像机的视场角为43°，摄像元件1的受光面长度为4.9mm，因而透镜的焦距为6.2mm。因此，若将一个像素量的间隔换算为Yaw方向的角度，则将间隔6.35μm用透镜的焦距6.2mm除而为0.06°。
另外，在将立体摄像机搭载于车辆上的情况下，若考虑到在寒冷地区及夏季太阳光照射下的使用，则需要在周围温度为-40℃～85℃的范围内确保测距的精度。因此，如图4的虚线所示，在-40℃～85℃的范围内需要将Yaw方向的角度变位量抑制在0.06°以下。
如图4所示，由于周围温度和角度变位量的关系以25℃为基准，因而此时将角度变位量调为0°。而且，随着周围温度的降低，以右摄像机1为基准，左摄像机2在图1的Yaw方向(与由立体摄像机的基准线和光轴构成的平面垂直的轴向)的箭头朝向的旋转角度变大的方向上变化。相反，在周围温度上升的情况下，以右摄像机1为基准，左摄像机2在图1的Yaw方向的箭头相反朝向的旋转角度变大的方向上变化。由此，左右角度变位量具有相对于周围温度按一定比率变化的线性特性。
在使用本发明实施方式的安装部4而安装于车辆上的情况下，如图4所示，周围温度-40℃时的Yaw方向的旋转变位量为0.0464°，是实际应用上不存在问题的值。另外，如上所述，相对于周围温度，角度变位量处于按一定比率变化的线性关系。因此，可以推断，即使在自25℃的温度变化位于对称位置的85℃，左右摄像机的Yaw的角度变位量也达到同样程度。
图6是表示将图5的比较例的立体摄像机安装于车辆上时的、周围温度和左右摄像机的角度变位量的关系的图。图6中的横轴及纵轴、各轴的刻度与图4都相同。
在使用现有的安装部安装于车辆上时，以在-40℃时的右摄像机1的位置为基准的右摄像机1和左摄像机2的Yaw方向的角度变位量为0.0605°。该值与将本发明实施方式的立体摄像机安装于车辆上的情况相比较，角度变位量约为1.3倍，测量精度大幅度地降低。
分析以上结果，在将本发明实施方式的立体摄像机安装于车辆上的情况下，由于即使由周围的热量引起的膨胀率在车身侧安装部11和安装部4之间不同，也只有靠近摄像机撑条3的安装孔部一个部位，因而，安装部4不受车身侧安装部11侧的安装间距约束，不受车身侧安装部11的因热膨胀引起的伸缩的影响。因此，安装部4和摄像机撑条3一体膨胀，摄像机撑条3不变形，因而，可减小左右摄像机的角度变位量。
另一方面，在将比较例的立体摄像机安装于车辆上的情况下，当因周围的热量引起的膨胀率在车身侧安装部11和安装部4之间不同时，由于靠近摄像机撑条3的安装孔部有两个，所以安装部4受车身侧安装部11侧的安装间距约束，受到车身侧安装部11的因热膨胀引起的伸缩的影响。与此相对，由于安装撑条3是自由的，所以因安装部4和摄像机撑条3的伸长率的差异而使摄像机撑条3变形，从而左右摄像机的角度变位量变大。
如所述说明所述，本发明实施方式的立体摄像机，由于将安装孔部的中心配置于与连接右摄像机和左摄像机的基准线相平行的多条假想线上，将配置于距摄像机撑条远的假想平行线AA′上的安装孔部的数目设为两个，将配置于靠近摄像机撑条的假想平行线BB′上的安装孔部的数目设为一个，因而既可减少两个摄像机的位置偏差的产生又可实现精度高的距离测量。
产业上的可利用性
本发明的立体摄像机，可防止因安装部和摄像机撑条的膨胀差异造成摄像机撑条变形从而左右摄像机的基准线长度及光轴产生偏差，可保持测距精度。因此，作为对左右摄像机拍摄的两幅图像的视差进行处理后计算距前方物体的距离的立体摄像机是有用的。

Claims (5)

1.一种立体摄像机，其具备：
右摄像机；
左摄像机；
摄像机撑条，其在规定的位置保持所述右摄像机和左摄像机；
安装部，其具有将所述摄像机撑条固定于车辆上的安装孔部，
所述安装孔部的中心配置于相对于连接所述右摄像机和所述左摄像机的基准线平行的多个假想线上，
配置于距所述摄像机撑条远的假想平行线上的安装孔部的数目为多个，
配置于比所述远的假想平行线靠近摄像机撑条的假想平行线上的安装孔部的数目为一个。
2.如权利要求1所述的立体摄像机，其中，
所述多个安装孔部的数目为两个，并与所述一个安装孔部构成等腰三角形，所述一个安装孔部的中心配置于所述等腰三角形的相等的两边的顶点位置。
3.如权利要求1或2所述的立体摄像机，其中，
所述一个安装孔部的中心位置为连接所述右摄像机和所述左摄像机的基准线长度的中心。
4.如权利要求1或2所述的立体摄像机，其中，
所述摄像机撑条和所述安装部一体形成。
5.如权利要求3所述的立体摄像机，其中，
所述摄像机撑条和所述安装部一体形成。
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