CN112255880B - 立体照相机 - Google Patents

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Abstract

提供可实现高精度且广角的感测而且小型的立体照相机。该立体照相机具有：第1镜，具有作为向第1方向凸起的曲面的第1反射面，具有第1顶点，并具有第1扇形形状；及第2镜，具有向与第1方向相反的第2方向凸起的第2反射面，具有与第1顶点对置的第2顶点，并具有第2扇形形状。成像光学系统使从被摄体发出并由第1反射面反射后进而由第2反射面反射的第1光及从被摄体发出并由第2反射面反射的第2光成像，使影像传感器受光。第1扇形形状及第2扇形形状的内角是180°以上。影像传感器被配置成使其中心位置配置于相对成像光学系统的光轴偏移的位置，并且使影像传感器的受光面的短边与第1扇形形状或第2扇形形状的图像的中心线大致平行。

Description

立体照相机
技术领域
本发明涉及立体照相机。
背景技术
已知一种立体照相机，从多个不同的方向对被摄体同时进行摄影，由此能够取得直至被摄体为止的距离等信息，例如对于用于汽车中的自动驾驶、自动刹车、自动追踪等的照相机的开发得到发展。
在汽车中为了实现完全自动驾驶，需要在本车的周围的宽广的范围中对高速地移动的物体准确地进行辨识并且测距。例如在利用汽车前端的传感器辨识以时速70km/h进行移动的物体(例如摩托车)的情况下，设想需要0.06°/pixel(像素)的角度分辨率的摄像、以及在距离100m下需要10％的测距精度。
关于这样的要求，既存的LiDAR(Laser Imaging Detection and Ranging，激光成像检测与测距)、毫米波雷达存在为了准确地辨识周围而需要并用照相机这样的问题。另外，在扫描型的检测装置的情况下需要可动部，所以存在昂贵且响应速度也不充分这样的问题。
在以往的立体照相机中，通常需要将2台影像传感器隔开与视差对应的间隔来搭载，成为自动驾驶车辆的成本增大以及大型化的主要原因。另外，存在如下问题：由于大型所以难以配置到汽车左右前端，并且广角的感测也困难。
这样，在将立体照相机搭载到自动驾驶车辆的情况下，要求能够实现高精度且广角的感测、而且小型的立体照相机。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第4388530号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现高精度且广角的感测、而且小型的立体照相机。
为了解决上述课题，本发明所涉及的立体照相机具备：第1镜，具有作为向第1方向凸起的曲面的第1反射面，并具有第1顶点，并且具有第1扇形形状；第2镜，具有向与所述第1方向相反的第2方向凸起的第2反射面，并具有与所述第1顶点对置的第2顶点，并且具有第2扇形形状；成像光学系统，使从被摄体发出并由所述第1反射面反射之后进而由第2反射面反射的第1光以及从被摄体发出并由所述第2反射面反射的第2光成像；以及影像传感器，经由所述成像光学系统接收所述第1光及所述第2光。所述第2镜包括内侧镜和外侧镜，该外侧镜与所述内侧镜相比位于外周侧且圆锥常数与所述内侧镜不同。所述第1扇形形状以及所述第2扇形形状的内角是180°以上。而且，所述影像传感器被配置成其中心位置配置于相对所述成像光学系统的光轴而偏移的位置，并且所述影像传感器的受光面的短边与所述第1扇形形状或者所述第2扇形形状的图像的中心线成为大致平行。
根据本发明，可提供能够实现高精度且广角的感测、而且小型的立体照相机以及立体照相机一体型前照灯组件。
附图说明
图1是说明第1实施方式所涉及的立体照相机101的构造的概略立体图。
图2是更详细地说明上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103(内侧双曲面镜103A、外侧双曲面镜103B)的概略图。
图3是说明成像光学系统104以及影像传感器105的位置关系的概略图。
图4是中心位置CP1与光轴Ox2大致一致的情况下的影像传感器105的受光状态的一个例子。
图5是中心位置CP1成为从光轴Ox2偏移的位置的情况下的影像传感器105的受光状态的一个例子。
图6是示出立体照相机101的垂直方向的视场角δ和分辨率的关系的曲线图。
图7是示出成像光学系统104的视场角θ和像高Hr的关系的曲线图。
图8是说明内侧双曲面镜103A和外侧双曲面镜103B的构造及其效果的概略图。
图9是说明第2实施方式所涉及的立体照相机101的构造的概略立体图。
(符号说明)
101：立体照相机；102：上侧双曲面镜；103：下侧双曲面镜；103A：内侧双曲面镜；103B：外侧双曲面镜；104：成像光学系统；105：影像传感器；117：距离计算部；118：驱动控制部。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本实施方式。在附图中，在功能上相同的要素有时也用相同的编号来显示。此外，附图示出依照本公开的原理的实施方式和安装例，但这些只是用于理解本公开，而绝非用于限定地解释本公开。本说明书的记述只不过是典型的例示，在任何意义下都并非限定本公开的权利要求书或者应用例。
在本实施方式中，为了使本领域技术人员实施本公开而充分详细地进行其说明，但需要理解其它实施方式也能够实现，能够不脱离本公开的技术思想的范围和精神而进行结构/构造的变更、各种要素的置换。因此，不应将以下的记述限定于此来解释。
[第1实施方式]
参照图1，说明第1实施方式所涉及的立体照相机101。作为一个例子，该立体照相机101包括上侧双曲面镜102、下侧双曲面镜103、成像光学系统104、影像传感器105。另外，立体照相机101与用于生成距离信息的距离计算部117以及进行系统的驱动、控制的驱动控制部118连接。成像光学系统104以及影像传感器105针对一对双曲面镜(上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103)各设置1个就足以。能够通过单一的影像传感器105掌握被摄体在三维空间中的位置的信息，所以相比于需要2个影像传感器的以往的立体照相机，能够降低成本。
上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103一体地构成双曲面镜。上侧双曲面镜102具备沿着向下方向(Z轴的负的方向(第1方向))凸起的上侧双曲面的形状，另一方面，下侧双曲面镜具有相反地沿着向上方向(Z轴的正的方向(第2方向))凸起的下侧双曲面的形状。换言之，以使上侧双曲面镜102的顶点与下侧双曲面镜103的顶点对置、并使中心轴Ox一致的方式，配置有上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103。在图1的例子中，上侧双曲面镜102配置于上侧，下侧双曲面镜103配置于下侧，但还能够将该上下的位置关系设为相反。
下侧双曲面镜103进一步被分割为内侧双曲面镜103A和外侧双曲面镜103B。内侧双曲面镜103A配置于包括双曲面的顶点的位置，外侧双曲面镜103B配置于该内侧双曲面镜103的外缘的外周侧。将内侧双曲面镜103以及外侧双曲面镜103B的中心轴Ox设为共同。另外，内侧双曲面镜103A和外侧双曲面镜103B具备相互不同的圆锥常数。另外，两者在其边界具有阶梯，内侧双曲面镜103A与外侧双曲面镜103B相比向上侧突出。
上侧双曲面镜102并非在双曲面的全周(360°)具有反射面，而是被切割为具有180°以上且小于360°的内角θ1的扇形形状(第1扇形形状)。同样地，上侧双曲面镜103也并非在双曲面的全周(360°)具有反射面，而是被切割为具有180°以上且小于360°的内角θ2的扇形形状(第2扇形形状)。内角θ1、θ2被设定为与立体照相机101的水平视场角对应的角度。
通过具有这样的扇形形状，能够提高影像传感器105的分辨率，作为结果能够提高立体照相机的距离测量的精度。在后面叙述这一点。此外，此处所称的扇形形状不限定于将圆的一部分沿着其半径而直线地进行切割得到的形状。例如如图1所示，顶点附近的反射面被切割而成的形状也包含于此处所称的扇形形状。另外，以下设为内角θ1以及θ2是相同的值而进行说明，但两者也可以是不同的值。
立体照相机101通过双曲面镜(上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103)使来自被摄体的光在预定的水平视场角的范围中反射，由此能够取得直至被摄体为止的距离的信息。具体而言，来自被摄体的第1光R1在被上侧双曲面镜102反射之后，进而被下侧双曲面镜103(内侧双曲面镜103A)反射，之后经由成像光学系统104入射到影像传感器105。另外，来自被摄体的与第1光R1不同的第2光R2被下侧双曲面镜103(外侧双曲面镜103B)反射，经由成像光学系统104入射到影像传感器105。这样，第1光R1、第2光R2从不同的方向入射到影像传感器105上的不同的部位，从而能够运算直至被摄体为止的距离等。
成像光学系统104由1片以上的透镜的组合构成，优选为能够配置到将上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103的顶点进行连接的直线上。
影像传感器105例如由CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器或者CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)传感器构成，构成为依照来自驱动控制部118的控制，基于经由成像光学系统104接收到的光来生成图像信号，并输出到距离计算部117。
驱动控制部118根据从距离计算部117输出的距离信息，进行车辆的控制。车辆控制例如包括碰撞受害减轻刹车、行车道脱离防止支援等。距离计算部117根据所供给的输出图像而生成被摄体的三维位置信息。具体而言，距离计算部117通过解析基于第1光R1以及第2光R2的图像信号，运算被摄体的三维的位置或者距离。三维图像信息既可以供给到搭载立体照相机101的汽车的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，也可以经由未图示的通信控制部发送到外部的服务器。
接下来，参照图2，更详细地说明上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103(内侧双曲面镜103A、外侧双曲面镜103B)。
上侧双曲面镜102、内侧双曲面镜103A以及外侧双曲面镜103B各自的双曲面能够根据通过接下来的[式1]表示的2次曲面来规定。在圆锥常数κ小于-1的情况下，2次曲面成为双曲面。内侧双曲面镜103A的圆锥常数κ的绝对值被设定为比外侧双曲面镜103B的圆锥常数κ的绝对值更大的值。
【式1】
Figure BDA0002547010300000061
在此，[式1]中的z(r)是以光轴上的顶点为原点的光轴方向的面的凹陷量。c表示光轴上的曲率(轴上曲率)，r表示从光轴起的半径坐标。
一般而言，双曲面具有2个焦点，以面顶点为基准而通过下式[式2]来表示其坐标。
【式2】
Figure BDA0002547010300000062
此外，处于双曲面的内侧的焦点的坐标通过[式2]的±为+时的f来表示。另外，在[式2]中，处于双曲面的外侧的焦点的坐标通过±为-时的f来表示。以下，将处于双曲面的内侧的焦点称为“第1焦点”，将处于双曲面的外侧的焦点称为“第2焦点”。
以使上侧双曲面镜102的第2焦点FPu2与内侧双曲面镜103A的第1焦点FPdi1大致一致的方式，配置有上侧双曲面镜102和内侧双曲面镜103A。此外，关于外侧双曲面镜103B的第1焦点FPdo1，虽然第2焦点FPu2以及第1焦点FPdi1无需大致一致，但优选为以成为其附近的方式配置外侧双曲面镜103B。
另外，以使外侧双曲面镜103B的第2焦点FPdo2与内侧双曲面镜103A的第2焦点FPdi2大致一致的方式，配置有内侧双曲面镜103A和外侧双曲面镜103B。在该第2焦点FPdo2以及第2焦点FPdi2的位置，配置有成像光学系统104。此外，上侧双曲面镜102的第1焦点FPu1虽然也可以与第2焦点FPdo2以及第2焦点FPdi2的位置大致一致，但优选为位于其附近、具体而言比第2焦点FPdo2以及第2焦点FPdi2的位置靠上方。
通过将上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103设为上述位置关系，从被摄体朝向第1焦点FPu1的第1光R1在被上侧双曲面镜102反射之后朝向第2焦点FPu2。由于第2焦点FPu2与第1焦点FPdi1大致一致，所以由内侧双曲面镜103A反射的光朝向第2焦点FPdi2(第2焦点FPdo2)而被聚光。该光经由成像光学系统104入射到影像传感器105。
另外，从被摄体朝向第1焦点FPdo1的第2光R2在被外侧双曲面镜103B反射之后朝向第2焦点FPdo2(第2焦点FPdi2)。第2光R2以与第1光R1不同的入射角度而入射到成像光学系统104，由此第2光R2在影像传感器105的受光面中入射到与第1光R1不同的位置。
这样，在影像传感器105中，基于第1光R1而被投影从第1焦点1021观察的被摄体的图像，并且基于第2光R2而被投影从第1焦点FPdo1观察的被摄体的图像，这些图像成为输出图像。此外，如上所述，内侧双曲面镜103A的圆锥常数κ的绝对值被设定为比外侧双曲面镜103B的圆锥常数κ的绝对值更大的值。由此，在影像传感器105的输出图像中，从第1焦点(上侧视点)FPu1观察的被摄体的像与从第1焦点(下侧视点)FPdo1观察的被摄体的像的大小被对齐。通过将像的大小对齐，能够使两个图像的分辨率一致，能够提高视差匹配处理的精度。
接下来，参照图3，说明成像光学系统104以及影像传感器105的位置关系。成像光学系统104的光轴Ox2被配置为与上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103的中心轴Ox一致。另一方面，影像传感器105的受光面的中心位置CP1成为从该光轴Ox2偏移的位置。具体而言，以使成像光学系统104的光轴OX2相对于影像传感器105的中心位置CP1而在与影像传感器105的短边Lx大致平行的方向上偏移的方式，配置有影像传感器105。由此，能够在影像传感器105的更宽广的受光面中接收从成为内角180°以上的扇形形状的上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103反射的光，作为结果能够提高立体照相机101的分辨率。参照图4以及图5，对其进行说明。
图4是中心位置CP1与光轴Ox2大致一致的情况下的影像传感器105的受光状态的一个例子。在该情况下，基于第1光R1的扇形的图像Im1以及基于第2光R2的扇形的图像Im2都主要仅形成于中心位置CP1的一方侧(在图4中为上半部分)。因此，在影像传感器105中对被摄体的探测作出贡献的像素数变少，得不到充分的分辨率。
另一方面，图5是中心位置CP1成为从光轴Ox2偏移的位置的情况下的影像传感器105的受光状态的一个例子。优选为以使影像传感器105的中心位置CP1位于具有180°以上的内角θ的扇形形状的上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103的图像Im1、Im2的中心附近的方式，调整影像传感器105的位置。因此，光轴Ox2在影像传感器105的受光面Pi中成为比中心位置CP1向下方偏移的位置。优选使光轴Ox2成为从中心位置CP1在纵向上偏移的位置。因此，扇形的图像Im1、Im2与图4的情况不同，能够在不仅包括中心位置CP1的上侧而且还包括下侧的影像传感器105的宽广的受光面中受光。
另外，在本实施方式中，扇形的图像Im1以及Im2的中心线与受光面Pi的短边Lx大致平行，由此以使图像Im1以及Im2在受光面Pi中成为大致左右对称的方式配置有影像传感器105。
这样，在本实施方式中，图像Im1、Im2在受光面Pi中成为大致左右对称。另外，以使图像Im1以及Im2的受光面Pi上的大小最大化的方式，设定上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103的焦点的位置以及成像光学系统104的倍率等。因此，能够提高立体照相机101的分辨率。在上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103的内角θ如上所述是180°以上的情况下，通过使光轴Ox2从影像传感器105的受光面Pi的中心偏移、并且使扇形的图像Im1、Im2的中心线与受光面Pi的短边Lx大致平行，从而能够使受光面Pi中的受光面积最大化。作为结果，分辨率提高，能够准确地辨识直至被摄体为止的距离。
图6的曲线图示出立体照相机101的垂直方向的视场角δ和分辨率的关系。在此，关于视场角δ，0°表示水平方向，负的值的视场角δ意味着与水平方向相比朝向下方向，正的值的视场角δ意味着与水平方向相比朝向上方向。
在立体照相机101是用于汽车的自动驾驶控制的照相机的情况下，在水平方向及其上方要求高分辨率，另一方面，在与水平方向相比朝向下方不需要高分辨率，只要能够读取道路上的停止线、中央线就足以。因此，以在视场角δ为0以上的方向上使分辨率(°/pixel)的值变小、另一方面视场角δ的负的值越大则使分辨率(°/pixel)的值越大的方式，设定有成像光学系统104以及双曲面镜。
此外，立体照相机101的分辨率能够分为基于根据第1光R1从第1焦点FPu1(上侧视点)接收的光的图像的分辨率(上视点分辨率)、以及基于根据第2光R2从第1焦点FPu1(下侧视点)接收的光的图像的分辨率(下视点分辨率)。如图6所示，优选为以使上视点分辨率和下视点分辨率在预定的视场角δ的范围中大致相等的方式，设计成像光学系统104或双曲面镜(102、103)、或者成像光学系统104和双曲面镜(102、103)。通过得到图6那样的关系，图像Im1、Im2的分辨率变得大致相同，能够更准确地运算直至被摄体为止的距离。
图7的曲线图示出成像光学系统104的视场角θ和像高Hr的关系。在该第1实施方式中设计了如下的成像光学系统104：在接近光轴Ox2的区域A中使像高Hr比理想像高Hi(＝f·tanθ)小，另一方面在比区域A靠外侧的区域B中使像高Hr比理想像高Hi大。另外，表示视场角θ和像高Hr的关系的曲线被设计成如下：在区域A和区域B的边界的附近具有拐点，边界附近的曲线的斜率比其它区域大。由此，成像光学系统104的中间圆周附近的角度分辨率变得比光轴附近、外周附近大。通过这样的成像光学系统的104的设计，在例如将立体照相机101使用于自动驾驶控制的情况下，能够更高精度地探测在车辆的斜前方进行移动的物体。
此外，如上所述，内侧双曲面镜103A和外侧双曲面镜103B优选为在其边界具有阶梯，内侧双曲面镜103A与外侧双曲面镜103B相比向上侧突出。图8(a)示出如本实施方式那样内侧双曲面镜103A与外侧双曲面镜103B相比向上侧突出时的第1光R1以及第2光R2的受光状态的一个例子。另一方面，图8(b)与本实施方式不同，示出在内侧双曲面镜103A与外侧双曲面镜103B之间没有阶梯时的第1光R1以及第2光R2的受光状态的一个例子。
在图8(b)的情况下，第1焦点FPu1与第1焦点FPdo1之间的距离大，因此在影像传感器105中，第1光R1与第2光P2的受光位置之间的距离也变大，可立体观察的视场角变小。关于这点，在第1实施方式(图8(a))中，能够减小第1光R1与第2光P2的受光位置之间的距离，能够增大可立体观察的视场角。或者，能够提高影像传感器105的分辨率，能够提高直至被摄体为止的距离的探测精度。
在上述第1实施方式中，作为使来自被摄体的光反射的一对的镜，使用对置配置的双曲面镜。但是，一对的镜不限于图示那样的双曲面镜，还能够代替双曲面镜而采用对置配置的球面镜、抛物面镜、椭圆镜、非球面镜等。
如以上说明那样，第1实施方式的立体照相机101形成为构成双曲面镜的上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103具有180°以上的内角θ的扇形形状。另外，以使来自该扇形形状的双曲面镜的图像能够最大限地受光的方式，将影像传感器105的中心位置设为相对成像光学系统的光轴而偏移的位置。而且，以使扇形形状的图像的中心线与影像传感器105的短边大致平行的方式，配置有影像传感器105。由此，可提供能够实现高精度且广角的感测、而且小型的立体照相机。
[第2实施方式]
接下来，参照图9，说明第2实施方式所涉及的立体照相机101。在图9中，对与图1相同的构成要素附加与图1相同的参照符号，所以省略重复的说明。
在该第2实施方式中，在成像光学系统104与下侧双曲面镜103之间设置有反射镜106。另外，成像光学系统104的配置位置也被设为该反射镜106的反射方向，这点与在第1实施方式中将成像光学系统104配置于上侧双曲面镜的双曲面的顶点附近的情况不同。
根据这个结构，能够利用反射镜106使朝向成像光学系统104的入射光折返，所以能够将成像光学系统104以及影像传感器105收纳到双曲面镜(上侧双曲面镜102以及下侧双曲面镜103)的高度的范围内，所以能够减小立体照相机101的大小。
以上说明了本发明所涉及的各实施方式以及变形例，但本发明不限定于上述实施方式的一个例子，而包括各种变形例。例如，上述实施方式的一个例子只是为了易于理解本发明而详细地进行了说明，本发明不限定于具备在此说明的所有结构。另外，能够将某个实施方式的一个例子的结构的一部分置换为其它一个例子的结构。另外，还能够对某个实施方式的一个例子的结构添加其它一个例子的结构。另外，还能够对各实施方式的一个例子的结构的一部分，进行其它结构的追加、删除、置换。另外，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等也可以通过例如利用集成电路来设计它们的一部分或者全部等从而利用硬件来实现。

Claims (9)

1.一种立体照相机，其特征在于，具备：
第1镜，具有作为向第1方向凸起的曲面的第1反射面，并具有第1顶点，并且具有第1扇形形状；
第2镜，具有向与所述第1方向相反的第2方向凸起的第2反射面，并具有与所述第1顶点对置的第2顶点，并且具有第2扇形形状；
成像光学系统，使从被摄体发出并由所述第1反射面反射之后进而由所述第2反射面反射的第1光以及从被摄体发出并由所述第2反射面反射的第2光成像；以及
影像传感器，经由所述成像光学系统接收所述第1光及所述第2光，
所述第2镜包括内侧镜和外侧镜，该外侧镜与所述内侧镜相比位于外周侧且圆锥常数与所述内侧镜不同，
所述第1扇形形状以及所述第2扇形形状的内角是180°以上，
所述影像传感器被配置成其中心位置配置于相对所述成像光学系统的光轴而偏移的位置，并且所述影像传感器的受光面的短边与所述第1扇形形状或者所述第2扇形形状的图像的中心线成为大致平行。
2.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
所述第1光是朝向所述第1镜的第1焦点由所述第1反射面反射、而且朝向所述内侧镜的第1焦点由所述第2反射面反射的光，
所述第2光是朝向所述外侧镜的第1焦点由所述第2反射面反射的光。
3.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
以使所述第1镜的第2焦点与所述内侧镜的第1焦点大致一致的方式，配置所述第1镜以及所述第2镜。
4.根据权利要求3所述的立体照相机，其中，
以使所述内侧镜的第2焦点与所述外侧镜的第2焦点大致一致的方式，配置所述内侧镜以及所述外侧镜。
5.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
所述立体照相机还具备以使所述第1光或者所述第2光朝向所述成像光学系统反射的方式配置的镜。
6.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
所述外侧镜与所述内侧镜的外周具有阶梯。
7.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
以使所述成像光学系统的光轴相对于所述影像传感器的中心位置而在与所述影像传感器的短边大致平行的方向上偏移的方式，配置所述影像传感器。
8.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
以使上视点分辨率与下视点分辨率在预定的视场角的范围中大致相等的方式设计所述第1镜、所述第2镜以及所述成像光学系统，其中，所述上视点分辨率是根据所述第1光而形成于所述影像传感器的图像的分辨率，所述下视点分辨率是根据所述第2光而形成于所述影像传感器的图像的分辨率。
9.根据权利要求1所述的立体照相机，其中，
所述成像光学系统被设计成如下：在所述成像光学系统中，在第1区域中使像高比理想像高小，另一方面在比所述第1区域靠外侧的第2区域中使像高比理想像高大。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023006232A (ja) 2021-06-30 2023-01-18 日立Astemo株式会社 距離測定装置
JP2023104035A (ja) * 2022-01-17 2023-07-28 株式会社日立製作所 距離計測装置および方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449103B1 (en) * 1997-04-16 2002-09-10 Jeffrey R. Charles Solid catadioptric omnidirectional optical system having central coverage means which is associated with a camera, projector, medical instrument, or similar article
CN1585907A (zh) * 2001-11-13 2005-02-23 松下电器产业株式会社 广角成像光学系统以及使用该广角成像光学系统的广角成像装置、监视成像装置、车载成像装置以及投影装置
CN1870759A (zh) * 2005-05-26 2006-11-29 韩国科学技术院 用单个相机提供全景立体图像的设备
CN201837826U (zh) * 2010-10-15 2011-05-18 肖继忠 单相机全方位立体视觉系统
CN102177468A (zh) * 2008-08-14 2011-09-07 远程保真公司 三反射镜全景相机

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3752063B2 (ja) * 1997-09-18 2006-03-08 松下電器産業株式会社 全方位ステレオ画像撮影装置
US6304285B1 (en) * 1998-06-16 2001-10-16 Zheng Jason Geng Method and apparatus for omnidirectional imaging
JP2002185957A (ja) * 2000-12-12 2002-06-28 Nippon Lsi Card Co Ltd 周囲の視覚的特徴検出方法、半周撮影機及び移動体の周囲監視システム
JP3804916B2 (ja) * 2001-02-09 2006-08-02 シャープ株式会社 撮像システムとその画像データ制御に用いられるプログラムおよびその撮像システムにおける撮像画像の歪み補正方法とその手順を記憶させた記憶媒体
GB2425363A (en) * 2005-04-18 2006-10-25 Sharp Kk Panoramic adapter with mirrors formed by rotating conic section
JP2010256296A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Nippon Computer:Kk 全方位３次元空間認識入力装置
EP3010761B1 (en) * 2013-06-21 2019-07-24 Magna Electronics Inc. Vehicle vision system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449103B1 (en) * 1997-04-16 2002-09-10 Jeffrey R. Charles Solid catadioptric omnidirectional optical system having central coverage means which is associated with a camera, projector, medical instrument, or similar article
CN1585907A (zh) * 2001-11-13 2005-02-23 松下电器产业株式会社 广角成像光学系统以及使用该广角成像光学系统的广角成像装置、监视成像装置、车载成像装置以及投影装置
CN1870759A (zh) * 2005-05-26 2006-11-29 韩国科学技术院 用单个相机提供全景立体图像的设备
CN102177468A (zh) * 2008-08-14 2011-09-07 远程保真公司 三反射镜全景相机
CN201837826U (zh) * 2010-10-15 2011-05-18 肖继忠 单相机全方位立体视觉系统

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