DE60132835T2

DE60132835T2 - System zur Überwachung des Fahrzeugumfeldes

Info

Publication number: DE60132835T2
Application number: DE60132835T
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Minami-ku Nagoya-shi Imoto
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: EP1145906A2; DE60124609D1; US6472995B2; US20010035904A1; EP1145906B1; DE60132835D1; DE60124609T2; EP1145906A3; EP1659030B1; EP1659030A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Betrachten bzw. Beobachten bzw. Überwachen einer Fahrzeugumgebung bzw. eines Fahrzeugumfeldes zum Aufnehmen von Bildern umgebender Szenen, die sich auf der rechten/linken und vorderen/hinteren Seite des Fahrzeugs in toten Winkeln für den Fahrers befinden, bei schlechter Sicht und anschließenden Anzeigen derselben für den Fahrer.
Wenn ein Fahrzeug eine Kreuzung bzw. Einmündung erreicht, ist es erforderlich, die Sicherheit auf der rechten und linken Seite einer Straße zu bestätigen. An den Kreuzungen, an denen die Sicht schlecht ist, muss der Fahrer das Fahrzeug ein kleines Stück in die Kreuzung hineinbringen, um die Sicherheit auf beiden Seiten zu bestätigen. D. h., der Fahrer muss dem Einfahren in die Kreuzung Aufmerksamkeit widmen und die Sicherheit durch direktes Beobachten jeweils beider Seiten der Straße überprüfen. Solche Verhaltensweisen sind daher mentale Belastungen für den Fahrer.
Um das Problem zu lösen, offenbart die Offenlegungsschrift (KOKAI) Hei 10-229512 ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem, welches Bilder auf beiden Seiten des Fahrzeugs gleichzeitig aufnehmen kann, um die Bilder auf einem Anzeigeabschnitt in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs anzuzeigen.
Bei dem Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem werden die Bilder in Richtung beider Seiten gleichzeitig durch eine Kamera aufgenommen, indem ein Prisma und eine Fokussierlinse vor der an dem vorderen Stoßfänger oder dergleichen des Fahrzeugs vorgesehenen Kamera vorgesehen sind, und die Lichtstrahlen dann von beiden Seiten um das Fahrzeug herum über das Prisma und die Fokussierlinse in die Kamera geleitet werden und dann solche Bilder auf dem Anzeigeabschnitt innerhalb des Fahrgastraums angezeigt werden.
13 zeigt eine Konfiguration des Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystems nach dem Stand der Technik. Das Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 1 weist eine Bildaufnahmeeinrichtung 11 mit einem Lichtabschirmgehäuse 3, welches außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und ein Paar eines rechten und eines linken Einlass- bzw. Durchlassfensters 2R, 2L auf der rechten bzw. linken Seite aufweist; einen Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 12; und einen Anzeigeabschnitt 15 auf. In dem Lichtabschirmgehäuse 3 ist ein Prisma 4 mit einer Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks so eingebaut/angeordnet, dass es eine Lage derart aufweist, dass sein vertikaler Winkel 5 zum dem vorderen Abschnitt des Gehäuses 3 (zu dem oberen Abschnitt des Gehäuses 3 in 13) weist und seine rechte und seine linke Prismenseitenoberfläche 8L, 8R, die zwei jeweiligen gleichen Seiten des gleichschenkligen Dreiecks gegenüberliegen, zu der Seite des rechten bzw. linken Durchlassfensters 2R, 2L weisen. Ebenfalls ist ein Bildaufnahmeelement 10 zum Umwandeln von Lichtstrahlen 18L, 18R, welche von den Prismenseitenoberflächen 8L, 8R aus eingebeben werden und deren optische Wege dann durch das Prisma 4 geändert und die dann über die vorbestimmte Sammellinse 9 auf die Bildaufnahmeebene geleitet werden, in Bildsignale auf der hinteren Seite des Prismas 4 bzw. hinter diesem eingebaut/angeordnet. Ein Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 12 führt einen Bildumkehrprozess des von dem Bildaufnahmeelement 10 aus zugeführten Bildsignals aus. Innerhalb des Fahrgastraums ist ein Anzeigeabschnitt 15 vorgesehen, um das von dem Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 12 aus erhaltene Bildsignal anzuzeigen.
Ein solches Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 1 ist z. B. an einem vorderen Stoßfänger 17 derart angebaut, dass, wie es in 2 gezeigt ist, der vordere Abschnitt der Bildaufnahmeeinrichtung 11 (der vordere Abschnitt des Gehäuses 3) in Richtung des vorderen Abschnitts des Fahrzeugs 16 weist und das rechte und das linke Durchlassfenster 2R, 2L in Richtung der rechten bzw. linken Seite weisen. In dieser Situation verläuft ein von einer Szene auf der linken Seite aus in ein Durchlassfenster 2L einfallender Lichtstrahl 18L durch eine Prismenseitenoberfläche 8L, wird dann an der Prismenseitenoberfläche 8R intern reflektiert, tritt dann von der hinteren Prismenoberfläche 8B aus und wird anschließend durch die Sammellinse 9 fokussiert, um auf die linke Halbebene 10L der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet zu werden. Gleichermaßen verläuft ein von einer Szene auf der rechten Seite aus in ein Durchlassfenster 2R einfallender Lichtstrahl 18R durch die Prismenseitenoberfläche 8R, wird dann an der Prismenseitenoberfläche 8L intern reflektiert, tritt dann von der hinteren Prismenoberfläche 8B aus und wird anschließend durch die Sammellinse 9 fokussiert, um auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet zu werden. Dann werden die beiden Lichtstrahlen 18L, 18R durch das Bildaufnahmeelement 10 in die Bildsignale umgewandelt.
Die Szenen auf der linken und der rechten Seite werden auf diese Weise aufgenommen. Dann werden die aufgenommenen Bildsignale durch den Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 12 dem Bildumkehrprozess unterworfen und dann dem Anzeigeabschnitt 15 zugeführt. Dann wird die über das Durchlassfenster 2L eingeführte Szene der linken Seite auf dem linken Halbschirm 15L des Anzeigeabschnitts 15 als das linke Halbbild angezeigt, und ebenso wird die über das Durchlassfenster 2R eingeführte Szene der rechten Seite auf dem rechten Halbschirm 15R des Anzeigeabschnitts 15 als das rechte Halbbild angezeigt.
Gemäß einem solchen Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 1 kann es jedoch z. B. in der Situation, dass sich ein Fahrzeug, auf welchem sich ein Scheinwerfer 21 befindet, nachts auf der Gegenfahrspur von vorne nähert, in einigen Fällen geschehen, dass ein von dem Scheinwerfer 21 aus emittierter Lichtstrahl 21a von vorne z. B. in das Durchlassfenster 2L einfällt, dann durch die Prismenseitenoberfläche 8L hindurchtritt, dann diesmal in Richtung der Sammellinse 9 reflektiert wird, dann aus der hinteren Pris menoberfläche 8B austritt, ohne durch die Seitenoberfläche des Prismas 4 intern reflektiert zu werden, und anschließend über die Sammellinse 9 direkt auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet wird. Der Lichtstrahl 21a des Scheinwerfers 21, der auf die rechte Halbebene 10R geleitet wird, tritt von der Szene auf der rechten Seite aus in das Durchlassfenster 2R ein, tritt dann durch die Prismenseitenoberfläche 8R hindurch, wird dann intern an der Prismenseitenoberfläche 8L reflektiert und tritt dann aus der hinteren Prismenoberfläche 8B aus und wird anschließend mit dem Lichtstrahl 18R, der auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet wird, synthetisiert bzw. vereinigt und dann der Bildverarbeitung unterworfen.
In einem solchen Fall wird das Bild 21b des von vorne über das Durchlassfenster 2L eingeführten Lichtstrahls 21a des Scheinwerfers 21 mit dem Bild 22R der über das Durchlassfenster 2R eingeführten Szene der rechten Seite (dem Bild der pechschwarzen Szene hierin) auf dem rechten Halbschirm 15R des Anzeigeabschnitts 15 überlappt bzw. überlagert. Mit anderen Worten, ein Teil der von dem Durchlassfenster 2L aus eingeführten Szene wird auf den rechten Halbschirm 15R des Anzeigeabschnitts 15 reflektiert und dann irrtümlich hierauf angezeigt, und gleichermaßen wird ein Teil der von dem Durchlassfenster 2R aus eingeführten Szene in den linken Halbschirm 15L des Anzeigeabschnitts 15 reflektiert und dann irrtümlich hierauf angezeigt. Es liegt somit ein Nachteil derart vor, dass die Sicht des Fahrers eingeschränkt ist.
Da gemäß dem vorstehenden Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem nach dem Stand der Technik das Prisma mit der Querschnittsform eines regelmäßigen Dreiecks eingesetzt wird, muss das Prisma darüber hinaus einen hohen Brechungsindex aufweisen, um die Bilder in den zwei einander entgegengesetzten Richtungen gleichzeitig aufzunehmen.
Wenn z. B. das vorstehende Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem unter Verwendung des Prismas, welches die Querschnittsform eines regelmäßigen Dreiecks aufweist und aus dem im Allgemeinen breit eingesetzten Glasmaterial BK7 (Brechungsindex n: 1,517) hergestellt ist, und einer Kamera mit einem halben Feldwinkel von 22,5 Grad aufgebaut ist, beträgt der Bildaufnahmebereich unmittelbar neben dem Fahrzeug 50 nach vorn +7,7 Grad bis +30 Grad, wie es in 14 gezeigt ist, wenn der für eine Bildaufnahme verfügbare Bereich der Kamera durch den geometrisch optischen Ansatz erfasst wird. Demgemäß können die unmittelbar neben dem Fahrzeug 250 befindlichen Bilder nicht aufgenommen werden, und daher kann das Zweirad 255 etc., das sich der Karosserie des Fahrzeugs 250 von der Seite nähert, nicht überprüft werden.
In diesem Fall kann die Ausdehnung des Bildaufnahmebereichs durch Verwenden einer Kamera mit einem großen halben Feldwinkel erwogen werden. In einem solchen Fall kann der Feldwinkel der Kamera erweitert werden, in dem Prisma taucht nun jedoch ein Bereich auf, in welchem keine Totalreflexion bewirkt wird. Außerdem besteht hier die Möglichkeit, dass die Bilder, die sich unmittelbar neben dem Fahrzeug 250 befinden, nicht aufgenommen werden können.
Auch bei Einsatz einer Kamera mit großem halbem Feldwinkel wie etwa einem halben Feldwinkel von 30 Grad oder dergleichen kann z. B. in dem Fall, dass das Prisma P aus dem herkömmlicherweise allgemein verwendeten Glasmaterial BK7 mit einem niedrigen Brechungsindex (Brechungsindex n: 1,517) ausgebildet ist, der Lichtstrahl Lp, der einen kleinen Feldwinkel aufweist, von den in dem halben Feldwinkel enthaltenen Lichtstrahlen in dem Prisma P totalreflektiert werden, während jedoch der Lichtstrahl Lp, der einen großen Feldwinkel aufweist, nicht totalreflektiert werden kann und daher unverändert übertragen wird, wie es in 15 gezeigt ist. Demzufolge kann das Bild, das sich unmittelbar neben dem Fahrzeug befindet, noch nicht aufgenommen werden.
Um diesen Vorgang zu vermeiden, muss ein Prisma eingesetzt werden, welches einen vergleichsweisen hohen Brechungsindex wie etwa den Brechungsindex von mehr als 1,53 aufweist. In diesem Fall werden Probleme hinsichtlich der Kosten etc. verursacht.
Ein Fahrzeugumgebungsbeobachtungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der JP-A-10-229512 offenbart, deren Priorität von der nachveröffentlichten US 6,166,764 in Anspruch genommen wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem bereitzustellen, die in der Lage sind, den Verlust der Sicht dadurch, dass ein Teil der über ein linkes Durchlassfenster in eine Bildaufnahmevorrichtung eingeführten Szene in einen rechten Halbschirm eines Anzeigeabschnitts reflektiert und irrtümlich als ein rechtes Bild angezeigt wird und gleichermaßen ein Teil der über das rechte Durchlassfenster in die Bildaufnahmevorrichtung eingeführten Szene in einen linken Halbschirm des Anzeigeabschnitts reflektiert und irrtümlich als ein linkes Bild angezeigt wird, zu vermeiden.
Darüber hinaus besteht eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem zur gleichzeitigen Aufnahme von Bildern um ein Fahrzeug herum in zwei einander entgegengesetzten Richtungen auch dann, wenn ein Prisma mit einem niedrigen Brechungsindex eingesetzt wird, und ein Verfahren zum Festlegen dessen Prismenwinkels bereitzustellen.
Eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 ist in der US 6,046,766 offenbart.
Ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist, weist auf: eine Bildaufnahmevorrichtung, die ein Lichtabschirmgehäuse, welches außerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist und ein Paar von Durchlassfenstern aufweist, die auf einer rechten bzw. einer linken Seite des Lichtabschirmgehäuses angeordnet sind, und in welchem ein Prisma mit einer Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks, so eingebaut/angeordnet ist, dass sein vertikaler Winkel in Richtung eine vorderen Abschnitts des Lichtabschirmgehäuses weist und seine linke und seine rechte Prismenseitenoberfläche, die zwei jeweiligen gleichen Seiten des gleichschenkligen Dreiecks gegenüberliegen, in Richtung des rechten bzw. des linken Durchlassfensters weisen, und hinter dem Prisma auch ein Bildaufnahmeelement zum Fokussieren der von einer Oberfläche der linken und der rechten Prismenseitenoberfläche aus eingegebenen, dann an der anderen Oberfläche der linken und der rechten Prismenseitenoberfläche reflektierten und dann von einer hinteren Prismenoberfläche des Prismas austretenden Lichtstrahlen auf eine Bildaufnahmeebene über eine vorbestimmte Fokussier- oder Sammellinse zum Umwandeln in Bildsignale eingebaut/angeordnet ist, aufweist; wobei ein Lichtabschirmbauteil auf dem Prisma so angeordnet ist, dass es Bereiche seiner Oberfläche abdeckt mit Ausnahme einer wirksamen Fläche, welche die in das linke bzw. rechte Durchlassfenster eintretenden, dann durch die linke bzw. rechte Prismenseitenoberfläche hindurchtretenden, dann an der rechten bzw. linken Prismenseitenoberfläche auf einer gegenüberliegenden Seite intern reflektierten und dann von der hinteren Prismenoberfläche austretenden und anschließend, um auf eine linke Halbebene bzw. eine rechte Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet zu werden, durch die Sammellinse fokussierten Lichtstrahlen hindurchlässt.
Indessen kann das Lichtabschirmbauteil auf Randabschnitten des linken und des rechten Durchlassfensters einstückig mit dem Gehäuse so ausgebildet sein, dass es von einer inneren Seitenoberfläche des Gehäuses hervorragt.
Ein anderes Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist, weist auf: eine Bildaufnahmevorrichtung, die ein Lichtabschirmgehäuse, welches außerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist und ein Paar eines linken und eines rechten Durchlassfensterabschnitts auf einer linken bzw. rechten Seite aufweist und in welchem ein Prisma, welches eine Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, so eingebaut/angeordnet ist, dass es eine Lage derart aufweist, dass sein vertikaler Winkel in Richtung eines vorderen Abschnitts des Lichtabschirmgehäuses weist und seine linke und seine rechte Prismenseitenoberfläche, die zwei gleichen Seiten des gleichschenkligen Dreiecks gegenüberliegen, in Richtung des rechten bzw. des linken Durchlassfensters weisen, und auch ein Bildaufnahmeelement zum Fokussieren von Lichtstrahlen, die von einer Oberfläche der linken und der rechten Prismenseitenoberfläche aus eingegeben, dann an der anderen Oberfläche der linken und der rechten Prismenseitenoberfläche reflektiert und dann von einer hinteren Prismenoberfläche des Prismas aus emittiert werden, auf eine Bildaufnahmeebene über eine vorbestimmte Sammellinse, um in Bildsignale umzuwandeln, hinter dem Prisma eingebaut/angeordnet ist, aufweist, wobei ein Verhinderungselement zum Verhindern, dass Strahlen reflektierten Lichts, welche nacheinander durch das rechte bzw. linke Durchlassfenster und die rechte bzw. linke Prismenseitenoberfläche hindurchtreten, dann an der hinteren Prismenoberfläche totalreflektieren, dann durch die linke bzw. rechte Prismenseitenoberfläche auf gegenüberliegenden Seiten hindurchtreten und dann an dem linken bzw. rechten Durchlassfensterabschnitt reflektiert werden, auf die Bildaufnahmeebene fokussiert werden.
Die Verhinderungsstruktur kann so aufgebaut sein, dass Winkel des rechten und des linken Durchlassfensters bezüglich der hinteren Prismenoberfläche so festgelegt sind, dass die Strahlen reflektierten Lichts, die an dem rechten und dem linken Durchlassfenster reflektiert werden, durch das rechte und das linke Durchlassfenster hindurchtreten, dann an der hinteren Prismenoberfläche totalreflektieren, dann durch die linke und die rechte Prismenseitenoberfläche und das rechte und das linke Durchlassfenster auf gegenüberliegenden Seiten hindurchtreten und dann jeweils nach außen austreten können.
Alternativ kann die Verhinderungsstruktur durch Vorsehen von Lichtabschirmelementen auf Oberflächenbereichen des Prismas derart aufgebaut sein, dass optische Wege reflektierter Lichter, die an dem rechten und dem linken Durchgangsfensterabschnitten reflektiert werden, dann von der linken und der rechten Prismenseitenfläche aus erneut in das Prisma eintreten, dann an der linken und der rechten Prismenseitenfläche auf der gegenüberliegenden Seite intern reflektiert werden und dann von der hinteren Prismenfläche aus austreten, um in das Bildaufnahmelement einzutreten, abgeschirmt werden können.
Alternativ kann die Verhinderungsstruktur durch Aufbringen eines Reflektionsverhinderungsfilms auf wenigstens einer von inneren Oberflächenseiten des rechten und des linken Durchlassfensterabschnitts und der linken und der rechten Prismenseitenoberfläche aufgebaut sein.
Gemäß der Erfindung ist ein Fahrzeugumgebungsabbildungssystem gemäß Anspruch 1 und ein Primenwinkelfestlegungsverfahren für ein Fahrzeugumgebungsabbildungssystem vorgesehen.
1 ist eine Querschnittsansicht, welche ein erstes Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem zeigt, das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Situation zeigt, dass eine Bildaufnahmevorrichtung von 1 in einem Fahrzeug eingebaut ist.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Bildaufnahmevorrichtung zeigt, die ein zweites Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem bildet, das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
4 ist eine Ansicht, welche ein drittes Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem zeigt, das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
5 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Situation zeigt, dass eine Bildaufnahmevorrichtung von 3 in das Fahrzeug eingebaut ist.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Bildaufnahmevorrichtung zeigt, die ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem bildet, das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
7 ist eine Ansicht, welche ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem von 6 zeigt.
8 ist eine Ansicht, welche einen Bildaufnahmebereich eines Fahrzeugumgebungsabbildungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 ist eine Ansicht, welche einen Einbauzustand des vorstehenden Fahrzeugumgebungsabbildungssystems zeigt.
10 ist eine schematische Ansicht, welche eine Konfiguration des vorstehenden Fahrzeugumgebungsabbildungssystems zeigt.
11 ist eine Ansicht, welche einen optischen Weg in dem vorstehenden Fahrzeugumgebungsabbildungssystem zeigt.
12 ist eine Ansicht, welche einen verfügbaren Bereich eines vertikalen Winkels δ auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem vertikalen Winkel δ, einem Reflexionswinkel α und einem Bildaufnahmewinkel γ zeigt.
13 ist eine Querschnittansicht, welche ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem nach dem Stand der Technik zeigt.
14 ist eine Ansicht, welche einen Bildaufnahmebereich des Fahrzeugumgebungsabbildungssystems nach dem Stand der Technik zeigt.
15 ist eine Ansicht, welche das Problem des Fahrzeugumgebungsabbildungssystems nach dem Stand der Technik zeigt.
Bevor die beanspruchte Erfindung beschrieben wird, werden Beispiele von Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystemen, die für das Verständnis der Erfindung nützlich sind, im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 1–7 der begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
Nachstehend wird ein erstes Beispiel unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht, welche ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem gemäß dem ersten Beispiel zeigt, das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist. 2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Situation zeigt, dass eine Bildaufnahmevorrichtung, die das Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem gemäß dem ersten Beispiel bildet, in dem Fahrzeug eingebaut ist.
Gemäß der Darstellung in 1 und 2 ist ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 1A gemäß dem ersten Beispiel so aufgebaut, dass es eine beispielsweise unter dem vorderen Stoßfänger 17 des Fahrzeugs 16 vorgesehene Bildaufnahmevorrichtung 11A; einen Anzeigeabschnitt 15 wie etwa eine LCD, CRT oder dergleichen, der an einer für den Fahrer leicht einsehbaren Stelle in dem Fahrgastraum wie etwa an dem Armaturenbrett vorgesehen ist, um das durch die Bildaufnahmevorrichtung 11A aufgenommene Bild der Fahrzeugumgebung anzuzeigen; und einen Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 12 zum Anwenden eines Bildumkehrprozesses auf das Bild durch die Bildaufnahmevorrichtung 11A aufgenommene Bildsignal und anschließenden Zuführen des Signals an dem Anzeigeabschnitt 15.
Die Bildaufnahmevorrichtung 11A weist ein Lichtabschirmgehäuse 3 auf, dessen vordere Oberflächenabschnitte auf beiden Seiten (obere Abschnitte in 1) schräg ausgebildet sind wie z. B. ein Berg, wenn sie in einer Draufsicht betrachtet werden; ein Paar eines rechten und eines linken Durchlassfensters 2R, 2L, die aus dem transparenten Glas etc. hergestellt sind, welches in Öffnungen eingesetzt ist, die sich jeweils zu Stellen an den vorderen Oberflächenabschnitten beider Seiten des Gehäuses 3 öffnen; ein Bildaufnahmeelement 10 wie etwa eine CCD-Kamera, etc., die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist; eine Sammellinse 9; und ein Prisma 4 zum Umwandeln der optischen Wege der von den Durchlassfenstern 2R, 2L aus eingetretenen Lichtstrahlen 18R, 18L, um sie über die Sammellinse 9 auf die Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 zu leiten.
Das Prisma 4 ist so ausgebildet, dass es eine Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, und ist in einer Lage derart angeordnet, dass ein vertikaler Winkel 5 des gleichschenkligen Dreiecks in Richtung des vorderen Abschnitts des Gehäuses 3 (des oberen Abschnitts des Gehäuses 3 in 1) weist und dass Prismenseitenoberflächen 8L, 8R, die den zwei jeweiligen gleichen Seiten des gleichschenkligen Dreiecks gegenüberliegen, in Richtung der Durchlassfenster 2R, 2L des Gehäuses 3 weisen. Des weiteren ist die Sammellinse 9 an einem Linsenhalter 26 derart befestigt, dass eine optische Achse der Sammellinse 9 mit einem Bisektor des vertikalen Winkels 5 des geschnittenen gleichschenkligen Dreiecks des Prismas 4 zusammenfällt.
Des weiteren ist ein Lichtabschirmelement 27 (ein Lichtabschirmabschnitt) an dem Prisma 4 vorgesehen, um Bereiche bzw. Flächen seiner Oberfläche mit Ausnahme einer wirksamen Fläche zu bedecken. Diese wirksame Fläche des Prismas 4 kann den Lichtstrahl 18L, welcher in das Durchlassfenster 2L des Gehäuses 3 einfällt, dann durch die Prismenseitenoberfläche 8L hindurchtritt, dann intern an der Prismenseitenoberfläche 8R reflektiert wird, dann von der hinteren Prismenoberfläche 8B austritt und anschließend durch die Sammellinse 9 fokussiert wird, um auf die linke Halbebene 10L der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet zu werden, oder den Lichtstrahl 18R, welcher in das Durchlassfenster 2R des Gehäuses 3 einfällt, dann durch die Prismenseitenoberfläche 8R hindurchtritt, dann an der Prismenseitenoberfläche 8L intern reflektiert wird, dann von der hinteren Prismenoberfläche 8B austritt und anschließend durch die Sammellinse 9 fokussiert wird, um auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet zu werden, hindurchlassen.
Das Lichtabschirmelement 27 ist z. B. durch Aufbringen eines lichtundurchlässigen Films auf dem Prisma 4 zum Abdecken von Bereichen mit Ausnahme der wirksamen Fläche des Prismas 4 ausgebildet oder kann aus einer Kunstharzabdeckung zum Abdecken von Bereichen mit Ausnahme der wirksamen Fläche des Prismas 4 ausgebildet sein.
Wie in 1 gezeigt, wird in einer solchen Bildaufnahmevorrichtung 11A von den über das Durchlassfenster 2L des Gehäuses 3 einfallenen Lichtstrahlen der Lichtstrahl 18L, welcher der Szene der linken Seite entspricht, durch das Lichtabschirmelement 27 nicht abgeschirmt und verläuft unverändert durch die linke Prismenseitenoberfläche 8L, wird dann an der Prismenseitenoberfläche 8R intern reflektiert, tritt dann von der hinteren Prismenoberfläche 8B aus und wird anschließend durch die Sammellinse 9 fokussiert, um auf die linke Halbebene 10L der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet zu werden. Andere Lichtstrahlen als der Lichtstrahl 8L, wel cher der Szene der linken Seite entspricht, z. B. der Lichtstrahl 21a wie etwa der Strahl des Scheinwerfers des sich nähernden Fahrzeugs, der vorn (von oben in 1) in das Durchlassfenster 2L des Gehäuses 3 einfällt, wird jedoch durch das Lichtabschirmelement 27 abgeschirmt und wird daher niemals über das Prisma 4 auf das Bildaufnahmeelement 10 geleitet.
Gleichermaßen wird von den durch das Durchlassfenster 2R des Gehäuses 3 eintretenden Lichtstrahlen der Lichtstrahl 18R, welcher der Szene der rechten Seite entspricht, durch das Lichtabschirmelement 27 nicht abgeschirmt und wird über das Prisma 4 und die Sammellinse 9 auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet. Andere Lichtstrahlen als der der Szene der rechten Seite entsprechende Lichtstrahl 18R werden jedoch durch das Lichtabschirmelement 27 abgeschirmt und daher niemals über das Prisma 4 auf das Bildaufnahmeelement 10 geleitet.
Das Bildsignal wird dann durch das Bildaufnahmeelement 10 aufgenommen, dann durch den Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 12 dem Bildumkehrprozess unterworfen und dann dem Anzeigeabschnitt 15 zugeführt. Die über das Durchlassfenster 2L aufgenommene Szene der linken Seite wird als das linke Halbbild auf dem linken Halbschirm 15L des Anzeigeabschnitts 15 angezeigt, während die über das Durchlassfenster 2R aufgenommene Szene der rechten Seite als das rechte Halbbild auf dem rechten Halbschirm 15R des Anzeigeabschnitts 15 angezeigt wird.
Gemäß dem wie vorstehend aufgebauten Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 1A verläuft von den durch das Durchlassfenster 2L des Gehäuses 3 einfallenden Lichtstrahlen der der Szene der linken Seite entsprechende Lichtstrahl 18L dann durch die Prismenseitenoberfläche 8L hindurch, wird dann an der Prismenseitenoberfläche 8R intern reflektiert, tritt dann von der hinteren Prismenoberfläche 8B aus und wird anschließend durch die Sammellinse 9 fokussiert, um auf die linke Halbebene 10L der Bild aufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet zu werden, während andere Lichtstrahlen als der der Szene der linken Seite entsprechende Lichtstrahl 18L wie z. B. der in 1 gezeigte Lichtstrahl 21a durch das Lichtabschirmelement 27, das auf den anderen Flächen als der wirksamen Fläche der Oberfläche des Prismas 4 beschichtet ist, abgeschirmt werden, sodass sie nicht in das Prisma 4 eintreten. Gleichermaßen wird von den über das Durchlassfenster 2R des Gehäuses 3 einfallenden Lichtstrahlen der der Szene der rechten Seite entsprechende Lichtstrahl 18R über das Prisma 4 und die Sammellinse 9 auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet, wohingegen andere Lichtstrahl als der der Szene der rechten Seite entsprechende Lichtstrahl 18R durch das Lichtabschirmelement 27 abgeschirmt werden, sodass sie nicht in das Prisma 4 eintreten.
Es ist daher möglich, die Bildverarbeitung, bei welcher die anderen Lichtstrahlen als der Lichtstrahl 18L, der über das Durchlassfenster 2L des Gehäuses 3 eintritt, um der Szene der linken Seite zu entsprechen, auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet werden und dann mit dem Lichtstrahl 18R, der über das Durchlassfenster 2R des Gehäuses 3 einfällt und dann auf die rechte Halbebene 10R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet wird, um der Szene der rechten Seite zu entsprechen, synthetisiert bzw. vereinigt bzw. zusammengefügt werden, oder die Bildverarbeitung, bei welcher die anderen Lichtstrahlen als der Lichtstrahl 18R, welcher über das Durchlassfenster 2R des Gehäuses 3 einfällt, um der Szene der rechten Seite zu entsprechen, auf die linke Halbebene 10L der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet werden und dann mit dem Lichtstrahl 18L, der über das Durchlassfenster 2L des Gehäuses 3 einfällt und dann auf die linke Halbebene 10L der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 10 geleitet wird, um der Szene der linken Seite zu entsprechen, vereinigt werden, zu verhindern.
Demzufolge kann auch ein Vorfall derart verhindert werden, dass ein Teil der Szene, die über das Durchlassfenster 2L eingeführt wird, in den rechten Halbschirm 15R des Anzeigeabschnitts 15 reflektiert und irrtümlich als das rechte Bild angezeigt wird, und gleichermaßen ein Teil der Szene, die über das Durchlassfenster 2R eingeführt wird, in den linken Halbschirm 15L des Anzeigeabschnitts 15 reflektiert und irrtümlich als das linke Bild angezeigt wird. Daher kann dem Fahrer ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem bereitgestellt werden, welches eine gute Sicht aufweist.
Bei diesem Beispiel wurde der Fall erläutert, in welchem die Bildaufnahmevorrichtung 11A an dem vorderen Stoßfänger 17 vorgesehen ist, um die Bilder der Szenen auf der linken/rechten Seite im vorderen Abschnitt des Fahrzeugs aufzunehmen. Die Bildaufnahmevorrichtung 11A kann jedoch auch an dem hinteren Stoßfänger vorgesehen sein, um die Bilder von Szenen auf der linken/rechten Seite im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs aufzunehmen. Es versteht sich von selbst, dass die Bilder der Szenen sowohl im vorderen als auch im hinteren Bereich des Fahrzeugs aufgenommen werden können.
Ein zweites Beispeil wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 erläutert werden. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Bildaufnahmevorrichtung zeigt, die ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem gemäß einem zweiten Beispiel zeigt, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist. In diesem Fall wird die Erläuterung von Konstruktionsbestandteilen, die denen in dem ersten Beispiel ähnlich oder gleich sind, weggelassen werden, wohingegen nur die abweichenden konstruktiven Elemente erläutert werden. In 3 werden bezüglich der gleichen konstruktiven Elemente die gleichen Symbole verwendet wie in dem ersten Beispiel.
Bei dem zweiten Beispiel wird anstelle der Ausbildung des Lichtabschirmelementes 27 in dem ersten Beispiel eine Struktur derart verwendet, dass ein Lichtabschirmabschnitt 27B (Lichtabschirmabschnitt) an den Randabschnitten der Durchlassfenster 2R, 2L einstückig so ausgebildet ist, dass er von der inneren Seitenoberfläche des Gehäuses 3 aus hervorragt, und dann andere Bereiche als die wirksame Fläche von der Oberfläche des Prismas 4 mit diesem Lichtabschirmabschnitt 27B bedeckt sind.
Gemäß dem wie vorstehend aufgebauten Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 1A kann zusätzlich zu den Vorteilen, die denen in dem ersten Beispiel ähnlich bzw. gleich sind, eine Verbesserung in der Effizienz des Zusammenbauvorgangs erreicht werden, da die anderen Flächen als die wirksame Fläche der Oberfläche des Prismas 4 allein durch Einbau/Vorsehen des Prismas 4 in dem Gehäuse 3 mit dem Lichtabschirmabschnitt 27B bedeckt werden.
Ein drittes Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 und 5 erläutert werden. 4 ist eine schematische Ansicht, welche ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem zeigt, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist. 5 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Situation zeigt, dass eine das Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem bildende Bildaufnahmevorrichtung in dem Fahrzeug eingebaut ist.
Wie in 4 und 5 gezeigt, ist das Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 101A gemäß dem dritten Beispiel so aufgebaut, dass es aufweist: eine Bildaufnahmevorrichtung 111A, die z. B. unter dem vorderen Stoßfänger 117 des Fahrzeugs 116 vorgesehen ist; ein Anzeigeabschnitt 115 wie etwa eine LCD, CRT oder dergleichen, der an einer für den Fahrer leicht einsehbaren Stelle in dem Fahrgastraum wie etwa an dem Armaturenbrett vorgesehen ist, um das durch die Bildaufnahmevorrichtung 111A aufgenommene Bild der Fahrzeugumgebung anzuzeigen; und ein Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 112 zum Anwenden des Bildumkehrprozesses auf das durch die Bildaufnahmevorrichtung 111 aufgenommene Bildsignal und dann Zuführen des Signals an den Anzeigeabschnitt 115.
Die Bildaufnahmevorrichtung 111A weist auf: ein Lichtabschirmgehäuse 103A, dessen vordere Oberflächenabschnitte auf beiden Seiten (die oberen Abschnitte in 4) schräg ausgebildet sind wie z. B. eine Bergspitze, wenn sie in einer Draufsicht betrachtet werden; ein Paar eines rechten und eines linken Durchlassfensterabschnitts 102R, 102L, die aus transparenten Glas etc. hergestellt sind, welches in Öffnungen eingesetzt ist, die sich jeweils zu Stellen an den vorderen Oberflächenabschnitten auf beiden Seiten des Gehäuses 103 hin öffnen; ein Bildaufnahmeelement 110 wie etwa eine CCD-Kamera, etc., die in dem Gehäuse 103A angeordnet ist; eine Fokussier- bzw. Sammellinse 109; und ein Prisma 104 zum Umwandeln der optischen Wege der von den Durchlassfensterabschnitten 102R, 102L aus eingefallenen Lichtstrahlen 118R, 118L so, dass diese über die Sammellinse 109 auf die Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 110 geleitet werden.
Hierbei bilden die Sammellinse 109 und das Bildaufnahmeelement 110 die Bildaufnahmekamera. Als ein Beispiel sind eine Brennweite f = 4,6 mm, ein horizontaler Feldwinkel α = 45° und F (F-Zahl) = 2,8 eingestellt bzw. festgelegt.
Des weiteren ist das Prisma 104 in einer Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet, dessen vertikaler Winkel 105 z. B. 64° beträgt, und ist in einer Lage derart angeordnet, dass der vertikale Winkel 105 des gleichschenkligen Dreiecks in Richtung des vorderen Abschnitts des Gehäuses 103A (des oberen Abschnitts des Gehäuses 103A in 4) weist, und dass Prismenseitenoberflächen 108L, 108R, die zwei gleichen Seiten des gleichschenkligen Dreiecks gegenüberliegen, jeweils in Richtung der Durchlassfensterabschnitte 102R, 102L des Gehäuses 103A weisen. Des Weiteren ist die Sammellinse 109 an einem Linsenhalter 126 an dem hinteren Abschnitt (unteren Abschnitt in 4) des Prismas 104 derart befestigt, dass eine optische Achse 125 der Sammellinse 109 mit einem Bisektor des verti kalen Winkels 105 des geschnittenen gleichschenkligen Dreiecks des Prismas 104 zusammenfällt.
Als die Durchlassfensterabschnitte 102R, 102L wird beispielsweise BK7, dessen Brechungsindex 1,1517 beträgt, als das Glasmaterial verwendet und ist als eine ebene Platte ausgebildet.
Des Weiteren ist gemäß der Darstellung in 4 ein Winkel des Durchlassfensterabschnitts 102L bezüglich der hinteren Oberfläche 108B des Prismas 104 derart festgelegt, dass das reflektierte Licht 121b des Lichtstrahls wie etwa des Lichtstrahls 21a, der nacheinander von außen durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 8R hindurchtritt, um direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einzufallen, dann an der Prismenseitenoberfläche 108R totalreflektiert wird und dann von der Prismenseitenoberfläche 108L austritt, um in den Durchlassfensterabschnitt 102L einzufallen, an dem Durchlassfensterabschnitt 102L so durch die Prismenseitenoberfläche 8L hindurchtreten kann, dass er direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einfällt, dann an der hinteren Prismenoberfläche 108B totalreflektiert wird und dann durch die Prismenseitenoberfläche 108R und den Durchlassfensterabschnitt 102R in dieser Reihenfolge hindurchtritt, um nach außen auszutreten. In dieser Ausführungsform ist z. B. ein Winkel von 40° als dieser Winkel festgelegt. Gleichermaßen ist ein Winkel (z. B. 40°) des Durchlassfensterabschnitts 102R bezüglich der hinteren Oberfläche 108B des Prismas 104, das in dem Gehäuse 103A eingebaut ist, festgelegt.
Gemäß der Darstellung in 4 kann in der auf diese Weise aufgebauten Bildaufnahmevorrichtung 111A der der Szene der rechten Seite entsprechende Lichtstrahl 118R durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 108R hindurchtreten, um direkt in die Prismenseitenoberfläche 108L einzufallen, dann an der Prismenseitenoberfläche 108L intern reflektiert werden und dann von der hinteren Prismenoberfläche 108B austreten und anschließend über die Sammellinse 109 in die rechte Halbebene 110R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 110 einfallen. Dagegen kann das reflektierte Licht 121b des Lichtstrahls wie etwa des Lichtstrahls 121a, der von außen nacheinander so durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 108R hindurchtritt, dass er direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einfällt, dann an der Prismenseitenoberfläche 108R totalreflektiert wird und dann von der Prismenseitenoberfläche 108L austritt, um in den Durchlassfensterabschnitt 102L einzufallen, an dem Durchlassfensterabschnitt 102L durch die Prismenseitenoberfläche 108L hindurchtreten, um direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einzufallen, dann durch die hintere Prismenoberfläche totalreflektiert zu werden und dann nacheinander durch die Prismenseitenoberfläche 108R und den Durchlassfensterabschnitt 102R hindurchtreten, um nach außen auszutreten. Demgemäß kann verhindert werden, dass das reflektierte Licht 121b in die Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 110 einfällt. Gleichermaßen kann das gleiche Phänomen symmetrisch auf den Lichtstrahl angewendet werden, der von außen in den Durchlassfensterabschnitt 102L eintritt. Eine Erläuterung im Einzelnen diesbezüglich wird hier weggelassen werden.
Dann werden die in das Bildaufnahmeelement 110 einfallenden Lichtstrahlen 118R, 118L in das Bildsignal umgewandelt, dann durch den Bildumkehrverarbeitungsabschnitt 112 dem Bildumkehrprozess unterworfen und dann dem Anzeigeabschnitt 115 zugeführt. Die über den Durchlassfensterabschnitt 102L aufgenommene Szene der linken Seite wird auf dem Halbschirm 115L des Anzeigeabschnitts 115 als das linke Halbbild angezeigt, wohingegen die über den Durchlassfensterabschnitt 102R aufgenommene Szene der rechten Seite auf dem rechten Halbschirm 115R des Anzeigeabschnitts 115 als das rechte Halbbild angezeigt wird.
Nachdem gemäß dem wie vorstehend aufgebauten Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 101A die Winkel der Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R wie vorstehend festgelegt sind, kann der Lichtstrahl 118L von den von außen in den Durchlassfensterabschnitt 102R eintretenden Lichtstrahlen der Lichtstrahl 118R, welcher der Szene der rechten Seite entspricht, so durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 108R hindurchtreten, dass er direkt in die Prismenseitenoberfläche 108L einfällt, dann an der Prismenseitenoberfläche 108L intern reflektiert wird und dann von der hinteren Prismenoberfläche 108B austritt, anschließend über die Sammellinse 109 in die rechte Halbebene 110R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 110 einfallen, während das reflektierte Licht 121b des Lichtstrahls wie etwa des Lichtstrahls 121a, welcher von außen nacheinander so durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 108R hindurchtritt, dass er direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einfällt, dann an der hinteren Prismenoberfläche 108B totalreflektiert wird und dann so von der Prismenseitenoberfläche 108L austritt, dass er in den Durchlassfensterabschnitt 102L einfällt, an dem Durchlassfensterabschnitt 102L so durch die Prismenseitenoberfläche 108L hindurchtreten, dass er direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B eineinfällt, dann durch die hintere Prismenoberfläche 108B totalreflektiert wird und dann nacheinander durch die Prismenseitenoberfläche 108R und den Durchlassfensterabschnitt 102R hindurchtritt, um nach außen hin auszutreten. Das gleiche Phänomen ist auf dem von außen in den Durchlassfensterabschnitt 102L einfallenden Lichtstrahl anwendbar.
Demzufolge kann ein Vorfall derart, dass ein Teil der Szene, die über den Durchlassfensterabschnitt 102L eingeführt wird, in dem rechten Halbschirm 115R des Anzeigeabschnitts 115 reflektiert und irrtümlich als das rechte Bild angezeigt wird, und gleichermaßen ein Teil der Szene, die über den Durchlassfensterabschnitt 102R eingeführt wird, in dem linken Halbschirm 115L des Anzeigeabschnitts 115 reflektiert und irrtümlich als das linke Bild angezeigt wird, verhindert werden. Daher kann dem Fahrer ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem mit guter Sicht bereitgestellt werden.
Nachdem zusätzlich die Winkel der Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R bezüglich der hinteren Oberfläche 102B des Prismas 104 tatsächlich kleiner als jene der Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R in dem System nach dem Stand der Technik festgelegt sind, können die geneigten vorderen Oberflächen auf beiden Seiten des Gehäuses 103A ind er Höhe niedriger ausgebildet werden als jene des Gehäuses 103 in dem System nach dem Stand der Technik. Daher kann der Abstand zwischen dem Gehäuse 103A und dem Prisma 104 verringert werden und somit die Bildaufnahmevorrichtung 111A verkleinert werden.
Bei diesem Beispiel wurde der Fall erläutert, in welchem die Bildaufnahmevorrichtung 111A an dem vorderen Stoßfänger 117 vorgesehen ist, um die Bilder der Szenen auf der linken/rechten Seite im vorderen Abschnitt des Fahrzeugs aufzunehmen. Die Bildaufnahmevorrichtung 111A kann jedoch auch an dem hinteren Stoßfänger vorgesehen sein, um die Bilder von Szenen auf der linken/rechten Seite im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs aufzunehmen. Es versteht sich von selbst, dass die Bilder der Szenen sowohl im vorderen als auch im hinteren Bereich des Fahrzeugs aufgenommen werden können.
Ein viertes Beispiel, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 und 7 erläutert werden. 6 ist eine Ansicht, welche den Lichtstrahl zeigt, der in dem vierten Beispiel abzuschirmen ist. 7 ist eine Ansicht, welche eine Einrichtung zum Abschirmen des Lichtstrahls zeigt. In den jeweiligen Figuren wird auf eine Erläuterung gleicher oder entsprechender konstruktiver Abschnitte wie jener in dem dritten Beispiel weggelassen, wobei ihnen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen werden, und es werden nachstehend nur die unterschiedlichen konstruktiven Abschnitte erläutert.
Gemäß der Darstellung in 7 ist die Bildaufnahmevorrichtung 111B in dem vierten Beispiel im Wesentlichen identisch mit der Bildaufnahmevor richtung 111A (vgl. 4) in dem dritten Beispiel aufgebaut mit der Ausnahme, dass die Winkel der Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R unterschiedlich sind und auf der Oberfläche des Prismas 104 Lichtabschirmelemente 27L, 27R vorgesehen sind, die nachstehend beschrieben werden.
Die Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R in diesem vierten Beispiel sind den Durchlassfensterabschnitten 102L, 102R in dem vorstehenden dritten Beispiel äquivalent, wobei die Winkel hiervon bezüglich der hinteren Prismenoberfläche 108B größer festgelegt sind, um viel mehr in Richtung der linken bzw. rechten Seite zu weisen, und sind in dem Gehäuse 103A vorgesehen. Wie in 7 gezeigt, sind die Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R an dem Gehäuse 103B derart vorgesehen, dass sie z. B. einen Winkel von 75° bezüglich der hinteren Prismenoberfläche 108B aufweisen.
Falls die Winkel der Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R auf diese Weise festgelegt sind, folgt gemäß der Darstellung in 6 der reflektierte Lichtstrahl 121b des mit den gleichen Winkel wie der Lichtstrahl 121a in 4 von dem Durchlassfensterabschnitt 102R aus einfallenden Lichtstrahls, d. h., des Lichtstrahls 121RA, welcher nacheinander so durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 108R hindurchtritt, dass er direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einfällt, dann an der hinteren Prismenoberfläche 108B totalreflektiert wird und dann aus der Prismenseitenoberfläche 108L austritt, um in den Durchlassfensterabschnitt 102L einzufallen, und an dem Durchlassfensterabschnitt 102L reflektiert wird, nicht stets diesem Weg, der so durch die Prismenseitenoberfläche 108L hindurchfährt, dass er direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einfällt, dann an der hinteren Prismenoberfläche 108B totalreflektiert wird und dann durch die Prismenseitenoberfläche 108R und den Durchlassfensterabschnitt 102R hindurchtritt, um nach außen auszutreten, wie es in der vorstehenden dritten Ausführungsform der Fall ist.
Z. B. kann in 6 das reflektierte Licht 121ba des Lichtstrahls 121Ra, der in dem vorderen Bereich des Lichtstrahls 121RA enthalten ist, an dem Durchlassfensterabschnitt 102L so durch die Prismenseitenoberfläche 108L hindurchtreten, dass es direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einfällt, dann an der hinteren Prismenoberfläche 108B totalreflektiert wird und dann durch die Prismenseitenoberfläche 108R und den Durchlassfensterabschnitt 102R hindurchtritt, um nach außen auszutreten, wie es in der dritten Ausführungsform der Fall ist.
An dem Durchlassfensterabschnitt 102L verläuft jedoch das reflektierte Licht 121bd des Lichtstrahls 121Rd, der in dem hinteren Bereich des Lichtstrahls 121RA enthalten ist, jedoch so durch die Prismenseitenoberfläche 108L, dass es nicht direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B, sondern in die Prismenseitenoberfläche 108R einfällt, dann an der Prismenseitenoberfläche 108R totalreflektiert wird, und dann von der hinteren Prismenoberfläche 108B austritt, und fällt anschließend über die Sammellinse 109 in die linke Halbebene 110L der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 110 ein. Somit besteht die Möglichkeit, dass eine irrtümliche Anzeige hervorgerufen wird. In 6 ist als ein Beispiel der Einfallswinkel des Lichtstrahls 121RA im Uhrzeigersinn auf 58° bis 66° auf der Grundlage der durch einen Pfeil P angezeigten Richtung (Richtung parallel mit der optischen Achse 125) festgelegt.
Ein Lichtabschirmelement 127R ist festgelegt, um die irrtümliche Anzeige über den vorstehenden optischen Weg zu verhindern. Wie in 7 gezeigt, ist das Lichtabschirmelement 127R in dem hinteren Bereich der Prismenseitenoberfläche 108R (dem unteren Bereich in 7) beispielsweise auf dem optischen Weg vorgesehen, um den Einfall des vorstehenden Lichtstrahls 121Rd, d. h. des reflektierten Lichts 121bd, der an den Durchlassfensterabschnitt 102L reflektiert wird und darin an der Prismenseitenoberfläche 108R intern reflektiert wird, um in das Bildaufnahmeelement 110 einzutreten, entlang dem gleichen optischen Weg in das Bildaufnahmeelement 110 zu verhindern. Indessen ist das Lichtabschirmelement 127R so angeordnet, dass es den normalen Lichtstrahl 118R, welcher der Szene der rechten Seite entspricht, so weit wie möglich nicht abschirmt. Des weiteren ist das Lichtabschirmelement 127L in dem hinteren Bereich der Prismenseitenoberfläche 108L (dem unteren Bereich in 7) beispielsweise so vorgesehen, dass es symmetrisch mit dem Lichtabschirmelement 127R angeordnet sein kann.
Da die Lichtabschirmelemente 127R, 127L gemäß dem wie vorstehend aufgebauten Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 101B in den hinteren Bereichen der Prismenseitenoberflächen 108L, 108R vorgesehen sind, kann z. B., wie es in 7 dargestellt ist, der der Szene der linken Seite entsprechenden Lichtstrahl aus den von außen in den Durchlassfensterabschnitt 102R einfallenden Lichtstrahlen in die rechte Halbebene 110R der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 110 einfallen, wie es bei dem dritten Beispiel der Fall ist, während der Lichtstrahl 121Rd, d. h., das reflektierte Licht 121bd, welches an dem Durchlassfensterabschnitt 102L reflektiert wird, um in das Bildaufnahmeelement 110 einzufallen, durch das Lichtabschirmelement 127R abgeschirmt werden, sodass das reflektierte Licht 121bd nicht erzeugt wird.
Daher kann wie bei dem Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 101A in dem dritten Beispiel ein Vorfall derart, dass ein Teil der Szene, die über den Durchlassfensterabschnitt 102R eingeführt wird, in den linken Halbschirm 115L des Anzeigeabschnitts 115 reflektiert wird und irrtümlich als das linke Bild angezeigt wird, und gleichermaßen ein Teil der über den Durchlassfensterabschnitt 102L eingeführten Szene in dem rechten Halbschirm 115R des Anzeigeabschnitts 115 reflektiert wird und irrtümlich als das rechte Bild angezeigt wird, verhindert werden. Somit kann dem Fahrer ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem mit guter Sicht bereitgestellt werden.
Da die Durchlassfensterabschnitte 102R, 102L so angeordnet sind, dass sie, mehr als die Durchlassfensterabschnitte 102R, 102L in dem dritten Beispiel, weit in Richtung der rechten und linken Seite weisen, werden sie darüber hinaus während der Fahrt des Fahrzeugs schwieriger Staub und Schmutz von der Vorderseite aufnehmen. Demgemäß kann die Verschlechterung der Sicht, die hervorgerufen wird, wenn die Durchlassfensterabschnitte 102R, 102L mit dem Staub und dem Schmutz bedeckt werden, verringert werden.
Das Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 101B in dem vierten Beispiel kann auf den Fall angewendet werden, in welchem die Winkel der Durchlassfensterabschnitte 102R, 102L des Weiteren in hohem Ausmaß so festgelegt sind, dass das gesamte reflektierte Licht 121ba, 121bd, das an dem Durchlassfensterabschnitt 102L reflektiert wird, an der Prismenseitenoberfläche 108R intern so reflektiert wird, dass es in das Bildaufnahmeelement 110 einfällt. In diesem Fall wird, wie es in 7 gezeigt ist, z. B. der Lichtstrahl 121Rd in dem hinteren Bereich des Lichtstrahls 121RA durch das Lichtabschirmelement 127R auf der Prismenseitenoberfläche 108R abgeschirmt, wenn er von außen durch den Durchlassfensterabschnitt 102R hindurchtritt, um in die Prismenseitenoberfläche 108R einzufallen. Ebenso kann der Lichtstrahl 121Ra in dem vorderen Bereich des Lichtstrahls 121RA durch das Lichtabschirmelement 127L auf der Prismenseitenoberfläche 108L abgeschirmt werden, wenn er von außen durch den Durchlassfensterabschnitt 102R und die Prismenseitenoberfläche 108R hindurchtritt, um direkt in die hintere Prismenoberfläche 108B einzufallen, dann an der hinteren Prismenoberfläche 108B totalreflektiert zu werden und dann aus der Prismenseitenoberfläche 108L auszutreten.
Das Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem 101B in dem vierten Beispiel kann die irrtümliche Anzeige aufgrund des vorstehenden reflektierten Lichts 121bd durch Vorsehen der Lichtabschirmelemente 127L, 127R auf der Oberfläche des Prismas 104 verhindern. In diesem Fall kann anstelle des Vorsehens der Lichtabschirmelemente 127L, 127R auf der Oberfläche des Prismas 104 ein Reflektionsverhinderungsfilm auf wenigstens den inneren Oberflächen der Durchlassfensterabschnitte 102L, 102R und den Prismenseitenoberflächen 108L, 108R vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Intensität z. B. des Lichtstrahls 121bd in dem Bildaufnahmeelement 110 wegen der Wirkung des Reflektionsverhinderungsfilms in so weit verringert werden, dass sie gegenüber der Intensität des Lichtstrahls 118L, 118R, welcher der Szene der linken Seite entspricht, vernachlässigbar ist. Demgemäß kann die irrtümliche Anzeige aufgrund des reflektierten Lichts 121bd im Wesentlichen verhindert werden. Die Reflexionsrate, die normalerweise 4% (in dem Fall des Glasmaterials BK7, der Wellenlänge 500 nm und dem Einfallswinkel 0°) beträgt, wenn der Reflektionsverhinderungsfilm nicht aufgebracht ist, auf etwa 0,5% verringert werden, falls MgF₂ als der Reflektionsverhinderungsfilm aufgebracht ist.
Nachstehend wird ein Fahrzeugumgebungsabbildungssystem und sein Prismenwinkelfestlegungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Beugnahme auf 8–12 beschrieben werden.
Zunächst wird nachstehend eine Grundkonfiguration des Fahrzeugumgebungsabbildungssystems erläutert werden. Gemäß der Darstellung in 8 ist das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem an einem vorderen Kühlergrill 251 etc. eines Kraftfahrzeugs 250 als ein Beispiel des Fahrzeugs angebracht und weist ein Prisma 202 und ein Bildaufnahmeelement 203, wie es in 10 gezeigt ist, auf. In diesem Fall sind das Prisma 202 und das Bildaufnahmeelement 203 in einer Schutzabdeckung (nicht näher dargestellt) eingebaut und dann an dem vorderen Kühlergrill 251 oder dergleichen angebracht.
Das Prisma 202 ist ein dreieckiges Prismenelement, welches eine Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist und aus einem optisch durchsichtigen Material ausgebildet ist. Die jeweiligen Oberflächen dieses Prismas 202 bestehen aus einer ersten und einer zweiten Seitenoberfläche 202b, 202c, die einen vertikalen Winkel A (ein Winkel, der durch ein Paar gleicher Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks eingeschlossen wird) der Querschnittsform des gleichschenkligen Dreiecks hierzwischen aufnehmen, und einer Bodenoberfläche 202a, welche dem vertikalen Winkel A gegenüberliegt.
Des weiteren weist das Prisma 202 einen Aufbau derart auf, dass von den Lichtstrahlen Lb, Lc, die in einander entgegengesetzten Richtungen einfallen, der entlang einer Richtung einfallende Lichtstrahl Lb von der ersten Seitenoberfläche 202c aus nach innen einfallen kann, dann an der zweiten Seitenoberfläche 202b in Richtung der Bodenoberfläche 202a reflektiert wird und dann von der Bodenoberfläche 202a aus nach außen austritt, wohingegen der entlang der anderen Richtung einfallende Lichtstrahl Lc von der zweiten Seitenoberfläche 202b aus nach innen einfallen kann, dann an der ersten Seitenoberfläche 202c in Richtung der Bodenoberfläche 202a reflektiert wird und dann von der Bodenoberfläche 202a aus nach außen austritt.
Bei dieser Ausführungsform ist das Prisma 202 an dem vorderen Kühlergrill 251 in einer Lage derart vorgesehen, dass seine Achsenrichtung in der vertikalen Richtung festgelegt ist und dass der vertikale Winkel A in Richtung der vorderen Seite des Fahrzeugs 250 weist. Demgemäß können die von sowohl der linken als auch der rechten Seite des Fahrzeugs 250 aus eintretenden Lichtstrahlen Lb, Lc in Richtung der hinteren Seite (der Richtung der Bodenoberfläche 202a) des Fahrzeugs 250 geführt werden.
Ein Bildaufnahmeelement 203 besteht aus einer CCD-Kamera, etc. und ist in einer Lage derart vorgesehen, dass seine Bildaufnahmeebene 204 in Richtung der Bodenoberfläche 202a des Prismas 202 weist.
Des weiteren können optische Wege der von der linken wie von der rechten Seite des Fahrzeugs 250 aus einfallenden Lichtstrahlen Lb, Lc durch das Prisma 202 so geändert werden, dass sie auf den linken bzw. rechten Halbabschnitt der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 203 geleitet werden. Demgemäß können Szenen, die sich in der linken wie auch der rechten Seite des Fahrzeugs 250 befinden, gleichzeitig durch ein einziges Bildaufnahmeelement 203 aufgenommen werden.
Des Weiteren werden die durch das Bildaufnahmeelement 203 auf diese Weise erhaltenen Bildsignale einem Bildumkehrprozess unterworfen, dann einem Anzeigeabschnitt wie etwa einem Flüssigkristallmonitor etc. zugeführt und dann verwendet, um die sich auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs 250 befindenden Szenen gleichzeitig auf dem Anzeigeabschnitt anzuzeigen. Andererseits werden die Bildsignale einem vorbestimmten Bilderkennungsprozess unterworfen und dann verwendet, um die auf der Grundlage des Prozesses abgeleiteten Informationen dem Fahrer bereitzustellen.
Ein Grundaufbau des vorliegenden Fahrzeugumgebungsabbildungssystems ist wie vorstehend konstruiert. Als nächstes wird nachstehend ein Aufbau, welcher es ermöglicht, die Bilder in zwei einander entgegengesetzten Richtungen durch Verwendung des Prismas 202 mit einem niedrigen Brechungsindex gleichzeitig aufzunehmen, und ein diesbezügliches Prismenwinkelfestlegungsverfahren erläutert.
11 zeigt einen optischen Weg des Lichtstrahls L, der von der Bildaufnahmeebene 204 des Bildaufnahmeelements 203 aus entlang einem Endabschnitt des verfügbaren Bildaufnahmebereichs (des Bereichs in dem Feldwinkel) in der horizontalen Ebene des Bildaufnahmeelements 203 austritt. Zu Vereinfachung werden Bedingungen, die erforderlich sind, um den von der Seite aus einfallenden Lichtstrahl auf die Bildaufnahmeebene 204 zu leiten, unter Bezugnahme auf 11 erläutert werden. Hierbei wird der Brechungsindex des Prismas 202 mit n, der vertikale Winkel des Prismas 202 mit δ, der halbe Feldwinkel, der 1/2 des Feldwinkels in der horizontalen Ebene des Bildaufnahmeelements 203 beträgt, mit θ bezeichnet und wird der Winkel mit „Grad" ausgedrückt.
Zuerst wird ein Brechungswinkel α berechnet, wenn der Lichtstrahl L an der zweiten Seitenoberfläche 202b in dem Prisma 202 reflektiert wird.
Als ein Ausgangspunkt wird in dem Fall, dass der Lichtstrahl, der von der Bildaufnahmeebene 204 des Bildaufnahmeelements 203 austritt, in das Prisma 202 an der Bodenoberfläche 202a eintritt, der Brechungswinkel θ' gegeben durch:
Dann ist der Reflexionswinkel α gegeben durch
Hierbei muss, da der Reflexionswinkel α die Totalreflexionsbedingung erfüllen muss, folgende Ungleichung (3) erfüllt sein.
Dann wird ein Winkel (Abbildungswinkel) γ, der ausgebildet ist, wenn der Lichtstrahl L, der von der ersten Seitenoberfläche 202c des Prismas 202 austritt, die Seitenrichtung des Prismas 202 (die Seitenrichtung des Fahrzeugs 250 in der horizontalen Ebene in 11) schneidet, auf der Grundlage von Beziehungen zwischen dem Reflexionswinkel α, dem Brechungsindex n des Prismas 202 und dem vertikalen Winkel δ des Prismas 202 berechnet.
Zunächst wird für denn Fall, dass der Lichtstrahl L von der ersten Seitenoberfläche 202c des Prismas 202 aus nach außen austritt, der Einfallswinkel β des Lichtstrahls L in die erste Seitenoberfläche 202c auf der Grundlage eines Dreiecks bce in 11 ausgedrückt durch:
Ebenso ist der Ausfallswinkel β', wenn der Lichtstrahl L von der ersten Seitenoberfläche 202 austritt, gegeben durch β' = sin–1(n·sinβ) (5)
Dann wird auf der Grundlage vorstehender Gleichung (4) und Gleichung (5) β' = sin–1{n·sin(δ – α)} (6)erhalten.
Hierbei ist der Abbildungswinkel γ gegeben durch
Bei diesem Fahrzeugumgebungsabbildungssystem muss zur gleichzeitigen Aufnahme der Bilder in zwei einander entgegengesetzten Richtungen (den Richtungen beider Seiten des Fahrzeugs 250) der Bildwinkel γ kleiner als 0 festgelegt werden (wobei die Seite der vorderen Richtung von der seitlichen Lage des Fahrzeugs 250 aus (gegen den Uhrzeigersinn als die +-Richtung angenommen wird). Daher muss die nachstehende Ungleichung (8) erfüllt sein.
Nach Vorstehendem können dann, wenn der vertikale Winkel δ des Prismas 202 so festgelegt wird, dass er die Ungleichung (3) und die Ungleichung (8) bezüglich des halben Feldwinkels θ des Bildaufnahmeelements 203 und des Brechungswinkels n des Prismas 202 erfüllt und dann das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem unter Verwendung des Prismas 2 mit diesem vertikalen Winkel δ hergestellt wird, die in zwei einander entgegengesetzten Richtungen befindlichen Bilder gleichzeitig durch Verwenden des Prismas 202 mit dem vergleichsweisen niedrigen Brechungsindex n wie etwa dem Brechungsindex von weniger als 1,53 etc. gleichzeitig aufgenommen werden.
Indessen kann, da der Bildwinkel γ mit größer festgelegtem vertikalen Winkel δ auf einen kleineren Wert verringert werden kann, das Prisma 202 mit dem niedrigeren Brechungsindex n eingesetzt werden. Mit anderen Worten, falls der vertikale Winkel δ größer als 60 Grad festgelegt ist, ist es, so lange vorstehende Ungleichung (3) und Ungleichung (8) erfüllt werden können, möglich, das Prisma 202 einzusetzen, welches den Brechungsindex n derart aufweist, dass er kleiner als derjenige des die Querschnittsform des regelmäßigen Dreiecks aufweisenden und in dem Abbildungssystem nach dem Stand der Technik verwendeten Prismas ist.
In Bezug auf 14 wurde z. B. erläutert, dass dann, wenn das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem unter Verwendung aus dem Glasmaterial BK7, dessen Brechungsindex n 1,517 beträgt, ausgebildet ist und die Quer schnittsform eines regelmäßigen Dreiecks aufweist, hergestellt ist, die Bilder in Richtung beider Seiten des Fahrzeugs 250 nicht aufgenommen werden können. Falls jedoch bei der vorliegenden Erfindung das Glasmaterial BK7 mit dem vorgenannten vergleichweise niedrigen Brechungsindex n eingesetzt wird, können die Bilder in Richtung beider Seiten des Fahrzeugs 250 aufgenommen werden, wie in 8 gezeigt, indem der vertikale Winkel δ des Prismas 202 so festgelegt wird, dass er die vorstehende Ungleichung (3) und Ungleichung (8) erfüllt.
Dies wird nachstehend anhand eines konkreten Beispiels erläutert werden.
Im Zusammenhang mit diesem speziellen Beispiel wird nachstehend ein Ansatz erläutert werden zum Festlegen des Winkels des Prismas in dem Fahrzeugumgebungsabbildungssystem, welches das aus dem normalerweise häufig eingesetzten Glasmaterial BK7 (Brechungsindex n: 1,517) ausgebildete Prisma 202 und das Bildaufnahmeelement 203 mit dem halben Feldwinkel von 22,5 Grad verwendet.
In diesem Fall sind die Beziehungen zwischen dem vertikalen Winkel δ des Prismas 202, dem Brechungswinkel θ', wenn der Lichtstrahl in das Prisma 202 einfällt, der Reflexionswinkel α in dem Prisma 202, der Einfallswinkel β und der Ausfallwinkel β', wenn der Lichtstrahl aus dem Prisma 202 austritt, und der Bildwinkel γ gemäß der Darstellung in 12 gegeben, die auf der vorstehenden Gleichung (1), Gleichung (2), Ungleichung (3), Gleichung (5) und Gleichung (7) hierin beruht.
In diesem Fall ist auf der Grundlage vorstehender Ungleichung (3) α > 41,24 erforderlich (siehe die Spalte des Reflexionswinkels α in 12) und ist auf der Grundlage vorstehender Ungleichung (8) γ ≤ 0 erforderlich (siehe die Spalte des erforderlichen Bildwinkels γ in 12).
Daher kann verstanden werden, dass der vertikale Winkel δ des Prismas 202 in dem Bereich von etwa 64 bis 68 Grad festgelegt werden sollte, welches ein zulässiger Überlappungsbereich zwischen dem Reflexionswinkel α und dem Bildwinkel γ in 12 ist (der Bereich, in welchem sowohl vorstehende Ungleichung (3) als auch vorstehende Ungleichung (8) erfüllt sind).
Da gemäß dem wie vorstehend aufgebauten Fahrzeugumgebungsabbildungssystem der vertikale Winkel δ des Prismas 202 so entschieden ist, dass der vertikale Winkel δ vorstehende Ungleichung (3) und vorstehende Ungleichung (8) bezüglich des Brechungsindex' n des Prismas 202 und des halben Feldwinkels θ des Bildaufnahmeelements 203 erfüllt, können die in zwei einander entgegengesetzten Richtung angeordneten Bilder durch Verwendung des Prismas 202, welches den niedrigeren Brechungsindex als denjenigen des Prismas mit der Querschnittsform des regelmäßigen Dreiecks, welches in dem Fahrzeugumgebungsabbildungssystem nach dem Stand der Technik normalerweise eingesetzt wird, gleichzeitig aufgenommen werden.
Wenn die durch das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem aufgenommenen Bilder tatsächlich auf der Anzeigevorrichtung wie etwa dem LCD, dem CRT etc. angezeigt werden, werden in einigen Fällen die angezeigten Bilder schmäler angezeigt als die aufgenommenen Bilder. Daher sollte der vertikale Winkel δ vorzugsweise im Vorhinein entschieden werden, um unter Berücksichtigung dieses Vorgangs die breiteren aufgenommenen Bilder zu erhalten.
Solange der vertikale Winkel δ des Prismas 202 nicht 60 Grad beträgt, besteht auch eine Möglichkeit, dass aufgrund der Farbverteilung ein Farbausbluten auftritt. Als der Erfinder der vorliegenden Erfindung das Fahrzeugsumgebungsabbildungssystem auf der Grundlage des spezifischen Bei spiels tatsächlich herstellte und dann dieses System in ein Fahrzeug einbaute, um die aufgenommenen Bilder zu evaluieren, wurde bestätigt, dass bei der praktischen Verwendung kein Problem hervorgerufen wird.
Da gemäß der Erfindung das Lichtabschirmelement, das in den Gebieten mit Ausnahme der wirksamen Fläche der Oberfläche des Prismas beschichtet ist, vorgesehen ist, kann von den Lichtstrahlen nur der Lichtstrahl, der über das linke Durchlassfenster des Gehäuses einfällt, dann durch die linke Prismenseitenoberfläche hindurchtritt, dann an der rechten Prismenseitenoberfläche intern reflektiert wird, dann von der hinteren Prismenoberfläche austritt und anschließend durch die Sammellinse fokussiert wird, um auf die linke Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet zu werden, d. h., der Lichtstrahl, welcher der Szene der linken Seite entspricht, in das Prisma eintreten, wohingegen der andere Lichtstrahl als der der Szene der linken Seite entsprechende Lichtstrahl nicht in das Prisma eintreten kann. Gleichermaßen kann von den Lichtstrahlen nur derjenige Lichtstrahl, der über das rechte Durchlassfenster des Gehäuses einfällt, dann durch die rechte Prismenseitenoberfläche hindurchtritt, dann der linken Prismenseitenoberfläche intern reflektiert wird, dann aus der hinteren Prismenoberfläche austritt und anschließend durch die Sammellinse fokussiert wird, um auf die rechte Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet zu werden, d. h., der Lichtstrahl, welcher der Szene der rechten Seite entspricht, in das Prisma einfallen, wohingegen der andere Lichtstrahl als der der Szene der rechten Seite entsprechende Lichtstrahl nicht in das Prisma eintreten kann. Daher ist es möglich, die Bildverarbeitung zu verhindern, bei welcher andere Lichtstrahlen als der Lichtstrahl, welcher über das linke Durchlassfenster des Gehäuses einfällt, um der Szene der linken Seite zu entsprechen, auf die rechte Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet und dann mit dem Lichtstrahl, der über das rechte Durchlassfenster des Gehäuses einfällt und dann auf die rechte Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet wird, um der Szene der rechten Seite zu entsprechen, vereinigt werden, oder die Bildverarbeitung, bei welcher die anderen Lichtstrahlen als der Lichtstrahl, welcher über das rechte Durchlassfenster des Gehäuses einfällt, um der Szene der rechten Seite zu entsprechen, auf die linke Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet und dann mit dem Lichtstrahl, welcher über das linke Durchlassfenster des Gehäuses einfällt und dann auf die linke Halbebene der Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet wird, um der Szene der linken Seite zu entsprechen, vereinigt werden. Demzufolge kann dann, wenn die der Bildverarbeitung unterworfenen Bildsignale auf dem vorbestimmten Anzeigeabschnitt angezeigt werden, eine Situation verhindert werden, dass ein Teil der über das linke Durchlassfenster eingeleiteten Szene in dem rechten Halbschirm des Anzeigabschnitts reflektiert und irrtümlich als das rechte Bild angezeigt wird, und gleichermaßen ein Teil der über das rechte Durchlassfenster eingeführten Szene in dem linken Halbschirm des Anzeigeabschnitts reflektiert und irrtümlich als das linke Bild angezeigt wird. Somit kann dem Fahrer ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem mit guter Sicht bereitgestellt werden.
Gemäß einem einleitenden Beispiel, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ist der Lichtabschirmabschnitt auf Randabschnitten des linken und des rechten Durchlassfensters einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet, um von einer inneren Seitenoberfläche des Gehäuses hervorzuragen. Daher kann eine Verbesserung in der Effizienz des Montagevorgangs erzielt werden, da die anderen Gebiete als die wirksame Fläche der Oberfläche des Prismas allein durch Einbau/Vorsehen des Prismas in dem Gehäuse mit dem Lichtabschirmabschnitt bedeckt werden können.
Da gemäß einem anderen Beispiel, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, die Verhinderungsstruktur zum Verhindern, dass das reflektierte Licht, welches nacheinander durch den rechten bzw. linken Durchlassfensterabschnitt und die linke bzw. rechte Prismenseitenoberfläche hindurchtritt, dann an der hinteren Prismenoberfläche totalreflektiert wird, dann durch die linke und die rechte Prismenseitenoberfläche auf den gegenüberliegenden Seiten hindurchtritt und dann an dem rechten und dem linken Durchlassfensterabschnitt reflektiert wird, auf die Bildaufnahmeebene fokussiert wird, vorgesehen ist, kann die Bildverarbeitung, bei welchem das reflektierte Licht auf die Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleitet und dann mit den Szenen der linken und der rechten Seite entsprechenden und von dem rechten und linken Durchlassfensterabschnitt des Gehäuses aus eingeführten und dann auf die Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements geleiteten Lichtstrahlen vereinigt wird, im Wesentlichen verhindert werden.
Wenn daher die der Bildverarbeitung unterworfenen Bildsignale auf dem vorbestimmten Anzeigeabschnitt angezeigt werden, kann eine Situation verhindert werden, in welcher ein Teil der über den linken Durchlassfensterabschnitt eingeführten Szene in den rechten Halbschirm des Anzeigeabschnitts reflektiert und irrtümlich als das rechte Bild angezeigt wird, und gleichermaßen, dass ein Teil der über den rechten Durchlassfensterabschnitt eingeführten Szene in dem linken Halbschirm des Anzeigeabschnitts reflektiert und irrtümlich als das linke Bild angezeigt wird. Somit kann dem Fahrer ein Fahrzeugumgebungsbetrachtungssystem mit guter Sicht bereitgestellt werden.
Gemäß den Beispielen, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich sind, kann insbesondere in dem Fall, dass die Winkel der Durchlassfensterabschnitte 2R, 2L bezüglich der hinteren Prismenoberfläche in gewissem Ausmaß groß festgelegt sind, auch dann, wenn bewirkt wird, dass das reflektierte Licht in das Bildaufnahmeelement einfällt, das reflektierte Licht durch das an den Prismenseitenoberflächen vorgesehene Lichtabschirmelement abgeschirmt werden, um den Einfall in das Bildaufnahmeelement zu verhindern, und falls das reflektierte Licht in das Bildaufnahmeelement einfällt, kann die Intensität des reflektierten Lichts im Vergleich zu der Intensität der der Szene auf der linken und auf der rechten Seite entspre chenden Lichtstrahlen durch die Wirkung des Reflexionsverhinderungsfilms auf ein vergleichsweise vernachlässigbares Niveau reduziert werden.
Da die irrtümliche Anzeige aufgrund der gegenüberliegenden Lichtstrahlen in beiden Fällen im Wesentlichen verhindert werden kann, können daher der rechte und der linke Durchlassfensterabschnitt in dem Fall so ausgebildet sein, dass sie in hohem Ausmaß in die rechte und die linke Richtung weisen. Demgemäß können Staub und Schmutz von der vorderen Seite während der Fahrt des Fahrzeugs nicht so leicht von dem rechten und dem linken Durchlassfensterabschnitt aufgenommen werden, und daher kann die Verschlechterung der Sicht, die bewirkt wird, wenn der rechte und der linke Durchlassfensterabschnitt mit dem Staub und dem Schmutz bedeckt sind, verhindert werden.
Gemäß vorstehender Beschreibung weist das Fahrzeugsumgebungsabbildungssystem der vorliegenden Erfindung das Prisma, welches als ein Dreiecksprisma mit der Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, ausgebildet ist, dessen jeweiligen Oberflächen aus einer ersten und einer zweiten Seitenoberfläche, die einen vertikalen Winkel der Querschnittsform des gleichschenkligen Dreiecks zwischen diesen aufspannen, und einer dem vertikalen Winkel gegenüberliegenden Bodenoberfläche bestehen, und welches bewirkt, dass von den in zwei einander entgegengesetzten Richtungen einfallenden Lichtstrahlen der entlang einer Richtung einfallende Lichtstrahl von der ersten Seitenoberfläche aus nach innen eintritt, dann an der zweiten Seitenoberfläche in Richtung der Bodenoberfläche reflektiert wird und dann von der Bodenoberfläche nach außen austritt, und auch bewirkt, dass der entlang der anderen Richtung einfallende Lichtstrahl von der zweiten Seitenoberfläche aus nach innen eintritt, dann an der ersten Seitenoberfläche in Richtung der Bodenoberfläche reflektiert wird und dann von der Bodenoberfläche nach außen austritt, und das Bildaufnahmeelement zum Empfangen des von der Bodenoberfläche des Prismas aus austretenden Lichtstrahls und Aufnehmen von Bildern in den vorstehenden zwei Richtun gen auf und sind der Brechungsindex n des Prismas, der halbe Feldwinkel θ des Bildaufnahmeelements und der vertikale Winkel δ des Prismas so festgelegt, dass sie die vorstehende Ungleichung (3) und Ungleichung (8) erfüllen.
Daher können die in zwei einander entgegengesetzten Richtungen gelegenen Bilder durch Verwenden des Prismas mit dem niedrigen Brechungsindex gleichzeitig aufgenommen werden.
Ebenso ist gemäß der Erfindung der vertikale Winkel δ größer als 60 Grad. Daher kann das Prisma mit dem vergleichsweise niedrigen Brechungsindex eingesetzt werden.
Zusätzlich weist gemäß dem Prismenwinkelfestlegungsverfahren für das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem der vorliegenden Erfindung das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem das Prisma, welches als ein Dreiecksprisma mit der Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet ist, dessen jeweiligen Oberflächen aus einer ersten und einer zweiten Seitenoberfläche, die einen vertikalen Winkel der Querschnittsform des gleichschenkligen Dreiecks zwischen diesen aufspannen, und einer dem vertikalen Winkel gegenüberliegenden Bodenoberfläche bestehen, und welches bewirkt, dass von den in zwei einander entgegengesetzten Richtung einfallenden Lichtstrahlen der entlang einer Richtung einfallende Lichtstrahl von der ersten Seitenoberfläche hier nach innen einfällt, dann an der zweiten Seitenoberfläche in Richtung der Bodenoberfläche reflektiert wird und dann von der Bodenoberfläche nach außen austritt, und auch bewirkt, dass der entlang der anderen Richtung einfallende Lichtstrahl von der zweiten Seitenoberfläche her nach innen einfällt, dann an der ersten Seitenoberfläche in Richtung der Bodenoberfläche reflektiert wird und dann von der Bodenoberfläche nach außen austritt, und das Bildaufnahmeelement zum Empfangen des von der Bodenoberfläche des Prismas aus austretenden Lichtstrahls und Aufnehmen von Bildern in den vorstehenden zwei Richtungen auf und sind der Brechungsindex n des Prismas, der halbe Feldwinkel θ des Bildaufnahmeelements und der vertikale Winkel δ des Prismas so festgelegt, dass sie die vorstehende Ungleichung (3) und Ungleichung (8) erfüllen.
Daher ist es möglich, das Fahrzeugumgebungsabbildungssystem, welches eine gleichzeitige Aufnahme der in zwei einander entgegengesetzten Richtungen gelegenen Bilder ermöglicht, durch Verwenden des Prismas mit dem niedrigen Brechungsindex herzustellen.

Claims

Fahrzeugumgebungsabbildungssystem zum gleichzeitigen Aufnehmen von Bildern um ein Fahrzeug herum in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen, wobei das System aufweist: ein Prisma, das als ein Dreieckprisma ausgebildet ist, welches einen Brechungsindex n und eine Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, wobei dessen jeweilige Oberflächen eine erste und eine zweite Seitenfläche, die einen Vertikalwinkel der Querschnittsform des gleichschenkligen Dreiecks zwischen der ersten und der zweiten Seitenfläche aufspannen, und eine Grundfläche, die dem Vertikalwinkel gegenüberliegt, aufweisen, wobei das Prisma bewirkt, dass von Lichtstrahlen, die in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen einfallen, der Lichtstrahl, der entlang einer Richtung einfällt, von der ersten Seitenfläche aus in das Innere einfällt, dann an der zweiten Seitenfläche in Richtung der Grundfläche reflektiert wird und dann von der Grundfläche aus nach außen austritt, wobei das Prisma bewirkt, dass der Lichtstrahl, der entlang der anderen Richtung einfällt, von der zweiten Seitenfläche aus in das Innere einfällt, dann an der ersten Seitenfläche in Richtung der Grundfläche reflektiert wird und dann von der Grundfläche aus nach außen austritt; und eine Bildaufnahmevorrichtung, die einen Halbfeldwinkel θ aufweist und den von der Grundfläche des Prismas aus abgestrahlten Lichtstrahl empfängt und Bilder in vorgenannten zwei Richtungen aufnimmt; dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalwinkel δ des Prismas innerhalb eines Bereichs festgelegt ist, um die nachstehenden Ungleichungen zu erfüllen:
Prismenwinkelfestlegungsverfahren für ein Fahrzeugumgebungsabbildungssystem zum gleichzeitigen Aufnehmen von Bildern um ein Fahrzeug herum in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen, wobei das System aufweist: ein Prisma, das als ein Dreieckprisma ausgebildet ist, welches einen Brechungsindex n und eine Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, wobei dessen jeweilige Oberflächen eine erste und eine zweite Seitenfläche, die einen Vertikalwinkel der Querschnittsform des gleichschenkligen Dreiecks zwischen der ersten und der zweiten Seitenfläche aufspannen, und eine Grundfläche, die dem Vertikalwinkel gegenüberliegt, aufweisen, wobei das Prisma bewirkt, dass von Lichtstrahlen, die in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen einfallen, der Lichtstrahl, der entlang einer Richtung einfällt, von der ersten Seitenfläche aus in das Innere einfällt, dann an der zweiten Seitenfläche in Richtung der Grundfläche reflektiert wird und dann von der Grundfläche aus nach außen austritt, wobei das Prisma bewirkt, dass der Lichtstrahl, der entlang der anderen Richtung einfällt, von der zweiten Seitenfläche aus in das Innere einfällt, dann an der ersten Seitenfläche in Richtung der Grundfläche reflektiert wird und dann von der Grundfläche aus nach außen austritt; und eine Bildaufnahmevorrichtung, die einen Halbfeldwinkel θ aufweist und den von der Grundfläche des Prismas aus abgestrahlten Lichtstrahl empfängt und Bilder in vorgenannten zwei Richtungen aufnimmt; wobei das Verfahren aufweist: Festlegen des Vertikalwinkels δ des Prismas innerhalb eines Bereichs, um die nachstehenden Ungleichungen zu erfüllen: