JP2010271429A - 撮像装置とステレオカメラ装置及び車外監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の数を低減するとともに遠距離と近距離の広い距離範囲で被写体を精度良く撮像する。
【解決手段】遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４とを半円状の複数のレンズで構成し、遠距離用の撮像レンズ系３の主光線と近距離用の撮像レンズ系４の主光線が絞り５の中心で交わるように、遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の各レンズとを配置して、遠距離用の撮像レンズ系３で遠距離の被写体の画像を撮像素子６の半分の領域に結像し、近距離用の撮像レンズ系４で近距離の被写体の画像を撮像素子６の半分の領域に結像させて、撮像素子６で得られる遠距離用の画像と近距離用の画像が互いに干渉することを防ぐ。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば自動車等の車両に搭載されて車外の情報を撮像したり、携帯電話等に組み込まれて各種情報を撮像する撮像装置とステレオカメラ装置及びそれを使用した車外監視装置に関するものである。

近距離と遠距離の被写体を同時に撮像するため、撮像領域を分割した撮像レンズを使用した撮像装置が特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１に示された撮像レンズは、半円形をした第１のレンズ部の直線状になった下縁に半円形をした第２のレンズ部の直線状になった上縁部を接して配置し、焦点距離の異なる２種類のレンズを分割して貼り合わせている。そして第１のレンズ部の焦点距離を例えば５ｍｍとし、第２のレンズ部の焦点距離を4.3ｍｍとして、１台の撮像装置で遠距離と近距離の画像を撮像している。特許文献２に示された撮像レンズは、口径が小さい第１のレンズを第２のレンズの被写体側の表面中央部に接合し、第１のレンズの被写体側の面の曲率半径を接合面の曲率半径より小さくしている。

また、遠距離の被写体と近距離の被写体の三次元位置を正確に検出するため、特許文献３に示された車外監視装置は、遠距離用の２台１組のステレオカメラと近距離用の２台１組のステレオカメラとの合計４台のＣＣＤカメラを車両に搭載し、遠距離用のステレオカメラと近距離用のステレオカメラとを同時に使用し、広い範囲の被写体を同時に検出するとともに、遠距離での距離検出精度を高めている。この車外監視装置では遠距離用のステレオカメラの焦点距離を長くするほど遠距離での距離検出精度が向上し、近距離用のステレオカメラ焦点距離を短くするほど画角が広がり近距離での検出範囲が広くなる。ステレオカメラの距離検出精度は焦点距離と２個のカメラ間の基線長で決まるので、装置の小型化と遠距離での距離検出精度のバランスを考慮すると、遠距離用レンズの焦点距離は近距離用レンズの焦点距離の1.5倍から３倍程度が適当な値となる。

遠距離用と近距離用で焦点距離が大きく異なる単レンズはバックフォーカスも大きく異なるため、特許文献１に示されたように２枚のレンズを中心で分割して貼り合わせた撮像レンズや、特許文献２に示されたように１枚のレンズの被写体側の表面中央部に他のレンズを接合した撮像レンズでは２種類のレンズの焦点距離の差を大きくすることが困難であり、遠距離と近距離の広い距離範囲で被写体を精度良く撮像することはできなかった。

また、特許文献３に示されたように、遠距離用のステレオカメラと近距離用のステレオカメラで合計４台のＣＣＤカメラを使用しているため、撮像素子数が増加してコスト高になるとともに鏡筒数の増加による容積増大が問題となっている。

さらに、分割した１つの単レンズと対応する１つの撮像素子で構成した場合、十分な焦点距離の差を得ることが困難なため、特許文献１や特許文献２に記載された撮像レンズを使用して遠距離用と近距離用の被写体を撮像するステレオカメラを構成しても遠距離と近距離の広い距離範囲で被写体を撮像する必要がある車外監視装置に適用することは困難であった。

この発明は、このような問題を解消し、撮像素子の数を低減するとともに遠距離と近距離の広い距離範囲で被写体を精度良く撮像することができる撮像装置とステレオカメラ装置及びそれを使用した車外監視装置を提供することを目的とするものである。

この発明の撮像装置は、遠距離用の撮像レンズ系と、近距離用の撮像レンズ系と、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とで共通の絞りを有し、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系を通過した光を１つ撮像素子に結像する撮像装置であって、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系は、それぞれ半円状の複数のレンズで構成され、前記遠距離用の撮像レンズ系の主光線と前記近距離用の撮像レンズ系の主光線が前記絞りの中心で交わるように、前記遠距離用の撮像レンズ系の各レンズと前記近距離用の撮像レンズ系の各レンズとが配置され、前記遠距離用の撮像レンズ系は、遠距離の被写体の画像を前記撮像素子の前記撮像装置の光軸より上半分又は下半分のいずれかの領域に結像し、前記近距離用の撮像レンズ系は、近距離の被写体の画像を前記撮像素子の前記撮像装置の光軸より下半分又は上半分のいずれかの領域に結像することを特徴とする。

前記遠距離用の撮像レンズ系は、前記絞りより被写体側の前側レンズと前記絞りより前記撮像素子側の後側レンズを有し、前記遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズは、前記撮像装置の光軸より上半分に配置され、前記遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズは、前記撮像装置の光軸より下半分に配置され、前記近距離用の撮像レンズ系は、前記絞りより被写体側の前側レンズと前記絞りより前記撮像素子側の後側レンズを有し、前記近距離用の撮像レンズ系の前側レンズは、前記撮像装置の光軸より下半分に配置され、前記近距離用の撮像レンズ系の後側レンズは、前記撮像装置の光軸より上半分に配置されていることを特徴とする。

また、前記遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズと前記近距離用の撮像レンズ系の前側レンズの境目の光軸上と、前記遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズと前記近距離用の撮像レンズ系の後側レンズの境目の光軸上に遮光部材を有することを特徴とする。

さらに、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とを共通で構成する共通レンズを前記絞りの前後に設けたことを特徴とする。

また、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用撮像レンズ系の被写体側に前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とで共通の絞りを配置したり、あるいは前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用撮像レンズ系の前記撮像素子側に前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とで共通の絞りを配置しても良い。

この発明のステレオカメラ装置は、前記撮像装置を所定距離だけ隔てて備えたことを特徴とする。

この発明の車外監視装置は、前記ステレオカメラ装置と画像処理用コンピュータ及び表示装置を有し、車両に搭載され、前記ステレオカメラ装置は、車両の前方に位置する遠距離と近距離の被写体の画像を撮像し、前記画像処理用コンピュータは、前記ステレオカメラ装置で撮像した遠距離と近距離の被写体の画像から遠距離と近距離の被写体までの距離分布情報を算出し、算出した距離分布情報から道路形状や複数の立体物の位置を検出して前記表示装置に表示することを特徴とする。

この発明の撮像装置は、遠距離用の撮像レンズ系と近距離用の撮像レンズ系とを半円状の複数のレンズで構成し、遠距離用の撮像レンズ系の主光線と近距離用の撮像レンズ系の主光線が絞りの中心で交わるように、遠距離用の撮像レンズ系と近距離用の撮像レンズ系の各レンズとを配置して、遠距離用の撮像レンズ系で遠距離の被写体の画像を撮像素子の半分の領域に結像し、近距離用の撮像レンズ系で近距離の被写体の画像を撮像素子の半分の領域に結像させて、撮像素子で得られる遠距離用の画像と近距離用の画像が互いに干渉することを防ぎ、良質な遠距離用の画像と近距離用の画像を得るとともに遠近両用の小型の撮像装置を得ることができる。

また、遠距離用の撮像レンズ系を絞りより被写体側の前側レンズと絞りより撮像素子側の後側レンズで構成し、遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズを撮像装置の光軸より上半分に配置し、遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズを撮像装置の光軸より下半分に配置し、近距離用の撮像レンズ系を絞りより被写体側の前側レンズと絞りより撮像素子側の後側レンズで構成し、近距離用の撮像レンズ系の前側レンズを撮像装置の光軸より下半分に配置し、近距離用の撮像レンズ系の後側レンズを撮像装置の光軸より上半分に配置することにより、撮像素子で得られる遠距離用の画像と近距離用の画像が互いに干渉することを確実に防ぐことができる。

さらに、遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズと近距離用の撮像レンズ系の前側レンズの境目の光軸上と、遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズと近距離用の撮像レンズ系の後側レンズの境目の光軸上に遮光部材を設けることにより、遠距離用の撮像レンズ系を通った光が近距離用の撮像レンズ系に入射することや近距離用の撮像レンズ系を通った光が遠距離用の撮像レンズ系に入射することを防ぐことにより、フレアの少ない遠近両用の小型の撮像装置を得ることができる。

また、遠距離用の撮像レンズ系と近距離用の撮像レンズ系とを共通で構成する共通レンズを絞りの前後に設けたり、あるいは遠距離用の撮像レンズ系と近距離用撮像レンズ系の被写体側に共通の絞りを配置したり、または、遠距離用の撮像レンズ系と近距離用撮像レンズ系の撮像素子側に共通の絞りを配置することにより、共通の絞りを通る光量を増やして、より明るい光学系を有する撮像装置を得ることができる。

また、この発明の撮像装置を所定距離だけ隔てて備えたステレオカメラ装置は、広い距離範囲に対して高精度なステレオ画像を得ることができる。

また、この発明のステレオカメラ装置を車両に搭載する車外監視装置に使用することにより、遠距離の被写体と近距離の被写体のステレオ画像を得ることができ、広い距離範囲に対して高精度な距離測定を行なうことができる。

この発明の撮像装置の構成図である。 この発明の車外監視装置の構成図である。 車外監視装置の配置図である。 視差算出処理を示す模式図である。 この発明の第２の撮像装置の構成図である。 この発明の第３の撮像装置の構成図である。 この発明の第４の撮像装置の構成図である。 この発明の第５の撮像装置の構成図である。 この発明の第６の撮像装置の構成図である。 遠距離用の撮像レンズ系と近距離用の撮像レンズ系のレンズを一体にした撮像レンズの構成図である。

図１は、この発明の撮像装置の構成図である。図に示すように、撮像装置１は、１つの筐体２に設けられた焦点距離が異なる２つの撮像レンズ系３，４と絞り５及び撮像素子６を有し、２つの撮像レンズ系３，４を透過した光を１つの撮像素子６に結像して２種類の画像を撮像するものである。撮像レンズ系３，４はそれぞれ半円状をした複数のレンズで構成され、撮像レンズ系３はバック焦点距離が長い遠距離用であり、撮像レンズ系４はバック焦点距離が短い近距離用である。

遠距離用の撮像レンズ系３の被写体側の前側レンズ３１は筐体２のレンズホルダー２１の光軸より下半分に配置され、撮像素子６側の後側レンズ３２はレンズホルダー２１の光軸より上半分に配置され、近距離用の撮像レンズ系４の被写体側の前側レンズ４１はレンズホルダー２１の光軸より上半分に配置され、撮像素子６側の後側レンズ４２はレンズホルダー２１の光軸より下半分に配置されている。この前側レンズ３１、４１と後側レンズ３２，４２の間に共通の絞り５を有する。この遠距離用の撮像レンズ３と近距離用の撮像レンズ４は光軸より上側の曲率半径と下側の曲率半径を異なるものとして、撮像レンズ系３と撮像レンズ系４の焦点距離を変えている。この遠距離用の撮像レンズ系３の主光線と近距離用の撮像レンズ系４の主光線が絞り５の中心で交わるように、遠距離用の撮像レンズ系３の前側レンズ３１と後側レンズ３２と、近距離用の撮像レンズ系４の前側レンズ４１と後側レンズ４２とが配置されている。

この撮像装置１で遠距離用の撮像レンズ系３を透過した光は撮像素子６の上半分の領域に結像し、近距離用の撮像レンズ系４を透過した光は撮像素子６の下半分の領域に結像し、１つ撮像素子６で遠距離用の画像と近距離用の画像を得ることができる。この撮像素子６で遠距離用と近距離用の画像を得るとき、絞り５の中心で遠距離用の撮像レンズ系３の主光線と近距離用の撮像レンズ系４の主光線が交わるから、撮像素子６で得られる遠距離用の画像と近距離用の画像が互いに干渉することを防ぐことができ、良質な遠距離用の画像と近距離用の画像を得ることができる。

この遠距離用と近距離用の画像を１つの撮像素子６で得る撮像装置１を、例えば自動車当の車両に搭載された車外監視装置に使用する場合について説明する。車外監視装置１０は図２の構成図に示すように、所定距離だけ隔てて配置された２台の撮像装置１ａ，１ｂを有するステレオカメラ装置１１と画像処理用コンピュータ１２と表示装置１３を有する。ステレオカメラ装置１１は、図３の配置図に示すように、車両１４のルームミラーの後段などドライバの視野を遮らない位置に配置され、車両１４の前方に位置する先行者や歩行者等の被写体の画像を撮像する。表示装置１３は運転者の前方に配置されている。この車外監視装置１０は、ステレオカメラ装置１１の撮像装置１ａ，１ｂで撮像した画像を画像処理用コンピュータ１２で処理して距離分布情報を算出し、算出した距離分布情報から道路形状や複数の立体物の位置を高速で検出し、その検出結果に基づいて先行車や障害物を特定して衝突警報の判断処理等を行い、認識された物体が自車両１４の障害物となる場合、表示装置１３へ表示して運転者に対する警告を行うほかに、図示しないアクチュエータ類を制御して自動衝突回避等が可能となっている。

このステレオカメラ装置１１を使用した車外監視装置１０で車両１４の前方の被写体の画像を撮像して被写体までの距離を測定するときに処理を説明する。ステレオカメラ装置１１で撮像を開始すると、ステレオカメラ装置１１の右側に配置された撮像装置１ａの遠距離用の撮像レンズ系３ａの前側レンズ３１ａと後側レンズ３２ａを透過した光は撮像素子６ａの上半分の領域に結像し、撮像素子６ａから遠距離の被写体の右画像が画像処理用コンピュータ１２に出力され、撮像装置１ａの近距離用の撮像レンズ系４ａの前側レンズ４１ａと後側レンズ４２ａを透過した光は撮像素子６ａの下半分の領域に結像し、撮像素子６ａから近距離の被写体の右画像が画像処理用コンピュータ１２に出力される。

また、ステレオカメラ装置１１の左側に配置された撮像装置１ｂの遠距離用の撮像レンズ系３ｂの前側レンズ３１ｂと後側レンズ３２ｂを透過した光は撮像素子６ｂの上半分の領域に結像し、撮像素子６ｂから遠距離の被写体の左画像が画像処理用コンピュータ１２に出力され、撮像装置１ｂの近距離用の撮像レンズ系４ｂの前側レンズ４１ｂと後側レンズ４２ｂを透過した光は撮像素子６ｂの下半分の領域に結像し、撮像素子６ｂから近距離の被写体の右画像が画像処理用コンピュータ１２に出力される。

画像処理用コンピュータ１１は、撮像装置１ａで撮像した遠距離の被写体の右画像と撮像装置１ｂで撮像した遠距離の被写体の左画像を基に遠距離の被写体の視差を検出し、撮像装置１ａで撮像した近距離の被写体の右画像と撮像装置１ｂで撮像した近距離の被写体の左画像を基に近距離の被写体の視差を検出する。検出した遠距離の被写体の視差により後述の（１）式に基づき遠距離の被写体までの距離を算出し、近距離の被写体の視差により（１）式に基づき近距離の被写体までの距離を算出し、算出した遠距離測定結果と近距離測定結果を示す遠距離画像と近距離の画像を表示装置１３に表示する。

この撮像した遠距離の被写体の右画像１５ａと左画像１５ｂの例を図４（ａ）に示す。画像処理用コンピュータ１２はステレオカメラ装置１１で撮像した右画像１５ａと左画像１５ｂの有効領域を切り出し、右画像１５ａの微小領域１６ａとそれに対応する左画像１５ｂの微小領域１６ｂに注目して、微小領域１６ａ，１６ｂ内での被写体の視差Ｓを算出する。この視差Ｓは水平方向にのみ生じるため、ここでは水平方向の視差Ｓを算出すれば良い。この視差Ｓが画素単位（ピクセル）で求められる。ステレオカメラ装置１１と被写体までの距離Ａと視差Ｓとの間には、図４（ｂ）に示すように、撮像装置１ａと撮像装置１ｂ間の間隔である基線長Ｂと遠距離用の撮像レンズ系３ａ，３ｂの焦点距離ｆから次の（１）式の関係が成り立つ。
Ｓ＝Ｂ・ｆ／Ａ・δ （１）
ここでδは撮像素子６ａ，６ｂの画素サイズである。撮像レンズ系３ａ，３ｂの焦点距離ｆと基線長Ｂ及び画素サイズδはあらかじめ判っているので、視差Ｓを右画像１５ａと左画像１５ｂから算出することにより被写体までの距離Ａを演算することができる。

このように被写体までの距離を演算するとき、撮像装置１ａで撮像した右画像１５ａと、撮像装置１ｂで撮像した左画像１５ｂを使用するから、基線長Ｂを自由に設定できるため、距離測定性能に応じてステレオカメラ装置１１の撮像装置１ａと撮像装置１ｂの配置を最適に設計することができる。

この撮像装置１で遠距離用の撮像レンズ系３の面間隔と近距離用の撮像レンズ系４の面間隔とを大きく異なるものとした場合には、遠距離用の撮像レンズ系３を通った光が光軸を挟んで反対側にある近距離用の撮像レンズ系４に入射し、逆に、近距離用の撮像レンズ系４を通った光が光軸を挟んで反対側にある遠距離用の撮像レンズ系３に入射する可能性がある。このように遠距離用の撮像レンズ系３を通って近距離用の撮像レンズ系４に入射した光や近距離用の撮像レンズ系４を通って遠距離用の撮像レンズ系３に入射した光は撮像素子６上に結像しないためフレアの発生原因となった距離測定誤差の原因になる。そこで遠距離用の撮像レンズ系３の前側レンズ３１と近距離用の撮像レンズ系４の前側レンズ４１の間に遮光板７を接着し、遠距離用の撮像レンズ系３の後側レンズ３２と近距離用の撮像レンズ系４の後側レンズ４２の間に遮光板７を接着して遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の境目の光軸上に遮光板７を設け、絞り５の位置で光が光軸平面を上下に通過できるようにする。このようにして遠距離用の撮像レンズ系３を通った光が近距離用の撮像レンズ系４に入射することや近距離用の撮像レンズ系４を通った光が遠距離用の撮像レンズ系３に入射することを防ぐことにより、フレアの少ない遠近両用の小型の撮像装置１を得ることができる。

また、遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の前側レンズ３１，４１と後側レンズ３２，４２の間に共通の絞り５を設けた光学系では主光線近傍以外の光は遮光板７により蹴られて光量が少なくなり、撮像した画像が暗くなってしまう。そこで図６の構成図に示すように、絞り５の前後に遠距離用と近距離用の共通レンズ１７ａ，１７ｂを設け、絞り５を通る光量を増やすようにする。このようにして、より明るい光学系を有する撮像装置１を得ることができる。また、遠距離用の撮像レンズ系３の前側レンズ３１と後側レンズ３２及び近距離用の撮像レンズ系４の前側レンズ４１と後側レンズ４２とにそれぞれ曲率半径が異なる複数のレンズを設け、遠距離用の撮像レンズ系３を曲率半径が異なる複数のレンズからなる前側レンズ３１と共通レンズ１７ａ，１７ｂ及び曲率半径が異なる複数のレンズからなる後側レンズ３２で構成し、近距離用の撮像レンズ系４を曲率半径が異なる複数のレンズからなる前側レンズ４１と共通レンズ１７ａ，１７ｂ及び曲率半径が異なる複数のレンズからなる後側レンズ４２で構成することにより、絞り５を通る光量をより増やすことができる。

この前側レンズ３１と共通レンズ１７ａ，１７ｂ及び後側レンズ３２で構成された遠距離用の撮像レンズ系３と、前側レンズ４１と共通レンズ１７ａ，１７ｂ及び後側レンズ４２で構成された近距離用の撮像レンズ系４のレンズデータの一例を下記表１に示す。表１において曲面番号は遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４を構成する被写体側から各曲面等の順番を示す。このレンズデータには各曲面の形状と曲率半径と面間隔と屈折率やアッベ数を示す。

遠距離用の撮像レンズ３を表１に示すレンズデータの前側レンズ３１と共通レンズ１７ａ，１７ｂ及び後側レンズ３２で構成し、近距離用の撮像レンズ４を表１に示すレンズデータの前側レンズ４１と共通レンズ１７ａ，１７ｂ及び後側レンズ４２で構成することにより、焦点距離が10ｍｍ、半画角ωが15.2度の遠距離用の撮像レンズ系３と、焦点距離が５ｍｍ、半画角ωが28.5度の近距離用の撮像レンズ系４とでＦＮｏを2.8にすることができた。

また、図７の構成図に示すように遠距離用の撮像レンズ群３３と近距離用の撮像レンズ群４３の位置のみを変更し、絞り５の前後に設けた共通レンズ１７ａ，１７ｂ以外に撮像レンズ群３３，４３の前側の被写体側に共通レンズ１７ｃ，１７ｄを設け、絞り５の後側の共通レンズ１７ｂの後段に共通レンズ１７ｅを設け、遠距離用の撮像レンズ系３を共通レンズ１７ｃ，１７ｄと撮像レンズ群３３と共通レンズ１７ａ，１７ｂ，１７ｅで構成し、近距離用の撮像レンズ系４を共通レンズ１７ｃ，１７ｄと撮像レンズ群４３と共通レンズ１７ａ，１７ｂ，１７ｅで構成して絞り５を通る光量を増やすことにより、より明るい光学系を実現することができる。

この図７の構成図に示す遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４のレンズデータの一例を下記表２に示す。

表２に示すレンズデータで構成した遠距離用の撮像レンズ系３は、焦点距離が25.8ｍｍ、半画角ωが6.1度で、近距離用の撮像レンズ系４は、焦点距離が15.5ｍｍ、半画角ωが10.1度でＦＮｏを1.68にすることができ、明るい光学系を有する撮像装置１を得ることができた。

また、図８の構成図に示すように、遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の共通の絞り５を被写体側に配置しても良い。この場合も光軸より上半分が遠距離用の撮像レンズ系３で光軸より下半分が近距離用の撮像レンズ系４となっており、遠距離用の撮像レンズ系３の主光線と近距離用の撮像レンズ系の主光線は絞り５の中心を通って交わり、遠距離用の撮像レンズ系３を透過した光は撮像素子６の上半分の領域に結像し、近距離用の撮像レンズ系４を透過した光は撮像素子６の下半分の領域に結像する。

この絞り５を遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の被写体側に設けたレンズデータの一例を下記表３に示す。

表３に示すレンズデータで構成した遠距離用の撮像レンズ系３は、焦点距離が15ｍｍ、半画角ωが10.７度で、近距離用の撮像レンズ系４は、焦点距離が９ｍｍ、半画角ωが17.4度でＦＮｏを2.8にすることができた。

さらに、図９の構成図に示すように、遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の共通の絞り５を撮像素子６側に配置しても良い。この場合、光軸より下半分が遠距離用の撮像レンズ系３で光軸より上半分が近距離用の撮像レンズ系４となっており、遠距離用の撮像レンズ系３の主光線と近距離用の撮像レンズ系の主光線は絞り５の中心を通って交わり、遠距離用の撮像レンズ系３を透過した光は撮像素子６の上半分の領域に結像し、近距離用の撮像レンズ系４を透過した光は撮像素子６の下半分の領域に結像する。

この絞り５を遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の撮像素子６側に設けたレンズデータの一例を下記表４に示す。

表４に示すレンズデータで構成した遠距離用の撮像レンズ系３は、焦点距離が15ｍｍ、半画角ωが10.７度で、近距離用の撮像レンズ系４は、焦点距離が10ｍｍ、半画角ωが15.8度でＦＮｏを4.0にすることができた。

このように絞り５を分割した遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４の被写体側又は撮像素子６側に配置することにより、絞り面を通過する光量を増やして明るい光学系を有する撮像装置１を得ることができた。

この遠距離用の撮像レンズ系３と近距離用の撮像レンズ系４を一体に作製する場合、例えば図１０の断面図に示すように、遠距離用の撮像レンズ系３の前側レンズ３１と空孔１８を有するウェハ１９ａと、近距離用の撮像レンズ系４の前側レンズ４１と空孔８を有するウェハ１９ｂを作製し、これを積層することにより、遠距離用の撮像レンズ系３の前側レンズ３１と近距離用の撮像レンズ系３１の前側レンズ４１を一体化することができる。

１；撮像装置、２；筐体、３；遠距離用の撮像レンズ系、
４；近距離用の撮像レンズ系、５；絞り、６；撮像素子、１０；車外監視装置、
１１；ステレオカメラ装置、１２；画像処理用コンピュータ、１３；表示装置、
１４；車両、３１；遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズ、
３２；遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズ、
４１；近距離用の撮像レンズ系の前側レンズ、
４２；近距離用の撮像レンズ系の後側レンズ。

特許第３５５４７０３号公報 特開２００８−５８５４０号公報 特開平１１−３９５９６号公報

Claims (8)

1. 遠距離用の撮像レンズ系と、近距離用の撮像レンズ系と、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とで共通の絞りを有し、前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系を通過した光を１つ撮像素子に結像する撮像装置であって、
   前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系は、それぞれ半円状の複数のレンズで構成され、前記遠距離用の撮像レンズ系の主光線と前記近距離用の撮像レンズ系の主光線が前記絞りの中心で交わるように、前記遠距離用の撮像レンズ系の各レンズと前記近距離用の撮像レンズ系の各レンズとが配置され、
   前記遠距離用の撮像レンズ系は、遠距離の被写体の画像を前記撮像素子の前記撮像装置の光軸より上半分又は下半分のいずれかの領域に結像し、前記近距離用の撮像レンズ系は、近距離の被写体の画像を前記撮像素子の前記撮像装置の光軸より下半分又は上半分のいずれかの領域に結像することを特徴とする撮像装置。
2. 前記遠距離用の撮像レンズ系は、前記絞りより被写体側の前側レンズと前記絞りより前記撮像素子側の後側レンズを有し、前記遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズは、前記撮像装置の光軸より上半分に配置され、前記遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズは、前記撮像装置の光軸より下半分に配置され、
   前記近距離用の撮像レンズ系は、前記絞りより被写体側の前側レンズと前記絞りより前記撮像素子側の後側レンズを有し、前記近距離用の撮像レンズ系の前側レンズは、前記撮像装置の光軸より下半分に配置され、前記近距離用の撮像レンズ系の後側レンズは、前記撮像装置の光軸より上半分に配置されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記遠距離用の撮像レンズ系の前側レンズと前記近距離用の撮像レンズ系の前側レンズの境目の光軸上と、前記遠距離用の撮像レンズ系の後側レンズと前記近距離用の撮像レンズ系の後側レンズの境目の光軸上に遮光部材を有することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とを共通で構成する共通レンズを前記絞りの前後に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用撮像レンズ系の被写体側に前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とで共通の絞りを配置したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用撮像レンズ系の前記撮像素子側に前記遠距離用の撮像レンズ系と前記近距離用の撮像レンズ系とで共通の絞りを配置したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置を所定距離だけ隔てて備えたことを特徴とするステレオカメラ装置。
8. 請求項７に記載のステレオカメラ装置と画像処理用コンピュータ及び表示装置を有し、車両に搭載され、
   前記ステレオカメラ装置は、車両の前方に位置する遠距離と近距離の被写体の画像を撮像し、前記画像処理用コンピュータは、前記ステレオカメラ装置で撮像した遠距離と近距離の被写体の画像から遠距離と近距離の被写体までの距離分布情報を算出し、算出した距離分布情報から道路形状や複数の立体物の位置を検出して前記表示装置に表示することを特徴とする車外監視装置。

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