JP3996498B2 - カメラ装置及び車両周辺視認装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置及びこのカメラ装置を用いた車両周辺視認装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
複数の視野方向を同時に撮像可能なカメラ装置として、図８に示すものが提案されている。
【０００３】
このカメラ装置１００は、単一の撮像素子１１０とこの撮像素子１１０の正面に配設された撮像レンズ１１２とを有する撮像ユニット１０１を備えている。
【０００４】
この撮像ユニット１０１の正面の上側にプリズム１２０が配設されている。そして、左右両側からの入射光が、プリズム１２０により撮像ユニット１０１側に導かれ、撮像レンズ１１２を介して撮像素子１１０に結像するようになっている。
【０００５】
また、撮像ユニット１０１の正面の下側に広角レンズ１２２が配設されている。そして、下側からの入射光が、広角レンズ１２２により撮像ユニット１０１側に導かれ、撮像レンズ１１２を介して撮像素子に結像するようになっている。
【０００６】
すなわち、撮像ユニット１０１の垂直画角の上側領域Ｖｕで、プリズム１２０を介してカメラ装置１００の前方左右両方向の視野を撮像し、撮像ユニット１０１の垂直画角の下側領域Ｖｄで、広角レンズ１２２を介してカメラ装置１００の下方向の視野を撮像する構成となっている。
【０００７】
このようなカメラ装置１００により撮像された画像に対して所定の画像処理が施され、この処理後の画像が液晶表示装置等の表示装置に表示される。
【０００８】
表示装置に表示された画像の例を図９に示す。図９では、表示画像１４０の上半領域１４１に、カメラ装置１００の前方左右両方向の視野画像１４２Ｌ，１４２Ｒが表示され、表示画像１４０の下半領域１４３にカメラ装置１００の前方下方の視野画像１４４が表示されている。
【０００９】
なお、このような複数の視野方向を同時に撮像可能なカメラ装置を開示する刊行物として、例えば、特許文献１がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−８９３０１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すカメラ装置１００では、上側領域Ｖｕと下側領域Ｖｄとの間に撮像不能な無効領域ＶＲが生じ、前方左右両側方の視野画像１４２Ｌ，１４２Ｒと、前方下方の視野画像１４４との間に、比較的大きな無効領域１４６が生じてしまうという問題がある。
【００１２】
無効領域ＶＲのうち下側の無効領域ＶＲｄは、次の原因により生じる。すなわち、上記カメラ装置１００では、プリズム１２０を下方から支えて所定位置に保持するための保持部材１３０が、該プリズム１２０の底部、即ち、プリズム１２０と広角レンズ１２２との間に介在することとなる。特に、プリズム１２０を該カメラ装置１００の上方から挿入配置する構成を採用する場合、プリズム１２０の底部側に保持部材１３０を設ける必要性が高い。このような保持部材１３０は、撮像ユニット１０１に比較的近接して配設されることとなるため、該保持部材１３０が比較的大きな画角をもって撮像されてしまうこととなるのである。
【００１３】
ちなみに、上側の無効領域ＶＲｕは、空気とプリズム１２０の屈折率差に起因して生じる。すなわち、光がプリズム１２０内に進入する際、空気とプリズム１２０の屈折率差により、光はプリズム１２０の入射面の法線に近づく方向に屈折する。このため、プリズム１２０の底部で該プリズム１２０内に進入した光は、プリズム１２０の底面の粗面で乱反射吸収等され、撮像素子１１０に結像することがない。このように、空気とプリズム１２０の屈折率差に起因して下側の無効領域ＶＲｕが生じてしまう。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、光学素子を保持する部材の映り込みを可及的に小さくすることができるカメラ装置及び車両周辺視認装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、単一の撮像素子とこの撮像素子の正面に配設された撮像レンズとを有する撮像手段と、前記撮像手段の正面側に配設され、複数の視野方向からの光を前記撮像手段に導く光学的手段と、前記光学的手段を保持する保持手段と、を備え、前記保持手段は、前記撮像手段に近づくに従って順次薄肉になるように形成されたテーパ状保持部を有するものである。また、前記保持手段が、前記撮像レンズの光軸に対し略垂直な方向に沿って挿入される前記光学素子を保持可能に構成され、前記テーパ状保持部は、前記光学素子の挿入方向反対側で前記光学素子を受止めて該光学素子を保持するものである。
【００１６】
また、請求項２記載のカメラ装置は、前記光学的手段は、プリズム後面と一対のプリズム側面とを有する略三角柱状に形成され、前記プリズム後面が前記撮像レンズに向けられると共に、一方側のプリズム側面が前記撮像手段の側方視野方向に向けられ、前記一方側のプリズム側面に入射する光を当該一方側のプリズム側面と他方側のプリズム側面との間で２回内面反射させた後、前記プリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導くプリズムを少なくとも１つ備え、前記撮像手段は、前記側方視野から前記プリズムを介して入射する光と前記プリズムを介さずに入射する光とが、前記撮像レンズを介して前記撮像素子に同時に結像可能に構成されたものである。
【００１７】
さらに、前記プリズムが、前記撮像手段の正面側にて左右対称に一対配置され、左側のプリズムの左側プリズム側面が左視野方向に向けられ、右側のプリズムの右側プリズム側面が右視野方向に向けられたものである。
【００２１】
請求項３記載の発明は、前記撮像レンズの一部を覆うようにして前記光学的手段が配設されると共に、前記撮像レンズの他部を覆うようにしてサブ撮像レンズが配設されたものである。
【００２２】
請求項４記載の発明は、車両に設置され、車両周辺の複数視野を同時に撮像する上記カメラ装置と、前記カメラ装置で撮像された画像を処理する処理部と、車室内に設置され、前記処理部で処理された画像を表示する表示装置と、を備えた車両周辺視認装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置について説明する。
【００２４】
図１は車両周辺視認装置の概略図、図２は車両周辺視認装置に含まれるカメラ装置の分解斜視図、図３は同カメラ装置の平面視概略図、図４は同カメラ装置の側面視概略図、図５は車両周辺視認装置の表示画像の一例を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、この車両周辺視認装置は、単一のカメラ装置２０と、所定の画像処理を行う画像処理部１１を有する制御装置１０と、車室内に設置された液晶表示装置等の表示装置１２とを備えている。
【００２６】
カメラ装置２０は、車両周辺の複数方向を撮像するためのものである。ここでは、カメラ装置２０は、車両前部の中央部に設けられるエンブレム下部に、車両前部の左右両側方向や前方斜め下方向を撮像可能な姿勢で設置された場合を想定している。その他、例えば、車両後部の中央部に、車両後部の左右両側方向や後方斜め下方向を撮像可能な姿勢に設置されていてもよい。
【００２７】
カメラ装置２０は、図２〜図４に示すように、遮光性のケース５０内に、撮像手段としての撮像ユニット２２と、複数の視野方向からの光７０Ｌ，７０Ｒを撮像ユニット２２に導く光学的手段としての左右一対のプリズム３０，３２と、プリズム３０，３２を保持する保持手段としてのプリズムホルダ４０とが収容配設されてなる。なお、プリズムホルダ４０については図２にその全体が図示されると共に、図４にその一部のテーパ状保持部４７，４９が図示されている。
【００２８】
ケース５０は、密閉状とされた筺状体に形成されている。このケース５０の後半部分は平面視略方形状の筺状体に形成されており、この内部に撮像ユニット２２が収容配置されている。また、ケース５０の前半部分における少なくとも左右両側面部分及び下面部分はケース５０の前方に向けて内側に傾斜するように形成され、これら左右両側面部分及び下面部分にそれぞれ透明性部材による透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕが設けられている。
【００２９】
このようなケース５０は、例えば、次のような方法にて製造することができる。まず、透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕ部分及びそれら透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕ部分以外の遮光部分を耐候性グレードの透明ポリカーボネートにより一体成形する。次に、透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕ対応部分にマスキングすることにより遮光部分だけに遮光性塗料を塗布し、この後、ケース５０の表面全体に無色透明のハードコート（例えばアクリル系ＵＶ硬化型）を塗布する。このようにした上述したケース５０を製造することができる。
【００３０】
なお、このケース５０は、所定部分にてフロントケース５０ａとリアケース５０ｂとに分割構成されている（図２参照）。そして、ケース本体と蓋体とに分割された状態で、ケース本体部内に上記撮像ユニット２２やプリズム３０，３２、プリズムホルダ４０が収容配置され、この後に、当該分割構造が組合わされ合体する構成となっている。なお、図３及び図４では、フロントケース５０ａとリアケース５０ｂとが組合わされた一体化した状態を示している。
【００３１】
撮像ユニット２２は、ＣＣＤ素子等の単一の撮像素子２４と、撮像レンズ２３と、撮像素子２４の駆動回路等の処理回路部を組込んだ基板２６とが筒状ホルダ（筒鏡）２５に組込まれた構成とされている（図４参照）。
【００３２】
撮像レンズ２３は、例えば複数のレンズが組合わされた複合レンズとして構成されている。そして、撮像レンズ２３と撮像素子２４との組合せにより、所望の水平画角及び垂直画角が得られるようになっている。
【００３３】
また、この撮像レンズ２３は、撮像素子２４の正面側に配設されている。より具体的には、撮像素子２４の撮像面２４ａを撮像レンズ２３のレンズ面方向に対して平行に配設した状態で、撮像素子２４の撮像面２４ａの垂直中心軸Ｐ２は、撮像レンズ２３のレンズ中心軸（光軸）Ｐ３より所定寸法（例えば０．６ｍｍ）だけ上方にずれた位置に配設されている。これにより、後述するように、前方斜め下方の透明窓５２Ｕから広角レンズ５８及び撮像レンズ２３を経て入射する光７２が撮像素子２４の撮像面２４ａからはみ出すこと無く当該撮像面２４ａの上側領域に結像するようになっている。
【００３４】
また、左右一対のプリズム３０，３２は、互いに鏡像対象となる略三角柱形状に形成されている。この左右一対のプリズム３０，３２は、例えば、それらのプリズム柱軸Ｐ１が撮像レンズ２３のレンズ中心軸Ｐ３に略直交し（図４参照）、且つ、互いに撮像レンズ２３の左右２等分面に面対称（即ち左右対称）に配置された状態で（図３参照）、撮像レンズ２３の正面に、該撮像レンズ２３の上側部分を覆うようにして配設されている。
【００３５】
この配置状態においては、左（右）のプリズム３０（３２）は、その頂角αが前側に向けられ、その左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）がケース５０の左（右）の透明窓５２Ｌ（５２Ｒ）に対面され即ち側方視野方向に向けられている。また、そのプリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）が撮像レンズ２３に対面されて配置される。この左（右）のプリズム３０（３２）は、その左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）及びそのプリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）が透過面に保たれる一方、その右（左）のプリズム側面３０Ｒ（３２Ｌ）上には、その内面が反射面（鏡面）となるように、アルミ等の金属層が蒸着された上にその蒸着面を被覆するように更に黒色塗料による保護膜（図示省略）が形成されている。
【００３６】
これにより、撮像ユニット２２の両側方向からの光７０Ｌ，７０Ｒが、ケース５０の透明窓５２Ｌ，５２Ｒを透過してプリズム３０（３２）の一方側のプリズム側面３０Ｌ（３０Ｒ）に入射した後、プリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）とプリズム側面３０Ｒ（３２Ｌ）との間で２回内面反射し、最後に、プリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）から出射して撮像レンズ側に導かれるようになっている。これにより、本カメラ装置２０の垂直画角における所望の上側領域Ｖｕにおいて、カメラ装置２０の前方左右両側方向の視野画像が得られる。
【００３７】
さらに、左右一対のプリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａは、その前方に向うに従って外向き（下向き）に傾斜する斜面に仕上げられている（図４参照）。
【００３８】
より具体的には、底面３０Ａ，３２Ａは、プリズム３０，３２と空気との屈折率差を考慮した該プリズム３０，３２の有効撮像範囲の下側境界面に沿って傾斜するように形成されている。
【００３９】
すなわち、図６に示すように、空気の屈折率とほぼ同じ屈折率を持つ仮想プリズム９０を想定し、該仮想プリズム９０を介して撮像される画像の垂直方向における撮像範囲を考える。この場合、光９２は仮想プリズム９０に進入する際に、屈折することなく直線的に進む。このため、このような仮想プリズムにおいては、設計上、仮想プリズム９０を介して得たい画像範囲ＶＶ１の下側境界面ＶＶ１Ｄの水平方向に対する傾斜角度θ１と仮想プリズム９０の底面の水平方向に対する傾斜角度θ２とを一致させるとよい。
【００４０】
ところが、実際には、プリズム３０、３２としては、空気の屈折率よりも大きな屈折率のものが用いられる。例えば、ＢＫ７の硝材で、屈折率１．５１７もの等である。
【００４１】
そこで、空気の屈折率よりも大きな屈折率を持ち、かつ、上記仮想プリズム９０の底面の傾斜角度と同じ傾斜角度の底面を持つ仮想プリズム９４を想定する。この場合、図７に示すように、光９６ａが仮想プリズム９４に進入する際に、該光９６ａはその入射面の法線に近づく方向に屈折する。このため、仮想プリズム９４内にその底部近傍より進入した光９６ｂは、仮想プリズム９４の底面に進入し、撮像画像に寄与しない光となってしまう。これにより、仮想プリズム９４内における有効な撮像範囲ＶＶ２は図６に示す場合よりも狭くなってしまい、仮想プリズム９４の底部は撮像に寄与しない無効部分９４ａ（図７に斜線を付した領域部分）となってしまう。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、プリズム３０，３２を設計する際、該プリズム３０，３２を介して得たい実際の画像範囲ＶＶ３（図７参照）と空気とプリズム３０，３２との屈折率差とを考慮して、撮像画像に寄与しない無効部分９４ａが生じないように或は極力少なくなるように、プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａの傾斜角度を設定している。
【００４３】
換言すれば、図８に示すプリズム１２０のうち上側の無効領域ＶＲｕに対応する底側部分を全部或は部分的に削除して、プリズム３０，３２を形成している。これにより、図８に示す上側の無効領域ＶＲｕを可及的に小さくして、当該無効領域ＶＲｕに起因する撮像画像の無効領域を可及的に小さくするようにしている。
【００４４】
なお、各プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａには遮光処理が施されている。具体的には、ブラスト処理等により底面３０Ａ，３２Ａが粗面化されるとともに、屈折率の高い黒色塗料が塗布される。これにより、底面３０Ａ，３２Ａにおける内面反射，外面反射が防止され、ゴースト像等が防止されるようになっている。
【００４５】
また、上記各プリズム３０，３２の後面３０Ｂ，３２Ｂを囲む稜線のうち少なくとも一部は、面取りされておらず、面と面とが交わる角張った形状を呈している。
【００４６】
本実施の形態では、後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとが交わる稜線３０Ｃ，３２Ｃを、面取りされておらず、面と面とが交わる角張った形状に形成している。
【００４７】
この稜線３０Ｃ，３２Ｃを角張った形状にしている理由は次の通りである。
【００４８】
すなわち、通常ガラスプリズム等では、面と面とが交わる稜線部分に、カケを防止するため、面取り加工を施す。ところが、このプリズム３０，３２では、後面３０Ｂ，３２Ｂは撮像レンズ２３のレンズ面と平行でかつ底面３０Ａ，３２Ａは前方に向けて下向き傾斜しているため、後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとは鈍角で交わっている。このため、後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとが交わる稜線３０Ｃ，３２Ｃについては、カケ防止のため面取り加工を施す必要性は少ない。このような理由により、稜線３０Ｃ，３２Ｃについては、面取加工を施さず、面と面とが交わる角張った形状のままにしている。これにより、プリズム３０，３２を介して撮像される画像の境界線のうち当該稜線３０Ｃ，３２Ｃに対応する部分を鮮明にすることができるという効果を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、一対のプリズム３０，３２を用いた構成となっているが、一方側視野方向のみを撮像する場合には、一対のプリズム３０，３２のうちいずれか一方のみを備えた構成であっても構わない。
【００５０】
また、光学的手段として、単一のプリズムにて、左右両側方向を撮像するようにしてもよい。この場合、単一の三角柱形のプリズムを撮像ユニット２２の正面側に配設し、カメラ装置２０の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側のプリズム側面からそのプリズム内に入射させて、その反視野方向側のプリズム側面で１回内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、撮像レンズ２３側に導く構成とすればよい。
【００５１】
プリズムホルダ４０は、上記一対のプリズム３０，３２を撮像ユニット２２の正面側の所定位置に保持するための部材であり、撮像ユニット２２を覆った状態で例えばケース５０の内部背面側部材に取付される取付部４２と、各プリズム３０，３２を収容可能な一対のプリズム収容凹部４６，４８を有するプリズム保持本体部４４とを有している。
【００５２】
各プリズム収容凹部４６，４８は、各プリズム３０，３２の外面形状に対応する内周面によって囲まれた三角穴形状を有しており、各プリズム収容凹部４６，４８の上方は開口している。また、各プリズム収容凹部４６，４８の底部には、プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａと同一方向に沿って傾斜状に延びるテーパ状保持部４７，４９が設けられている。そして、各プリズム３０，３２のプリズム柱軸Ｐ１を撮像レンズ２３の光軸Ｐ２に対し略垂直な方向に保った状態で、当該方向に沿って、各プリズム３０，３２を各プリズム収容凹部４６，４８内にその上方開口より挿入すると、各プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａがテーパ状保持部４７，４９の内面（上面）に当接保持されると共に、各プリズム３０，３２の側面及び後面が各プリズム収容凹部４６，４８の内側面に囲まれた状態で、上述したように撮像ユニット２２に対する所定の姿勢で保持されることになる。
【００５３】
また、上記テーパ状保持部４７，４９は、撮像ユニット２２に近づくに従って順次薄肉になるように形成されている（図４参照）。これにより、テーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２に近い部分では比較的薄肉となり、該テーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくするようにしている。また、同時に、テーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２から遠い部分では、比較的厚肉とすることによって、プリズム３０，３２の保持強度を十分に持たせるようにしている。このようなテーパ状保持部４７，４９は、例えば、図７において示される無効部分９４を削除した相当部分内に収るような厚み形状とすることが好ましい。
【００５４】
なお、各テーパ状保持部４７，４９の両外側及び撮像ユニット２２側には、所定の開口が形成されており、光が、本プリズムホルダ４０によって遮られることなく、プリズム３０，３２を経て撮像ユニット２２に進入するようになっている。
【００５５】
また、このカメラ装置２０には、撮像レンズ２３のうち上記プリズム３０，３２によって覆われた部分以外の部分（下側領域）を覆うようにして、サブ撮像レンズとして広角レンズ５８が配設されている。
【００５６】
広角レンズ５８は、例えば、上記プリズムホルダ４０の取付部４２に取付保持されており、上記テーパ状保持部４７，４９を間に挟んで、各プリズム３０，３２の下方に配設されている。
【００５７】
特に、広角レンズ５８の上端部がテーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２側端部近傍の比較的薄肉部分に可及的に近接して位置するように、広角レンズ５８を配設している。これにより、広角レンズ５８とプリズム３０，３２間の間隔寸法を可及的に小さくして、広角レンズ５８或はプリズム３０，３２を介して可及的に多くの範囲を撮像できるようにしている。
【００５８】
この広角レンズ５８としては、本カメラ装置２０の前方斜め下側の視野方向の画像を撮像可能なように適宜設計されたものが用いられる。例えば、凹レンズの上半部分を切除した形状のレンズが用いられる。
【００５９】
このように構成されたカメラ装置２０では、以下の原理によりカメラ装置２０の前方左右両側方向及び前方斜め下方向の３方向の景色が同時に撮像される。
【００６０】
すなわち、撮像ユニット２２の垂直画角の下側領域Ｖｄについては、図４に示すように、ケース５０の前側の撮像視野範囲（即ち前方斜め下方向）からの光７２が、ケース５０の透明窓５２Ｕを透過してプリズム３０，３２を透過せずに広角レンズ５８を透過して撮像レンズ２３により集光されて撮像素子２４の撮像面２４ａの上半領域に倒立像として結像する。これにより前方斜め下方向の景色が撮像素子２４により撮像される。これと同時に、撮像ユニット２２の垂直画角の下側領域Ｖｄについては、図３に示すように、ケース５０の左（右）側の撮像視野範囲（即ち前方左（右）側方向）からの光７０Ｌ（７０Ｒ）は、ケース５０の透明窓５２Ｌ（５２Ｒ）を透過して左（右）のプリズム３０（３２）における左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３０Ｒ）に入射し、左（右）のプリズム３０（３２）内で、その右（左）のプリズム側面３０Ｒ（３２Ｌ）で内面反射し、次いでその左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）で内面反射して計２回鏡面反転されて、そのプリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）から射出された後、撮像レンズ２３により集光されて撮像素子２４の撮像面２４ａの下半領域の右（左）半領域に倒立像として結像される。これにより左右両側方向の景色が撮像素子２４により撮像される。このようにして、カメラ装置２０の左右両側方向及び前方斜め下方向の３方向の景色が単一の撮像素子２４により同時に撮像される。そして、撮像された撮像画像は、その全領域が一括して例えば倒立反転されて制御装置１０に出力される。
【００６１】
なお、図４に示す垂直画角の上側領域Ｖｕ及び下側領域Ｖｄについては、光がプリズム３０，３２や広角レンズ５８に入射する際の屈折を無視して概念的に示してある。
【００６２】
なお、このカメラ装置２０では、その撮像画像が一括して倒立反転されることで（即ち部分反転されること無く）、例えば図５に示すように、その撮像画像の上半領域７５における左半領域７５Ｌに前方左側方向の撮像画像８２Ｌが正立像として映され、その撮像画像の上半領域７５における右半領域７５Ｒに前方右側方向の撮像画像８２Ｒが正立像として映され、その撮像画像の下半領域７６に前方斜め下方向の撮像画像８１が正立像として映されることとなる。
【００６３】
この撮像画像において、上記上側領域Ｖｕと下側領域Ｖｄとの間には、テーパ状保持部４７，４９が存在することとなるため無効範囲領域Ｖｒが存在する。そして、この無効範囲領域Ｖｒに起因して、カメラ装置２０の前方左右両側方向の撮像画像８２Ｌ，８２Ｒとカメラ装置２０の前方斜め下方の撮像画像８１との間には、テーパ状保持部４７，４９が映り込む無効領域７７が生じる。ところが、上述したように、テーパ状保持部４７，４９は、撮像ユニット２２に近い部分で比較的薄肉に形成されているため、該テーパ状保持部４７，４９の映り込みは小さく、従って、無効領域７７を可及的に小さくすることができる。
【００６４】
なお、前方左右両側方向の撮像画像８２Ｌ，８２Ｒの境界線のうち前方斜め下方の撮像画像８１側の境界線部分８２Ｌａ，８２Ｒａ境界線には、プリズム３０，３２の稜線３０Ｃ，３２Ｃが映し出されることとなるが、当該稜線３０Ｃ，３２Ｃは角張った形状を有しているため、当該境界線は比較的鮮明となっている。
【００６５】
制御装置１０は、カメラ装置２０の撮像画像に対して所定の画像処理を施す画像処理部１１を備えている。
【００６６】
画像処理の内容としては、例えば、カメラ装置２０からの撮像画像に対し、その撮像画像上の各撮像方向（前方左右各側方向及び前方斜め下方向）の撮像画像部分に映る景色の傾きを修正したり、補間処理を施したり、その撮像画像上の各撮像方向の撮像画像部分を拡大する等の処理が含まれる。
【００６７】
そして、制御装置１０は、上述のように画像処理された画像を、所定のタイミングで、表示装置１２に表示する。
【００６８】
以上のように構成されたカメラ装置によると、テーパ状保持部４７，４９は、撮像ユニット２２に近づくに従って順次薄肉になるように形成されているため、テーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２の近傍部分は比較的薄肉となっている。このため、テーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくすることができる。
【００６９】
特に、このようなテーパ状保持部４７，４９は、プリズム３０，３２を介して撮像されるカメラ装置２０の左右両側方向の画像とプリズム３０，３２を介さずに撮像されるカメラ装置２０の斜め下方向の画像との間において、テーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくすることができる。
【００７０】
また、プリズム３０，３２の後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとが交わる稜線３０Ｃ，３２Ｃについては、面と面とが交わる角張った形状のままにしているため、プリズム３０，３２を介して撮像される画像８２Ｌ，８２Ｒの境界線のうち当該稜線３０Ｃ，３２Ｃに対応する境界線部分８２Ｌａ，８２Ｒａを比較的明りょうなものとすることができる。
【００７１】
これらのようにテーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくすることができる構成、さらに、カメラ装置２０の左右両側方向の画像とプリズム３０，３２を介さずに撮像されるカメラ装置２０の斜め下方向の画像との境界を比較的明りょうなものとすることができるような構成は、撮像ユニット２２にて撮像された画像の全領域に対して一括した画像処理（例えば、全領域一括倒立反転処理等）を施して、各画像の配置変更等を行うことなく、そのまま表示装置１２に表示させるようにしたカメラ装置又は車両周辺視認装置に適用した場合に特に有効である。
【００７２】
また、光学素子手段として、少なくとも１つの三角柱形のプリズム３０，３２を用い、カメラ装置２０の左（右）側の視野方向からの光７０Ｌ（７０Ｒ）を、その視野方向側のプリズム３０（３２）内でそのプリズム３０（３２）における視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面３０Ｌ，３０Ｒ（３２Ｌ，３２Ｒ）間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ２３側に導光するため、カメラ装置２０の前方左右両側の視野方向からの光７０Ｌ，７０Ｒを鏡像反転させること無く撮像レンズ２３側に導光できる。これにより、カメラ装置２０（即ち単一の撮像素子２４）によりカメラ装置２０の全ての視野方向の撮像画像を同じ反転状態で同時に撮像できる様になり、撮像素子２４の撮像画像に対して部分反転することなく全領域の一括反転を施すだけで、撮像素子２４の撮像画像上の全ての視野方向の撮像画像部分を正立正像に直すことができる。
【００７３】
また、このようなプリズム３０，３２を左右一対備えているため、左右両視野方向を同時に撮像することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１〜請求項４記載の発明によると、保持手段のテーパ状保持部は、撮像手段に近づくに従って順次薄肉になるように形成されているため、テーパ状保持部のうち撮像手段の近傍部分は比較的薄肉となっている。このため、保持手段の映り込みを可及的に小さくすることができる。
【００７５】
また、請求項２記載の発明によれば、側方視野方向からの光を、当該側方視野側の一方側のプリズム側面から入射して、当該一方側のプリズム側面及び反視野側の他方側のプリズム側面間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ側に導光するため、側方視野方向からの光を鏡像反転させること無く撮像レンズ側に導光できる。これにより、カメラ装置（即ち単一の撮像素子）により、プリズムを介して撮像される画像と、プリズムを介さず撮像される画像とを同じ反転状態で同時に撮像できるようになる。
【００７６】
さらに、請求項２記載の発明によれば、一対のプリズムにより左右視野方向を同時に撮像することができる。
【００７９】
また、請求項３記載のカメラ装置によれば、プリズムを介さずにサブ撮像レンズを介した画像を撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置の概略図である。
【図２】同上の車両周辺視認装置に含まれるカメラ装置の分解斜視図である。
【図３】同上のカメラ装置の平面視概略図である。
【図４】同上のカメラ装置の側面視概略図である。
【図５】車両周辺視認装置の表示画像の一例を示す図である。
【図６】空気の屈折率と同じ屈折率を持つ仮想プリズムにおける光の進路を示す説明図である。
【図７】空気の屈折率よりも大きな屈折率を持つ仮想プリズムにおける光の進路を示す説明図である。
【図８】従来のカメラ装置の側面視概略図である。
【図９】従来のカメラ装置による表示画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 制御装置
１１ 画像処理部
１２ 表示装置
２０ カメラ装置
２２ 撮像ユニット
２３ 撮像レンズ
２４ 撮像素子
３０，３２ プリズム
３０Ａ，３２Ａ プリズム底面
３０Ｂ，３２Ｂ プリズム後面
３０Ｃ，３２Ｃ 稜線
３０Ｌ，３０Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒ プリズム側面
４０ プリズムホルダ
４４ プリズム保持本体部
４６，４８ プリズム収容凹部
４７，４９ テーパ状保持部
５０ ケース
５８ 広角レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置及びこのカメラ装置を用いた車両周辺視認装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
複数の視野方向を同時に撮像可能なカメラ装置として、図８に示すものが提案されている。
【０００３】
このカメラ装置１００は、単一の撮像素子１１０とこの撮像素子１１０の正面に配設された撮像レンズ１１２とを有する撮像ユニット１０１を備えている。
【０００４】
この撮像ユニット１０１の正面の上側にプリズム１２０が配設されている。そして、左右両側からの入射光が、プリズム１２０により撮像ユニット１０１側に導かれ、撮像レンズ１１２を介して撮像素子１１０に結像するようになっている。
【０００５】
また、撮像ユニット１０１の正面の下側に広角レンズ１２２が配設されている。そして、下側からの入射光が、広角レンズ１２２により撮像ユニット１０１側に導かれ、撮像レンズ１１２を介して撮像素子に結像するようになっている。
【０００６】
すなわち、撮像ユニット１０１の垂直画角の上側領域Ｖｕで、プリズム１２０を介してカメラ装置１００の前方左右両方向の視野を撮像し、撮像ユニット１０１の垂直画角の下側領域Ｖｄで、広角レンズ１２２を介してカメラ装置１００の下方向の視野を撮像する構成となっている。
【０００７】
このようなカメラ装置１００により撮像された画像に対して所定の画像処理が施され、この処理後の画像が液晶表示装置等の表示装置に表示される。
【０００８】
表示装置に表示された画像の例を図９に示す。図９では、表示画像１４０の上半領域１４１に、カメラ装置１００の前方左右両方向の視野画像１４２Ｌ，１４２Ｒが表示され、表示画像１４０の下半領域１４３にカメラ装置１００の前方下方の視野画像１４４が表示されている。
【０００９】
なお、このような複数の視野方向を同時に撮像可能なカメラ装置を開示する刊行物として、例えば、特許文献１がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−８９３０１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すカメラ装置１００では、上側領域Ｖｕと下側領域Ｖｄとの間に撮像不能な無効領域ＶＲが生じ、前方左右両側方の視野画像１４２Ｌ，１４２Ｒと、前方下方の視野画像１４４との間に、比較的大きな無効領域１４６が生じてしまうという問題がある。
【００１２】
無効領域ＶＲのうち下側の無効領域ＶＲｄは、次の原因により生じる。すなわち、上記カメラ装置１００では、プリズム１２０を下方から支えて所定位置に保持するための保持部材１３０が、該プリズム１２０の底部、即ち、プリズム１２０と広角レンズ１２２との間に介在することとなる。特に、プリズム１２０を該カメラ装置１００の上方から挿入配置する構成を採用する場合、プリズム１２０の底部側に保持部材１３０を設ける必要性が高い。このような保持部材１３０は、撮像ユニット１０１に比較的近接して配設されることとなるため、該保持部材１３０が比較的大きな画角をもって撮像されてしまうこととなるのである。
【００１３】
ちなみに、上側の無効領域ＶＲｕは、空気とプリズム１２０の屈折率差に起因して生じる。すなわち、光がプリズム１２０内に進入する際、空気とプリズム１２０の屈折率差により、光はプリズム１２０の入射面の法線に近づく方向に屈折する。このため、プリズム１２０の底部で該プリズム１２０内に進入した光は、プリズム１２０の底面の粗面で乱反射吸収等され、撮像素子１１０に結像することがない。このように、空気とプリズム１２０の屈折率差に起因して下側の無効領域ＶＲｕが生じてしまう。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、光学素子を保持する部材の映り込みを可及的に小さくすることができるカメラ装置及び車両周辺視認装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、単一の撮像素子とこの撮像素子の正面に配設された撮像レンズとを有する撮像手段と、前記撮像手段の正面側に配設され、複数の視野方向からの光を前記撮像手段に導く光学的手段と、前記光学的手段を保持する保持手段と、を備え、前記保持手段は、前記撮像手段に近づくに従って順次薄肉になるように形成されたテーパ状保持部を有するものである。また、前記保持手段が、前記撮像レンズの光軸に対し略垂直な方向に沿って挿入される前記光学素子を保持可能に構成され、前記テーパ状保持部は、前記光学素子の挿入方向反対側で前記光学素子を受止めて該光学素子を保持するものである。
【００１６】
また、請求項２記載のカメラ装置は、前記光学的手段は、プリズム後面と一対のプリズム側面とを有する略三角柱状に形成され、前記プリズム後面が前記撮像レンズに向けられると共に、一方側のプリズム側面が前記撮像手段の側方視野方向に向けられ、前記一方側のプリズム側面に入射する光を当該一方側のプリズム側面と他方側のプリズム側面との間で２回内面反射させた後、前記プリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導くプリズムを少なくとも１つ備え、前記撮像手段は、前記側方視野から前記プリズムを介して入射する光と前記プリズムを介さずに入射する光とが、前記撮像レンズを介して前記撮像素子に同時に結像可能に構成されたものである。
【００１７】
さらに、前記プリズムが、前記撮像手段の正面側にて左右対称に一対配置され、左側のプリズムの左側プリズム側面が左視野方向に向けられ、右側のプリズムの右側プリズム側面が右視野方向に向けられたものである。
【００２１】
請求項３記載の発明は、前記撮像レンズの一部を覆うようにして前記光学的手段が配設されると共に、前記撮像レンズの他部を覆うようにしてサブ撮像レンズが配設されたものである。
【００２２】
請求項４記載の発明は、車両に設置され、車両周辺の複数視野を同時に撮像する上記カメラ装置と、前記カメラ装置で撮像された画像を処理する処理部と、車室内に設置され、前記処理部で処理された画像を表示する表示装置と、を備えた車両周辺視認装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置について説明する。
【００２４】
図１は車両周辺視認装置の概略図、図２は車両周辺視認装置に含まれるカメラ装置の分解斜視図、図３は同カメラ装置の平面視概略図、図４は同カメラ装置の側面視概略図、図５は車両周辺視認装置の表示画像の一例を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、この車両周辺視認装置は、単一のカメラ装置２０と、所定の画像処理を行う画像処理部１１を有する制御装置１０と、車室内に設置された液晶表示装置等の表示装置１２とを備えている。
【００２６】
カメラ装置２０は、車両周辺の複数方向を撮像するためのものである。ここでは、カメラ装置２０は、車両前部の中央部に設けられるエンブレム下部に、車両前部の左右両側方向や前方斜め下方向を撮像可能な姿勢で設置された場合を想定している。その他、例えば、車両後部の中央部に、車両後部の左右両側方向や後方斜め下方向を撮像可能な姿勢に設置されていてもよい。
【００２７】
カメラ装置２０は、図２〜図４に示すように、遮光性のケース５０内に、撮像手段としての撮像ユニット２２と、複数の視野方向からの光７０Ｌ，７０Ｒを撮像ユニット２２に導く光学的手段としての左右一対のプリズム３０，３２と、プリズム３０，３２を保持する保持手段としてのプリズムホルダ４０とが収容配設されてなる。なお、プリズムホルダ４０については図２にその全体が図示されると共に、図４にその一部のテーパ状保持部４７，４９が図示されている。
【００２８】
ケース５０は、密閉状とされた筺状体に形成されている。このケース５０の後半部分は平面視略方形状の筺状体に形成されており、この内部に撮像ユニット２２が収容配置されている。また、ケース５０の前半部分における少なくとも左右両側面部分及び下面部分はケース５０の前方に向けて内側に傾斜するように形成され、これら左右両側面部分及び下面部分にそれぞれ透明性部材による透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕが設けられている。
【００２９】
このようなケース５０は、例えば、次のような方法にて製造することができる。まず、透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕ部分及びそれら透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕ部分以外の遮光部分を耐候性グレードの透明ポリカーボネートにより一体成形する。次に、透明窓５２Ｌ，５２Ｒ，５２Ｕ対応部分にマスキングすることにより遮光部分だけに遮光性塗料を塗布し、この後、ケース５０の表面全体に無色透明のハードコート（例えばアクリル系ＵＶ硬化型）を塗布する。このようにした上述したケース５０を製造することができる。
【００３０】
なお、このケース５０は、所定部分にてフロントケース５０ａとリアケース５０ｂとに分割構成されている（図２参照）。そして、ケース本体と蓋体とに分割された状態で、ケース本体部内に上記撮像ユニット２２やプリズム３０，３２、プリズムホルダ４０が収容配置され、この後に、当該分割構造が組合わされ合体する構成となっている。なお、図３及び図４では、フロントケース５０ａとリアケース５０ｂとが組合わされた一体化した状態を示している。
【００３１】
撮像ユニット２２は、ＣＣＤ素子等の単一の撮像素子２４と、撮像レンズ２３と、撮像素子２４の駆動回路等の処理回路部を組込んだ基板２６とが筒状ホルダ（筒鏡）２５に組込まれた構成とされている（図４参照）。
【００３２】
撮像レンズ２３は、例えば複数のレンズが組合わされた複合レンズとして構成されている。そして、撮像レンズ２３と撮像素子２４との組合せにより、所望の水平画角及び垂直画角が得られるようになっている。
【００３３】
また、この撮像レンズ２３は、撮像素子２４の正面側に配設されている。より具体的には、撮像素子２４の撮像面２４ａを撮像レンズ２３のレンズ面方向に対して平行に配設した状態で、撮像素子２４の撮像面２４ａの垂直中心軸Ｐ２は、撮像レンズ２３のレンズ中心軸（光軸）Ｐ３より所定寸法（例えば０．６ｍｍ）だけ上方にずれた位置に配設されている。これにより、後述するように、前方斜め下方の透明窓５２Ｕから広角レンズ５８及び撮像レンズ２３を経て入射する光７２が撮像素子２４の撮像面２４ａからはみ出すこと無く当該撮像面２４ａの上側領域に結像するようになっている。
【００３４】
また、左右一対のプリズム３０，３２は、互いに鏡像対象となる略三角柱形状に形成されている。この左右一対のプリズム３０，３２は、例えば、それらのプリズム柱軸Ｐ１が撮像レンズ２３のレンズ中心軸Ｐ３に略直交し（図４参照）、且つ、互いに撮像レンズ２３の左右２等分面に面対称（即ち左右対称）に配置された状態で（図３参照）、撮像レンズ２３の正面に、該撮像レンズ２３の上側部分を覆うようにして配設されている。
【００３５】
この配置状態においては、左（右）のプリズム３０（３２）は、その頂角αが前側に向けられ、その左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）がケース５０の左（右）の透明窓５２Ｌ（５２Ｒ）に対面され即ち側方視野方向に向けられている。また、そのプリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）が撮像レンズ２３に対面されて配置される。この左（右）のプリズム３０（３２）は、その左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）及びそのプリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）が透過面に保たれる一方、その右（左）のプリズム側面３０Ｒ（３２Ｌ）上には、その内面が反射面（鏡面）となるように、アルミ等の金属層が蒸着された上にその蒸着面を被覆するように更に黒色塗料による保護膜（図示省略）が形成されている。
【００３６】
これにより、撮像ユニット２２の両側方向からの光７０Ｌ，７０Ｒが、ケース５０の透明窓５２Ｌ，５２Ｒを透過してプリズム３０（３２）の一方側のプリズム側面３０Ｌ（３０Ｒ）に入射した後、プリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）とプリズム側面３０Ｒ（３２Ｌ）との間で２回内面反射し、最後に、プリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）から出射して撮像レンズ側に導かれるようになっている。これにより、本カメラ装置２０の垂直画角における所望の上側領域Ｖｕにおいて、カメラ装置２０の前方左右両側方向の視野画像が得られる。
【００３７】
さらに、左右一対のプリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａは、その前方に向うに従って外向き（下向き）に傾斜する斜面に仕上げられている（図４参照）。
【００３８】
より具体的には、底面３０Ａ，３２Ａは、プリズム３０，３２と空気との屈折率差を考慮した該プリズム３０，３２の有効撮像範囲の下側境界面に沿って傾斜するように形成されている。
【００３９】
すなわち、図６に示すように、空気の屈折率とほぼ同じ屈折率を持つ仮想プリズム９０を想定し、該仮想プリズム９０を介して撮像される画像の垂直方向における撮像範囲を考える。この場合、光９２は仮想プリズム９０に進入する際に、屈折することなく直線的に進む。このため、このような仮想プリズムにおいては、設計上、仮想プリズム９０を介して得たい画像範囲ＶＶ１の下側境界面ＶＶ１Ｄの水平方向に対する傾斜角度θ１と仮想プリズム９０の底面の水平方向に対する傾斜角度θ２とを一致させるとよい。
【００４０】
ところが、実際には、プリズム３０、３２としては、空気の屈折率よりも大きな屈折率のものが用いられる。例えば、ＢＫ７の硝材で、屈折率１．５１７もの等である。
【００４１】
そこで、空気の屈折率よりも大きな屈折率を持ち、かつ、上記仮想プリズム９０の底面の傾斜角度と同じ傾斜角度の底面を持つ仮想プリズム９４を想定する。この場合、図７に示すように、光９６ａが仮想プリズム９４に進入する際に、該光９６ａはその入射面の法線に近づく方向に屈折する。このため、仮想プリズム９４内にその底部近傍より進入した光９６ｂは、仮想プリズム９４の底面に進入し、撮像画像に寄与しない光となってしまう。これにより、仮想プリズム９４内における有効な撮像範囲ＶＶ２は図６に示す場合よりも狭くなってしまい、仮想プリズム９４の底部は撮像に寄与しない無効部分９４ａ（図７に斜線を付した領域部分）となってしまう。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、プリズム３０，３２を設計する際、該プリズム３０，３２を介して得たい実際の画像範囲ＶＶ３（図７参照）と空気とプリズム３０，３２との屈折率差とを考慮して、撮像画像に寄与しない無効部分９４ａが生じないように或は極力少なくなるように、プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａの傾斜角度を設定している。
【００４３】
換言すれば、図８に示すプリズム１２０のうち上側の無効領域ＶＲｕに対応する底側部分を全部或は部分的に削除して、プリズム３０，３２を形成している。これにより、図８に示す上側の無効領域ＶＲｕを可及的に小さくして、当該無効領域ＶＲｕに起因する撮像画像の無効領域を可及的に小さくするようにしている。
【００４４】
なお、各プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａには遮光処理が施されている。具体的には、ブラスト処理等により底面３０Ａ，３２Ａが粗面化されるとともに、屈折率の高い黒色塗料が塗布される。これにより、底面３０Ａ，３２Ａにおける内面反射，外面反射が防止され、ゴースト像等が防止されるようになっている。
【００４５】
また、上記各プリズム３０，３２の後面３０Ｂ，３２Ｂを囲む稜線のうち少なくとも一部は、面取りされておらず、面と面とが交わる角張った形状を呈している。
【００４６】
本実施の形態では、後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとが交わる稜線３０Ｃ，３２Ｃを、面取りされておらず、面と面とが交わる角張った形状に形成している。
【００４７】
この稜線３０Ｃ，３２Ｃを角張った形状にしている理由は次の通りである。
【００４８】
すなわち、通常ガラスプリズム等では、面と面とが交わる稜線部分に、カケを防止するため、面取り加工を施す。ところが、このプリズム３０，３２では、後面３０Ｂ，３２Ｂは撮像レンズ２３のレンズ面と平行でかつ底面３０Ａ，３２Ａは前方に向けて下向き傾斜しているため、後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとは鈍角で交わっている。このため、後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとが交わる稜線３０Ｃ，３２Ｃについては、カケ防止のため面取り加工を施す必要性は少ない。このような理由により、稜線３０Ｃ，３２Ｃについては、面取加工を施さず、面と面とが交わる角張った形状のままにしている。これにより、プリズム３０，３２を介して撮像される画像の境界線のうち当該稜線３０Ｃ，３２Ｃに対応する部分を鮮明にすることができるという効果を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、一対のプリズム３０，３２を用いた構成となっているが、一方側視野方向のみを撮像する場合には、一対のプリズム３０，３２のうちいずれか一方のみを備えた構成であっても構わない。
【００５０】
また、光学的手段として、単一のプリズムにて、左右両側方向を撮像するようにしてもよい。この場合、単一の三角柱形のプリズムを撮像ユニット２２の正面側に配設し、カメラ装置２０の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側のプリズム側面からそのプリズム内に入射させて、その反視野方向側のプリズム側面で１回内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、撮像レンズ２３側に導く構成とすればよい。
【００５１】
プリズムホルダ４０は、上記一対のプリズム３０，３２を撮像ユニット２２の正面側の所定位置に保持するための部材であり、撮像ユニット２２を覆った状態で例えばケース５０の内部背面側部材に取付される取付部４２と、各プリズム３０，３２を収容可能な一対のプリズム収容凹部４６，４８を有するプリズム保持本体部４４とを有している。
【００５２】
各プリズム収容凹部４６，４８は、各プリズム３０，３２の外面形状に対応する内周面によって囲まれた三角穴形状を有しており、各プリズム収容凹部４６，４８の上方は開口している。また、各プリズム収容凹部４６，４８の底部には、プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａと同一方向に沿って傾斜状に延びるテーパ状保持部４７，４９が設けられている。そして、各プリズム３０，３２のプリズム柱軸Ｐ１を撮像レンズ２３の光軸Ｐ２に対し略垂直な方向に保った状態で、当該方向に沿って、各プリズム３０，３２を各プリズム収容凹部４６，４８内にその上方開口より挿入すると、各プリズム３０，３２の底面３０Ａ，３２Ａがテーパ状保持部４７，４９の内面（上面）に当接保持されると共に、各プリズム３０，３２の側面及び後面が各プリズム収容凹部４６，４８の内側面に囲まれた状態で、上述したように撮像ユニット２２に対する所定の姿勢で保持されることになる。
【００５３】
また、上記テーパ状保持部４７，４９は、撮像ユニット２２に近づくに従って順次薄肉になるように形成されている（図４参照）。これにより、テーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２に近い部分では比較的薄肉となり、該テーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくするようにしている。また、同時に、テーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２から遠い部分では、比較的厚肉とすることによって、プリズム３０，３２の保持強度を十分に持たせるようにしている。このようなテーパ状保持部４７，４９は、例えば、図７において示される無効部分９４を削除した相当部分内に収るような厚み形状とすることが好ましい。
【００５４】
なお、各テーパ状保持部４７，４９の両外側及び撮像ユニット２２側には、所定の開口が形成されており、光が、本プリズムホルダ４０によって遮られることなく、プリズム３０，３２を経て撮像ユニット２２に進入するようになっている。
【００５５】
また、このカメラ装置２０には、撮像レンズ２３のうち上記プリズム３０，３２によって覆われた部分以外の部分（下側領域）を覆うようにして、サブ撮像レンズとして広角レンズ５８が配設されている。
【００５６】
広角レンズ５８は、例えば、上記プリズムホルダ４０の取付部４２に取付保持されており、上記テーパ状保持部４７，４９を間に挟んで、各プリズム３０，３２の下方に配設されている。
【００５７】
特に、広角レンズ５８の上端部がテーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２側端部近傍の比較的薄肉部分に可及的に近接して位置するように、広角レンズ５８を配設している。これにより、広角レンズ５８とプリズム３０，３２間の間隔寸法を可及的に小さくして、広角レンズ５８或はプリズム３０，３２を介して可及的に多くの範囲を撮像できるようにしている。
【００５８】
この広角レンズ５８としては、本カメラ装置２０の前方斜め下側の視野方向の画像を撮像可能なように適宜設計されたものが用いられる。例えば、凹レンズの上半部分を切除した形状のレンズが用いられる。
【００５９】
このように構成されたカメラ装置２０では、以下の原理によりカメラ装置２０の前方左右両側方向及び前方斜め下方向の３方向の景色が同時に撮像される。
【００６０】
すなわち、撮像ユニット２２の垂直画角の下側領域Ｖｄについては、図４に示すように、ケース５０の前側の撮像視野範囲（即ち前方斜め下方向）からの光７２が、ケース５０の透明窓５２Ｕを透過してプリズム３０，３２を透過せずに広角レンズ５８を透過して撮像レンズ２３により集光されて撮像素子２４の撮像面２４ａの上半領域に倒立像として結像する。これにより前方斜め下方向の景色が撮像素子２４により撮像される。これと同時に、撮像ユニット２２の垂直画角の下側領域Ｖｄについては、図３に示すように、ケース５０の左（右）側の撮像視野範囲（即ち前方左（右）側方向）からの光７０Ｌ（７０Ｒ）は、ケース５０の透明窓５２Ｌ（５２Ｒ）を透過して左（右）のプリズム３０（３２）における左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３０Ｒ）に入射し、左（右）のプリズム３０（３２）内で、その右（左）のプリズム側面３０Ｒ（３２Ｌ）で内面反射し、次いでその左（右）のプリズム側面３０Ｌ（３２Ｒ）で内面反射して計２回鏡面反転されて、そのプリズム後面３０Ｂ（３２Ｂ）から射出された後、撮像レンズ２３により集光されて撮像素子２４の撮像面２４ａの下半領域の右（左）半領域に倒立像として結像される。これにより左右両側方向の景色が撮像素子２４により撮像される。このようにして、カメラ装置２０の左右両側方向及び前方斜め下方向の３方向の景色が単一の撮像素子２４により同時に撮像される。そして、撮像された撮像画像は、その全領域が一括して例えば倒立反転されて制御装置１０に出力される。
【００６１】
なお、図４に示す垂直画角の上側領域Ｖｕ及び下側領域Ｖｄについては、光がプリズム３０，３２や広角レンズ５８に入射する際の屈折を無視して概念的に示してある。
【００６２】
なお、このカメラ装置２０では、その撮像画像が一括して倒立反転されることで（即ち部分反転されること無く）、例えば図５に示すように、その撮像画像の上半領域７５における左半領域７５Ｌに前方左側方向の撮像画像８２Ｌが正立像として映され、その撮像画像の上半領域７５における右半領域７５Ｒに前方右側方向の撮像画像８２Ｒが正立像として映され、その撮像画像の下半領域７６に前方斜め下方向の撮像画像８１が正立像として映されることとなる。
【００６３】
この撮像画像において、上記上側領域Ｖｕと下側領域Ｖｄとの間には、テーパ状保持部４７，４９が存在することとなるため無効範囲領域Ｖｒが存在する。そして、この無効範囲領域Ｖｒに起因して、カメラ装置２０の前方左右両側方向の撮像画像８２Ｌ，８２Ｒとカメラ装置２０の前方斜め下方の撮像画像８１との間には、テーパ状保持部４７，４９が映り込む無効領域７７が生じる。ところが、上述したように、テーパ状保持部４７，４９は、撮像ユニット２２に近い部分で比較的薄肉に形成されているため、該テーパ状保持部４７，４９の映り込みは小さく、従って、無効領域７７を可及的に小さくすることができる。
【００６４】
なお、前方左右両側方向の撮像画像８２Ｌ，８２Ｒの境界線のうち前方斜め下方の撮像画像８１側の境界線部分８２Ｌａ，８２Ｒａ境界線には、プリズム３０，３２の稜線３０Ｃ，３２Ｃが映し出されることとなるが、当該稜線３０Ｃ，３２Ｃは角張った形状を有しているため、当該境界線は比較的鮮明となっている。
【００６５】
制御装置１０は、カメラ装置２０の撮像画像に対して所定の画像処理を施す画像処理部１１を備えている。
【００６６】
画像処理の内容としては、例えば、カメラ装置２０からの撮像画像に対し、その撮像画像上の各撮像方向（前方左右各側方向及び前方斜め下方向）の撮像画像部分に映る景色の傾きを修正したり、補間処理を施したり、その撮像画像上の各撮像方向の撮像画像部分を拡大する等の処理が含まれる。
【００６７】
そして、制御装置１０は、上述のように画像処理された画像を、所定のタイミングで、表示装置１２に表示する。
【００６８】
以上のように構成されたカメラ装置によると、テーパ状保持部４７，４９は、撮像ユニット２２に近づくに従って順次薄肉になるように形成されているため、テーパ状保持部４７，４９のうち撮像ユニット２２の近傍部分は比較的薄肉となっている。このため、テーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくすることができる。
【００６９】
特に、このようなテーパ状保持部４７，４９は、プリズム３０，３２を介して撮像されるカメラ装置２０の左右両側方向の画像とプリズム３０，３２を介さずに撮像されるカメラ装置２０の斜め下方向の画像との間において、テーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくすることができる。
【００７０】
また、プリズム３０，３２の後面３０Ｂ，３２Ｂと底面３０Ａ，３２Ａとが交わる稜線３０Ｃ，３２Ｃについては、面と面とが交わる角張った形状のままにしているため、プリズム３０，３２を介して撮像される画像８２Ｌ，８２Ｒの境界線のうち当該稜線３０Ｃ，３２Ｃに対応する境界線部分８２Ｌａ，８２Ｒａを比較的明りょうなものとすることができる。
【００７１】
これらのようにテーパ状保持部４７，４９の映り込みを可及的に小さくすることができる構成、さらに、カメラ装置２０の左右両側方向の画像とプリズム３０，３２を介さずに撮像されるカメラ装置２０の斜め下方向の画像との境界を比較的明りょうなものとすることができるような構成は、撮像ユニット２２にて撮像された画像の全領域に対して一括した画像処理（例えば、全領域一括倒立反転処理等）を施して、各画像の配置変更等を行うことなく、そのまま表示装置１２に表示させるようにしたカメラ装置又は車両周辺視認装置に適用した場合に特に有効である。
【００７２】
また、光学素子手段として、少なくとも１つの三角柱形のプリズム３０，３２を用い、カメラ装置２０の左（右）側の視野方向からの光７０Ｌ（７０Ｒ）を、その視野方向側のプリズム３０（３２）内でそのプリズム３０（３２）における視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面３０Ｌ，３０Ｒ（３２Ｌ，３２Ｒ）間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ２３側に導光するため、カメラ装置２０の前方左右両側の視野方向からの光７０Ｌ，７０Ｒを鏡像反転させること無く撮像レンズ２３側に導光できる。これにより、カメラ装置２０（即ち単一の撮像素子２４）によりカメラ装置２０の全ての視野方向の撮像画像を同じ反転状態で同時に撮像できる様になり、撮像素子２４の撮像画像に対して部分反転することなく全領域の一括反転を施すだけで、撮像素子２４の撮像画像上の全ての視野方向の撮像画像部分を正立正像に直すことができる。
【００７３】
また、このようなプリズム３０，３２を左右一対備えているため、左右両視野方向を同時に撮像することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１〜請求項４記載の発明によると、保持手段のテーパ状保持部は、撮像手段に近づくに従って順次薄肉になるように形成されているため、テーパ状保持部のうち撮像手段の近傍部分は比較的薄肉となっている。このため、保持手段の映り込みを可及的に小さくすることができる。
【００７５】
また、請求項２記載の発明によれば、側方視野方向からの光を、当該側方視野側の一方側のプリズム側面から入射して、当該一方側のプリズム側面及び反視野側の他方側のプリズム側面間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ側に導光するため、側方視野方向からの光を鏡像反転させること無く撮像レンズ側に導光できる。これにより、カメラ装置（即ち単一の撮像素子）により、プリズムを介して撮像される画像と、プリズムを介さず撮像される画像とを同じ反転状態で同時に撮像できるようになる。
【００７６】
さらに、請求項２記載の発明によれば、一対のプリズムにより左右視野方向を同時に撮像することができる。
【００７９】
また、請求項３記載のカメラ装置によれば、プリズムを介さずにサブ撮像レンズを介した画像を撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置の概略図である。
【図２】同上の車両周辺視認装置に含まれるカメラ装置の分解斜視図である。
【図３】同上のカメラ装置の平面視概略図である。
【図４】同上のカメラ装置の側面視概略図である。
【図５】車両周辺視認装置の表示画像の一例を示す図である。
【図６】空気の屈折率と同じ屈折率を持つ仮想プリズムにおける光の進路を示す説明図である。
【図７】空気の屈折率よりも大きな屈折率を持つ仮想プリズムにおける光の進路を示す説明図である。
【図８】従来のカメラ装置の側面視概略図である。
【図９】従来のカメラ装置による表示画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 制御装置
１１ 画像処理部
１２ 表示装置
２０ カメラ装置
２２ 撮像ユニット
２３ 撮像レンズ
２４ 撮像素子
３０，３２ プリズム
３０Ａ，３２Ａ プリズム底面
３０Ｂ，３２Ｂ プリズム後面
３０Ｃ，３２Ｃ 稜線
３０Ｌ，３０Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒ プリズム側面
４０ プリズムホルダ
４４ プリズム保持本体部
４６，４８ プリズム収容凹部
４７，４９ テーパ状保持部
５０ ケース
５８ 広角レンズ
Claims (4)
- 単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、
単一の撮像素子とこの撮像素子の正面に配設された撮像レンズとを有する撮像手段と、
前記撮像手段の正面側に配設され、複数の視野方向からの光を前記撮像手段に導く光学的手段と、
前記光学的手段を保持する保持手段と、
を備え、
前記保持手段は、前記撮像手段に近づくに従って順次薄肉になるように形成されたテーパ状保持部を有し、
前記保持手段は、
前記撮像レンズの光軸に対し略垂直な方向に沿って挿入される前記光学素子を保持可能に構成され、
前記テーパ状保持部は、前記光学素子の挿入方向反対側で前記光学素子を受止めて該光学素子を保持する、カメラ装置。 - 請求項１記載のカメラ装置であって、
前記光学的手段は、
プリズム後面と一対のプリズム側面とを有する略三角柱状に形成され、前記プリズム後面が前記撮像レンズに向けられると共に、一方側のプリズム側面が前記撮像手段の側方視野方向に向けられ、前記一方側のプリズム側面に入射する光を当該一方側のプリズム側面と他方側のプリズム側面との間で２回内面反射させた後、前記プリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導くプリズムを少なくとも１つ備え、
前記撮像手段は、前記側方視野から前記プリズムを介して入射する光と前記プリズムを介さずに入射する光とが、前記撮像レンズを介して前記撮像素子に同時に結像可能に構成され、
前記プリズムは、前記撮像手段の正面側にて左右対称に一対配置され、左側のプリズムの左側プリズム側面が左視野方向に向けられ、右側のプリズムの右側プリズム側面が右視野方向に向けられている、カメラ装置。 - 請求項１又は請求項２記載のカメラ装置であって、
前記撮像レンズの一部を覆うようにして前記光学的手段が配設されると共に、前記撮像レンズの他部を覆うようにしてサブ撮像レンズが配設された、カメラ装置。 - 車両に設置されて、車両周辺の複数視野を同時に撮像する請求項１〜請求項３のいずれかに記載のカメラ装置と、
前記カメラ装置で撮像された画像を処理する処理部と、
車室内に設置され、前記処理部で処理された画像を表示する表示装置と、
を備えた車両周辺視認装置。
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