JP5488958B2 - Front monitor camera device and vehicle left and right side confirmation device - Google Patents

Front monitor camera device and vehicle left and right side confirmation device Download PDF

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この発明は、例えば自動車等の車両の左右両側の情報を車両に搭載されたカメラ装置により撮影して車内に設置されたモニター装置に表示して車両の左右両側の確認を行なうフロントモニタカメラ装置及びそれを使用した車両左右両側確認装置に関するものである。   The present invention relates to a front monitor camera device that captures information on left and right sides of a vehicle such as an automobile, for example, and displays the information on a monitor device installed in the vehicle to check the left and right sides of the vehicle. The present invention relates to a vehicle left and right side confirmation device using the same.

自動車等の車両で左右両側の情報を車両に搭載されたカメラ装置により撮影して車内に設置されたモニター装置に表示して交差点で左右方向からくる他の車両や歩行者等の有無を確認するために従来からフロントモニタカメラ装置が知られている。この左右両側の情報を得るために、左右両側をそれぞれ検出するカメラを2台搭載する方法が考えられるが、2台のカメラを使用するために大型化してしまう。また、2台のカメラ毎にセンサを使用する必要があり、このセンサがコスト割合の大半を占めて高価格になってしまう。   Information on the left and right sides of a vehicle such as an automobile is photographed by a camera device mounted on the vehicle and displayed on a monitor device installed in the vehicle to check the presence of other vehicles or pedestrians coming from the left and right directions at the intersection. Therefore, a front monitor camera device is conventionally known. In order to obtain the information on both the left and right sides, a method of mounting two cameras that respectively detect the left and right sides can be considered. However, the use of the two cameras increases the size. Moreover, it is necessary to use a sensor for every two cameras, and this sensor occupies most of the cost ratio and becomes expensive.

これに対して特許文献1〜特許文献3には、2台のカメラを使用しないで車両の左右両側の情報を得るフロントモニタカメラ装置が開示されている。特許文献1に示されたフロントモニタカメラ装置は、図9に示すように、CCDカメラ21の前方にV字形状をした反射板22を設け、車両の左右両側の情報を反射板22で反射してCCDカメラ21で撮影して左右両側の画像に変換し車内に設置されたモニター装置に表示している。   On the other hand, Patent Documents 1 to 3 disclose a front monitor camera device that obtains information on both the left and right sides of a vehicle without using two cameras. As shown in FIG. 9, the front monitor camera device disclosed in Patent Document 1 includes a V-shaped reflection plate 22 in front of the CCD camera 21, and reflects information on both the left and right sides of the vehicle with the reflection plate 22. The image is taken by the CCD camera 21 and converted into left and right images and displayed on a monitor device installed in the vehicle.

特許文献2に示されたフロントモニタカメラ装置は、図10に示すように、三角形状の筐体23内にプリズム24とレンズ25とCCD26を収納し、筐体23の前側傾斜面には左右方向に開口する開口窓27a,27bを設け、この左右の開口窓27a,27bから入射する左右両側からの光をプリズム24により反射してレンズ25に導きCCD26に結像させて、車両の左右両側の情報を有する画像を撮影している。   As shown in FIG. 10, the front monitor camera device disclosed in Patent Literature 2 houses a prism 24, a lens 25, and a CCD 26 in a triangular housing 23, and a front side inclined surface of the housing 23 has a horizontal direction. Are provided on the left and right sides of the vehicle. Lights from the left and right sides of the left and right opening windows 27a and 27b are reflected by the prism 24 and guided to the lens 25 to form images on the CCD 26. An image having information is taken.

また、特許文献3に示されたフロントモニタカメラ装置は、図11に示すように、2つのプリズム28a,28bとCCDカメラ21とを有し、一方のプリズム28bの端部をCCDカメラ21のレンズ29の光軸上に位置するように配置し、車両の進行方向に対して右側からの光はレンズ29の光軸を境としてレンズ29の一部に入射し、車両の進行方向に対して左側からの光は2つのプリズム28a,28bで反射してレンズ29の光軸を境としたレンズ29の他の一部に入射して、車両の左右両側の情報を有する画像を撮影している。   Further, as shown in FIG. 11, the front monitor camera device disclosed in Patent Document 3 includes two prisms 28 a and 28 b and a CCD camera 21, and the end of one prism 28 b is a lens of the CCD camera 21. The light from the right side with respect to the traveling direction of the vehicle is incident on a part of the lens 29 with the optical axis of the lens 29 as a boundary, and left on the traveling direction of the vehicle Is reflected by the two prisms 28a and 28b and enters the other part of the lens 29 with the optical axis of the lens 29 as a boundary, and images having information on both the left and right sides of the vehicle are taken.

特許文献1〜特許文献3に示されたフロントモニタカメラ装置は、反射板やプリズムを使用してCCDカメラの光軸を境として左側に車両の左側からの光を入射し、CCDカメラの光軸を境として右側に車両の右側からの光を入射するようにしているため、撮像素子面を2領域に分割して車両の左右両側の情報を得るため、撮像素子の視野範囲としてはそれぞれ半分しか使えないという問題がある。   The front monitor camera device disclosed in Patent Documents 1 to 3 uses a reflector or a prism to enter light from the left side of the vehicle on the left side with the optical axis of the CCD camera as a boundary, and the optical axis of the CCD camera. Since the light from the right side of the vehicle is incident on the right side of the boundary, the image sensor surface is divided into two regions to obtain information on both the left and right sides of the vehicle. There is a problem that it cannot be used.

この発明は、このような問題を解消し、車両の進行方向に対する左右両側の画像を1つの撮像素子全域を使って取得して車両の進行方向に対する左右両側の情報を精度良く得ることができるフロントモニタカメラ装置及びそれを使用した車両左右両側確認装置を提供することを目的とするものである。   The present invention solves such a problem and obtains right and left side information with respect to the vehicle traveling direction with high accuracy by acquiring images on both the left and right sides with respect to the traveling direction of the vehicle using one entire imaging device. It is an object of the present invention to provide a monitor camera device and a vehicle left and right side confirmation device using the monitor camera device.

この発明のフロントモニタカメラ装置は、第1のレンズと第2のレンズと導光手段と領域分割フィルタ及び撮像素子を有し、前記第1のレンズはカメラ本体の一方の側面側からの光を入射し、前記第2のレンズはカメラ本体の前記第1のレンズとは反対側の側面側からの、前記第1のレンズの光軸と同一仮想平面上で略平行な光軸を有する光を入射し、前記導光手段は、偏向・透過手段を有し、前記第1のレンズを通った光を前記第1のレンズの光軸に対して90度偏向させ、90度偏向された前記第1のレンズからの光のうちP偏光成分の光を前記偏向・透過手段によって透過させて前記領域分割フィルタに導き、前記第2のレンズを通った光のうち偏光成分の光を前記偏向・透過手段によって前記第1のレンズの光軸に対して90度偏向させ、前記第2のレンズからのS偏光成分の光を前記第1のレンズからのP偏光成分の光と同一の光路に導光させて前記領域分割フィルタに導き、前記領域分割フィルタは、S偏光成分の光のみを透過する領域とP偏光成分の光のみを透過する領域を交互に少なくとも3領域に分割して有し、前記導光手段からの光をS偏光成分とP偏光成分に分離し、前記撮像素子は、前記領域分割フィルタで分離したS偏光成分とP偏光成分の光を受光してS偏光成分とP偏光成分の画像を検知してカメラ本体の両側面側の画像を形成することを特徴とする。 The front monitor camera device according to the present invention includes a first lens, a second lens, a light guide, a region dividing filter, and an image pickup device, and the first lens receives light from one side of the camera body. Incident, and the second lens emits light having an optical axis substantially parallel to the optical axis of the first lens from the side surface opposite to the first lens of the camera body. incident, said light guide means has a deflecting-transmitting means, the light passing through the first lens is deflected 90 degrees to the optical axis of said first lens, said second deflected 90 degrees P-polarized light component of the light from one lens is transmitted by the deflecting / transmitting means and guided to the area dividing filter, and S- polarized light component of the light passing through the second lens is deflected / reflected. A 90 degree deviation from the optical axis of the first lens by the transmitting means. Is directed, said light of S-polarized light component is guided to the same optical path as the P-polarized light component from the first lens from the second lens guided to the region dividing filter, the region dividing filter, A region that transmits only S-polarized component light and a region that transmits only P-polarized component light are alternately divided into at least three regions, and the light from the light guiding means is divided into S-polarized component and P-polarized component. The imaging device receives the light of the S-polarized component and the P-polarized component separated by the region dividing filter, detects the images of the S-polarized component and the P-polarized component, and displays the images on both sides of the camera body. It is characterized by forming.

前記導光手段は、反射ミラーと、前記偏向・透過手段としての偏光ビームスプリッタを有し、前記反射ミラーは前記第1のレンズからの光を光軸に対して90度偏向させ、前記偏光ビームスプリッタは、前記反射ミラーからの光のうちP偏光成分の光を透過させ、前記第2のレンズを通った光のうち偏光成分の光を90度偏向させることを特徴とする。 The light guide unit includes a reflection mirror and a polarization beam splitter as the deflection / transmission unit , and the reflection mirror deflects light from the first lens by 90 degrees with respect to an optical axis, and the polarization beam The splitter transmits the P- polarized light component of the light from the reflection mirror and deflects the S- polarized light component of the light passing through the second lens by 90 degrees .

また、前記導光手段の反射ミラーと偏光ビームスプリッタを一体化したプリズム構成としたことを特徴とする。   In addition, a prism configuration in which the reflection mirror of the light guide means and the polarization beam splitter are integrated is provided.

さらに、前記領域分割フィルタの各偏光子領域は、透明基板上に屈折率が異なる複数の透明材料を積層した多層構造体からなり、各層毎に一方向に繰り返される1次元周期的な凹凸形状を有することを特徴とする。   Further, each polarizer region of the region dividing filter is formed of a multilayer structure in which a plurality of transparent materials having different refractive indexes are laminated on a transparent substrate, and has a one-dimensional periodic uneven shape that is repeated in one direction for each layer. It is characterized by having.

また、前記第1のレンズと前記導光手段の間に1/2波長板を有することが望ましい。   In addition, it is desirable to have a half-wave plate between the first lens and the light guide means.

この発明の車両左右両側確認装置は、前記フロントモニタカメラ装置と画像処理装置及びモニター装置を有し、前記フロントモニタカメラ装置は、車両の前端部中央に、前記第1のレンズ2と前記第2のレンズが路面から同じ高さになるように装備され、車両の進行方向に対して左右の情報を示す画像を撮影し、前記画像処理装置は、前記フロントモニタカメラ装置で撮影した画像を処理し、前記モニター装置は、前記画像処理装置で処理された車両の進行方向に対して左右の情報を示す画像を表示することを特徴とする。   The vehicle left and right side confirmation device of the present invention includes the front monitor camera device, an image processing device, and a monitor device. The front monitor camera device has the first lens 2 and the second lens at the center of the front end of the vehicle. The lens is mounted so as to be at the same height from the road surface, and an image showing left and right information with respect to the traveling direction of the vehicle is taken, and the image processing device processes the image taken by the front monitor camera device. The monitor device displays an image indicating left and right information with respect to the traveling direction of the vehicle processed by the image processing device.

この発明のフロントモニタカメラ装置は、1つの撮像素子でカメラ本体の両側面側の情報を表す画像を撮像することによりフロントモニタカメラ装置の構造を簡略化でき、フロントモニタカメラ装置の小型化と低コスト化を図ることができる。   The front monitor camera device according to the present invention can simplify the structure of the front monitor camera device by capturing images representing information on both sides of the camera body with one image sensor, thereby reducing the size and the size of the front monitor camera device. Cost can be reduced.

また、領域分割フィルタにS偏光成分を透過する偏光子領域とP偏光成分の光を透過する偏光子領域を交互に複数有することにより、撮像範囲として撮像素子全体を利用することができ、広い視野を確保することができる。   In addition, by having a plurality of polarizer regions alternately transmitting S-polarized light components and polarizer regions transmitting P-polarized light components in the region dividing filter, the entire image sensor can be used as an imaging range, and a wide field of view. Can be secured.

さらに、導光手段を反射ミラーと偏光ビームスプリッタで構成し、反射ミラーと偏光ビームスプリッタを一体化したプリズム構成とすることにより、回転やシフトしても光路のズレがキャンセルされ、低バスト性の高い構成を実現することができる。   Furthermore, the light guiding means is composed of a reflecting mirror and a polarizing beam splitter, and by adopting a prism structure in which the reflecting mirror and the polarizing beam splitter are integrated, the deviation of the optical path is canceled even if it is rotated or shifted, and the low bust property is achieved. A high configuration can be realized.

また、第1のレンズと導光手段の間に1/2波長板を設けることにより、第1のレンズ2に入射したP偏光成分を除去して路面からのP偏光成分が幻惑となることを抑制し良質な画像を得ることができる。   Further, by providing a half-wave plate between the first lens and the light guide means, the P-polarized component incident on the first lens 2 is removed, and the P-polarized component from the road surface becomes dazzling. It is possible to suppress and obtain a high-quality image.

また、この発明のフロントモニタカメラ装置を車両に搭載する車両左右両側確認装置に使用することにより、車両の前端部に容易に装着して車両の進行方向に対して左右の自動車や歩行者を示す画像を得ることができ、安全性を高めることができる。   In addition, by using the front monitor camera device of the present invention in a vehicle left and right side confirmation device mounted on a vehicle, it is easily mounted on the front end portion of the vehicle and shows left and right cars and pedestrians with respect to the traveling direction of the vehicle. An image can be obtained and safety can be improved.

この発明のフロントモニタカメラ装置の構成図である。It is a block diagram of the front monitor camera apparatus of this invention. 車両に搭載した車両左右両側確認装置の構成図である。It is a lineblock diagram of the vehicles right-and-left both sides confirmation device carried in vehicles. フロントモニタカメラ装置の撮影領域を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the imaging | photography area | region of a front monitor camera apparatus. 偏向ビームスプリッタの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a deflection | deviation beam splitter. フォトニック結晶からなる偏光子領域の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the polarizer area | region which consists of a photonic crystal. 車両左右両側確認装置のモニター装置の表示図である。It is a display figure of the monitor apparatus of the vehicle right-and-left both sides confirmation apparatus. 第2のフロントモニタカメラ装置の構成図である。It is a block diagram of the 2nd front monitor camera apparatus. 第3のフロントモニタカメラ装置の構成図である。It is a block diagram of the 3rd front monitor camera apparatus. 従来のフロントモニタカメラ装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional front monitor camera apparatus. 従来の第2のフロントモニタカメラ装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional 2nd front monitor camera apparatus. 従来の第3のフロントモニタカメラ装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional 3rd front monitor camera apparatus.

図1は、この発明のフロントモニタカメラ装置の構成図である。図に示すように、フロントモニタカメラ装置1は、第1のレンズ群(以下、第1のレンズという)2と第2のレンズ群(以下、第2のレンズという)3と反射ミラー4と偏向ビームスプリッタ5と領域分割フィルタ6及び撮像素子7を有する。   FIG. 1 is a block diagram of a front monitor camera device of the present invention. As shown in the figure, the front monitor camera device 1 includes a first lens group (hereinafter referred to as a first lens) 2, a second lens group (hereinafter referred to as a second lens) 3, a reflection mirror 4, and a deflection. A beam splitter 5, a region dividing filter 6, and an image sensor 7 are included.

第1のレンズ2はカメラ本体8の一方の側面側からの光を入射する。第2のレンズ3は第1のレンズ2とは反対側のカメラ本体8の側面側からの光を入射する。反射ミラー4は第1のレンズ2の光軸に対して光路を90度偏向させる反射面4aを有するプリズムからなり、第1のレンズ2を通った光を90度偏させる。偏光ビームスプリッタ5は反射ミラー4の反射面4aと所定距離だけ隔てて平行に配置され、S偏光成分の光を反射し、P偏光成分の光を透過する偏光ビームスプリッタ面5aを有する直角プリズムからなり、反射ミラー4で反射した第1のレンズ2からの光のS偏光成分の光のみを偏光ビームスプリッタ面5aを透過する。第2のレンズ3は偏光ビームスプリッタ5の前面に設けられ、第2のレンズ3を通った光のうちP偏光成分の光のみが偏光ビームスプリッタ5の偏光ビームスプリッタ面5aで反射して90度偏向させる。領域分割フィルタ6はS偏光成分とP偏光成分の光のみをそれぞれ透過する2つの偏光子領域を有し、偏光ビームスプリッタ5の偏光ビームスプリッタ面5aで反射したS偏光成分の光と偏光ビームスプリッタ面5aを透過したP偏光成分の光を入射してS偏光成分の光とP偏光成分の光を分離する。撮像素子7は領域分割フィルタ6で分離したS偏光成分の光とP偏光成分の光を入射して画像信号を出力する。 The first lens 2 receives light from one side surface of the camera body 8. The second lens 3 receives light from the side surface of the camera body 8 opposite to the first lens 2. Reflecting mirror 4 comprises a prism having a reflecting surface 4a for deflecting the optical path 90 degrees to the optical axis of the first lens 2, the light causes a 90 Dohen direction passing through the first lens 2. The polarization beam splitter 5 is arranged in parallel with a predetermined distance from the reflection surface 4a of the reflection mirror 4, and reflects the S-polarized component light and transmits the P-polarized component light from a right-angle prism having a polarization beam splitter surface 5a. Thus, only the S-polarized light component of the light from the first lens 2 reflected by the reflection mirror 4 is transmitted through the polarization beam splitter surface 5a. The second lens 3 is provided on the front surface of the polarization beam splitter 5, and only the P-polarized light component of the light passing through the second lens 3 is reflected by the polarization beam splitter surface 5 a of the polarization beam splitter 5 to be 90 degrees. To deflect . The region dividing filter 6 has two polarizer regions that transmit only the S-polarized component light and the P-polarized component light, respectively, and the S-polarized component light reflected by the polarizing beam splitter surface 5a of the polarizing beam splitter 5 and the polarized beam splitter. The P-polarized component light transmitted through the surface 5a is incident to separate the S-polarized component light and the P-polarized component light. The image sensor 7 receives the S-polarized component light and the P-polarized component light separated by the region dividing filter 6 and outputs an image signal.

フロントモニタカメラ装置1は、図2に示すように、自動車等の車両9に搭載された車両左右両側確認装置10に使用する。車両左右両側確認装置10は車両9の進行方向に対して左右の情報の画像を撮影し、撮影した画像から進行方向に対して左右両側の自動車や歩行者等を認識して確認するものであり、フロントモニタカメラ装置1と画像処理装置11及びモニター装置12を有する。フロントモニタカメラ装置1は車両9の前端中央であってバンパーの下方に装備され、図3に示すように、車両9の進行方向に対して左右の情報を示す画像を撮影する。このフロントモニタカメラ装置1を車両9に装着するとき、第1のレンズ2と第2のレンズ3は路面から同じ高さになるようにすると良い。画像処理装置11はフロントモニタカメラ装置1で撮影した画像を処理する。モニター装置12は車両の運転席に近い計器盤等に設置され、画像処理装置11で処理した画像を表示する。   As shown in FIG. 2, the front monitor camera device 1 is used for a vehicle left and right side confirmation device 10 mounted on a vehicle 9 such as an automobile. The vehicle left / right both-side confirmation device 10 captures images of left and right information with respect to the traveling direction of the vehicle 9, and recognizes and confirms cars and pedestrians on both the left and right sides with respect to the traveling direction. A front monitor camera device 1, an image processing device 11, and a monitor device 12. The front monitor camera device 1 is installed at the center of the front end of the vehicle 9 and below the bumper, and as shown in FIG. When the front monitor camera device 1 is mounted on the vehicle 9, it is preferable that the first lens 2 and the second lens 3 have the same height from the road surface. The image processing device 11 processes an image photographed by the front monitor camera device 1. The monitor device 12 is installed on an instrument panel or the like near the driver's seat of the vehicle, and displays an image processed by the image processing device 11.

このフロントモニタカメラ装置1の各構成要素について説明する。フロントモニタカメラ装置1の反射ミラー4と偏光ビームスプリッタ5は、反射ミラー4の反射面4aと偏光ビームスプリッタ5の偏光ビームスプリッタ面5aを対向させて一体化したプリズム構成をしており、このように一体構成することによりプリズムが回転やシフトしても光路のズレがキャンセルされるロバスト性の高い構成を実現している。   Each component of the front monitor camera device 1 will be described. The reflection mirror 4 and the polarization beam splitter 5 of the front monitor camera device 1 have a prism configuration in which the reflection surface 4a of the reflection mirror 4 and the polarization beam splitter surface 5a of the polarization beam splitter 5 are opposed to each other. By constructing in a single unit, a highly robust configuration is realized in which the deviation of the optical path is canceled even if the prism rotates or shifts.

領域分割フィルタ6は、図4の斜視図に示すように、第1のレンズ2からの偏光成分の光のみを透過する偏光子領域6aと第2のレンズ3からの偏光成分の光のみを透過する偏光子領域6bを有し、平行な短冊形状をした偏光子領域6aと偏光子領域6bが交互に複数、少なくとも3列配列している。 As shown in the perspective view of FIG. 4, the region dividing filter 6 is configured to transmit only the P- polarized component light from the first lens 2 and only the S- polarized component light from the second lens 3. A plurality of polarizer regions 6a and polarizer regions 6b having a parallel strip shape are alternately arranged in at least three rows.

この領域分割フィルタ6の偏光子領域6aと偏光子領域6bは、例えばフォトニック結晶からなる偏光子からなり、領域分割フィルタ6の偏光子領域6aと偏光子領域6bは、図5(a)に示すように、周期的な溝列を形成した透明基板61上に、透明で高屈折率の媒質層62と低屈折率の媒質層63とを界面の形状を保存しながら交互に積層して形成されている。この高屈折率の媒質層62と低屈折率の媒質層63の各層は、透明基板61の溝列と直交するX方向に周期性を持つが、溝列と平行なY方向には一様であっても良いし、X方向より大きい長さの周期的または非周期的な構造を有していても良い。このような微細な周期構造(フォトニック結晶)は自己クローニング技術と呼ばれる方式を用いることにより、再現性良く且つ高い均一性で作製することができる。   The polarizer region 6a and the polarizer region 6b of the region dividing filter 6 are made of a polarizer made of, for example, a photonic crystal, and the polarizer region 6a and the polarizer region 6b of the region dividing filter 6 are shown in FIG. As shown, a transparent high-refractive index medium layer 62 and a low-refractive index medium layer 63 are alternately stacked on a transparent substrate 61 having periodic groove rows while preserving the shape of the interface. Has been. Each of the high refractive index medium layer 62 and the low refractive index medium layer 63 has periodicity in the X direction orthogonal to the groove rows of the transparent substrate 61, but is uniform in the Y direction parallel to the groove rows. There may be a periodic or aperiodic structure having a length larger than the X direction. Such a fine periodic structure (photonic crystal) can be produced with high reproducibility and high uniformity by using a method called a self-cloning technique.

このフォトニック結晶からなる偏光子領域6aと偏光子領域6bは、図4に示すように、光軸13a,13bと平行なZ軸と、Z軸と直交するXY軸を有する直交座標系において、XY面に平行な1つの基板61の上に2種以上の透明材料をZ軸方向に交互に積層した多層構造体、例えばTaとSiOの交互多層膜からなり、偏光子領域6aと偏光子領域6bは各膜が凹凸形状を有しており、この凹凸形状はXY面内の一つの方向に周期的に繰り返されて形成されている。そして偏光子領域6aは、図5(b)に示すように、溝の方向がY軸方向に対して平行であり、偏光子領域6bは溝の方向がX軸方向に対して平行であり、偏光子領域6aと偏光子領域6bで溝の方向が90度異なって形成されている。すなわちXY面に入射される光から、偏光子領域6aと偏光子領域6bによって偏光方向が異なる偏光成分を透過させるとともに、偏光子領域6aと偏光子領域6bでそれぞれ等量の無偏光成分を透過させるようになっている。なお、領域分割フィルタ6に2種類の凹凸形状の溝を設けたが、凹凸形状の溝方向は複数種類でも良い。このように偏光子領域6a,6bをフォトニック結晶で形成することにより、紫外線劣化などに優れて長期間安定して使用することができる。 As shown in FIG. 4, the polarizer region 6 a and the polarizer region 6 b made of the photonic crystal are in an orthogonal coordinate system having a Z axis parallel to the optical axes 13 a and 13 b and an XY axis orthogonal to the Z axis. A multilayer structure in which two or more kinds of transparent materials are alternately laminated in the Z-axis direction on one substrate 61 parallel to the XY plane, for example, an alternating multilayer film of Ta 2 O 5 and SiO 2 , and a polarizer region 6a In the polarizer region 6b, each film has a concavo-convex shape, and this concavo-convex shape is periodically repeated in one direction in the XY plane. As shown in FIG. 5B, the polarizer region 6a has a groove direction parallel to the Y-axis direction, and the polarizer region 6b has a groove direction parallel to the X-axis direction. The directions of the grooves are different by 90 degrees between the polarizer region 6a and the polarizer region 6b. That is, the light incident on the XY plane is transmitted with polarized components having different polarization directions by the polarizer region 6a and the polarizer region 6b, and an equal amount of unpolarized component is transmitted by the polarizer region 6a and the polarizer region 6b. It is supposed to let you. Note that, although two types of concave and convex grooves are provided in the region dividing filter 6, a plurality of types of concave and convex grooves may be used. Thus, by forming the polarizer regions 6a and 6b with a photonic crystal, the polarizer regions 6a and 6b can be used stably for a long period of time with excellent ultraviolet deterioration.

この領域分割フィルタ6の偏光子領域6aと偏光子領域6bの開口面積や透過軸は、はじめに透明基板61に加工する溝パターンの大きさや方向で自由に設計することができる。パターン形成は、電子ビームリソグラフィ、フォトリソグラフィ、干渉露光法、ナノプリンティングなど様々な方法で行うことができる。いずれの場合でも、微小領域ごとに溝の方向を高精度に定めることができる。そのため、透過軸の異なる微小偏光子を組み合わせた偏光子領域と、更にそれを複数並べた偏光子を形成することが可能となる。また、凹凸パターンを持つ特定の領域のみが偏光子の動作をするため、その周辺の領域を平坦あるいは、面内で等方的な凹凸パターンにしておけば偏波依存性のない媒質として光は透過する。したがって、特定の領域にのみ偏光子を作りこむことができる。   The opening area and transmission axis of the polarizer region 6a and the polarizer region 6b of the region dividing filter 6 can be freely designed according to the size and direction of the groove pattern to be processed on the transparent substrate 61 first. Pattern formation can be performed by various methods such as electron beam lithography, photolithography, interference exposure, and nanoprinting. In any case, the direction of the groove can be determined with high accuracy for each minute region. Therefore, it is possible to form a polarizer region in which micropolarizers having different transmission axes are combined, and a polarizer in which a plurality of polarizer regions are arranged. In addition, since only a specific region having a concavo-convex pattern operates as a polarizer, if the peripheral region is flat or isotropic concavo-convex pattern in the plane, light can be used as a medium having no polarization dependency. To Penetrate. Therefore, a polarizer can be formed only in a specific region.

また、領域分割フィルタ6は撮像素子7と近接配置されている。より望ましくはダイ実装された撮像素子7にフィルタ構造面が撮像素子面側に向いて接着などにより取り付けられるのがよい。一般にレンズからの光は収束系の有限光で撮像素子に向かうため、領域分割フィルタ6と撮像素子7の間隔が開くと領域分割フィルタ6の境界付近の光が各々の領域に対してクロストークノイズとなってしまう。そこで前記のとおり近接配置させることにより、このようなクロストークが生じなく安定性を高めることができる。また、撮像素子7は一般に長方形の撮像領域を有する。その方向は任意であるが、望ましくは、撮像素子7はその撮像領域の長手方向が路面と平行な左右方向に配置すると視差範囲が広く確保できる。   Further, the area division filter 6 is disposed in proximity to the image sensor 7. More preferably, the filter structure surface is attached to the image pickup device 7 mounted on the die by bonding or the like with the filter structure surface facing the image pickup device surface side. In general, the light from the lens is directed to the image sensor by a finite light of a converging system. Therefore, if the distance between the area division filter 6 and the image sensor 7 is increased, the light near the boundary of the area division filter 6 is crosstalk noise with respect to each area. End up. Therefore, by arranging them close as described above, such crosstalk does not occur and stability can be improved. The image sensor 7 has a generally rectangular image area. Although the direction is arbitrary, desirably, the imaging device 7 can ensure a wide parallax range when the longitudinal direction of the imaging region is arranged in the left-right direction parallel to the road surface.

次に、前記のように構成したフロントモニタカメラ装置1を有する車両左右両側確認装置10で、図3に示すように、交差点で車両9の左右両側の情報の画像を撮影して自動車や歩行者等を認識して確認するときの処理を説明する。   Next, as shown in FIG. 3, the vehicle left and right side confirmation device 10 having the front monitor camera device 1 configured as described above captures images of information on the left and right sides of the vehicle 9 at an intersection, thereby driving a car or a pedestrian. A process for recognizing and confirming the above will be described.

フロントモニタカメラ装置1で左右両側の撮影を開始すると、第1のレンズ2を透過した光は反射ミラー4の反射ミラー面4aと偏光ビームスプリッタ5の偏光ビームスプリッタ面5aから領域分割フィルタ6の偏光子領域6aを介して偏光成分の光だけが撮像素子7に受光される。また、第2のレンズ3を透過した光は偏光ビームスプリッタ5の偏光ビームスプリッタ面5aと領域分割フィルタ6の偏光子領域6bを介して偏光成分の光だけが撮像素子7で受光される。この撮像素子7で領域分割フィルタ6の偏光子領域6aを通った偏光成分の光と偏光子領域6bを通った偏光成分の光を受光するとき、偏光子領域6aと偏光子領域6bを平行な短冊形状にして交互に複数配列することにより、撮像範囲として撮像素子7の全体を利用することができ、広い視野を確保することができる。 When the front monitor camera device 1 starts photographing on both the left and right sides, the light transmitted through the first lens 2 is polarized by the region dividing filter 6 from the reflecting mirror surface 4a of the reflecting mirror 4 and the polarizing beam splitter surface 5a of the polarizing beam splitter 5. Only the P- polarized light component is received by the image sensor 7 through the child region 6a. Further, only the light of the S polarization component is received by the image sensor 7 through the polarization beam splitter surface 5 a of the polarization beam splitter 5 and the polarizer region 6 b of the region division filter 6. When the image sensor 7 receives the P- polarized component light that has passed through the polarizer region 6a of the region dividing filter 6 and the S- polarized component light that has passed through the polarizer region 6b, By arranging a plurality of alternating strips in parallel strips, the entire imaging device 7 can be used as an imaging range, and a wide field of view can be secured.

このフロントモニタカメラ装置1で撮影された車両9の進行方向に対して左右の情報の画像は画像処理装置で処理されてモニター装置12に送られ、図6の表示画面図に示すように、モニター装置12に左側の画像14aと右側の画像14bとして表示される。車両9の運転者はモニター装置12に表示された左側の画像14aと右側の画像14bを認識することにより、交差点における左右から自動車や歩行者が接近するかを確認することができ、安全性を向上することができる。   An image of information on the left and right with respect to the traveling direction of the vehicle 9 photographed by the front monitor camera device 1 is processed by the image processing device and sent to the monitor device 12, and as shown in the display screen diagram of FIG. It is displayed on the device 12 as a left image 14a and a right image 14b. By recognizing the left image 14a and the right image 14b displayed on the monitor device 12, the driver of the vehicle 9 can confirm whether a car or a pedestrian approaches from the left and right at the intersection. Can be improved.

前記説明では、領域分割フィルタ6に平行な短冊形状をした偏光子領域6aと偏光子領域6bが交互に複数列配列し場合について説明したが、偏光子領域6aと偏光子領域6bを1画素単位に交互に分割して形成しても良い。   In the above description, the case where the strip-shaped polarizer regions 6a and the polarizer regions 6b that are parallel to the region dividing filter 6 are alternately arranged in a plurality of rows has been described, but the polarizer regions 6a and the polarizer regions 6b are arranged in units of one pixel. Alternatively, they may be formed alternately.

また、前記説明では領域分割フィルタ6に入射するS偏光成分とP偏光成分を偏光ビームスプリッタ5で分離する場合について示したが、図7に示すように、第1のレンズ2の前部または後部に偏光用の偏光子15aを設け、第2のレンズ3の前部または後部に偏光用の偏光子15bを設け、偏光ビームスプリッタ5の代わりにS偏光成分を反射し、P偏光成分を透過する面を有するプリズム16を使用しても良い。 In the above description, the case where the S-polarized component and the P-polarized component incident on the region dividing filter 6 are separated by the polarizing beam splitter 5 is shown. However, as shown in FIG. Is provided with a P- polarization polarizer 15a, an S- polarization polarizer 15b is provided at the front or rear of the second lens 3, reflects the S-polarization component instead of the polarization beam splitter 5, and converts the P-polarization component. a prism 16 having a surface you transmittance may be used.

さらに、図8に示すように、第1のレンズ2と反射ミラー4の間に1/2波長板17を配置しても良い。第1のレンズ2と第2のレンズ3は同一の偏光方向の光を検出するが、第1のレンズ2の後段に1/2波長板17を設け、第1のレンズ2に入射したP偏光成分を除去することにより、路面からのP偏光成分が幻惑となることを抑制して、左側の画像14aと右側の画像14bのいずれでも幻惑を生じない画像を表示することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 8, a half-wave plate 17 may be disposed between the first lens 2 and the reflection mirror 4. The first lens 2 and the second lens 3 detect light having the same polarization direction, but a half-wave plate 17 is provided at the subsequent stage of the first lens 2, and P-polarized light incident on the first lens 2. By removing the components, it is possible to suppress the P-polarized component from the road surface from becoming illusion, and display an image that does not cause illusion in either the left image 14a or the right image 14b.

また、前記説明では領域分割フィルタ6はフォトニック結晶を利用して構成した場合について説明したが、ワイヤグリッド型の偏光子を利用しても良い。ワイヤグリッド型の偏光子とは、細い金属ワイヤーを周期的に配列することにより形成された偏光子であり、従来、電磁波のミリ波領域において多く用いられてきた偏光子である。ワイヤグリッド型偏光子の構造は、入力光の波長に比べて十分細い金属細線が波長に比べて十分に短い間隔で並んだ構造を有する。このような構造に光を入射した場合、金属細線に平行な偏光は反射され、それに直交する偏光は透過されることはすでに知られている。金属細線の方向については、1枚の基板内において領域ごとに独立に変化させて作製することができるため、ワイヤグリッド偏光子の特性を領域毎に変えることができる。これを利用すれば、領域毎に透過軸の方向を変化させた構造とすることができる。   In the above description, the region division filter 6 is configured using a photonic crystal. However, a wire grid polarizer may be used. A wire grid type polarizer is a polarizer formed by periodically arranging thin metal wires, and has been conventionally used in the millimeter wave region of electromagnetic waves. The structure of the wire grid polarizer has a structure in which fine metal wires that are sufficiently thin compared to the wavelength of the input light are arranged at intervals that are sufficiently short compared to the wavelength. It is already known that when light is incident on such a structure, polarized light parallel to the metal thin wire is reflected and polarized light orthogonal thereto is transmitted. With respect to the direction of the fine metal wire, since it can be produced by changing each region independently in one substrate, the characteristics of the wire grid polarizer can be changed for each region. If this is utilized, it can be set as the structure which changed the direction of the transmission axis for every area | region.

ワイヤグリッドの作製方法としては、基板上に金属膜を形成し、リソグラフィによりパターニングを行うことで、細線状の金属を残すことができる。他の作製方法としては、リソグラフィにより基板に溝を形成し、この溝の方向とは直角で基板の法線から傾いた方向(基板面に斜めの方向)から真空蒸着により金属を成膜することで作製することができる。真空蒸着では蒸着源から飛来する粒子はその途中で他の分子もしくは原子にほとんど衝突することはなく、粒子は蒸着源から基板にむかって直線的に進むため、溝を構成する凸部にのみ成膜される一方、溝の底部(凹部)では、凸部に遮蔽されほとんど成膜されない。したがって、成膜量を制御することで、基板上に形成された溝の凸部にのみ金属膜を成膜することができ、金属細線を作製することができる。なお、ワイヤグリッド型の偏光子に用いられるワイヤー金属としては、アルミニウムもしくは銀が望ましいが、例えばタングステンなど、そのほかの金属であっても同様の現象を実現できる。また、リソグラフィとしては、光リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ又はX線リソグラフィなどが挙げられるが、可視光での動作を想定すると細線の間隔が100nm程度になるため、電子ビームリソグラフィもしくはX線リソグラフィがより望ましい。また、金属の成膜では真空蒸着が望ましいが、主として基板に入射する粒子の方向性が重要であるので、高真空度の雰囲気におけるスパッタリング、もしくはコリメーターを用いたコリメーションスパッタでも可能である。このワイヤグリッド型の偏光子もフォトニック結晶による偏光子と同様に半導体プロセスであるため領域分割された2領域間の境界線などが精度よく作製することが可能である。   As a method for manufacturing the wire grid, a thin metal can be left by forming a metal film on a substrate and performing patterning by lithography. As another manufacturing method, a groove is formed on the substrate by lithography, and a metal is deposited by vacuum deposition from a direction perpendicular to the direction of the groove and inclined from the normal line of the substrate (a direction oblique to the substrate surface). Can be produced. In vacuum deposition, particles flying from the deposition source hardly collide with other molecules or atoms in the middle of the deposition, and the particles travel linearly from the deposition source to the substrate. On the other hand, at the bottom part (concave part) of the groove, the film is shielded by the convex part and hardly formed. Therefore, by controlling the amount of film formation, a metal film can be formed only on the convex portion of the groove formed on the substrate, and a thin metal wire can be produced. The wire metal used in the wire grid polarizer is preferably aluminum or silver, but the same phenomenon can be realized even with other metals such as tungsten. In addition, as lithography, optical lithography, electron beam lithography, X-ray lithography, and the like can be given. However, when an operation with visible light is assumed, the interval between thin lines is about 100 nm, and thus electron beam lithography or X-ray lithography is more preferable. . Also, vacuum deposition is desirable for metal film formation. However, since the directionality of particles incident on the substrate is important, sputtering in a high vacuum atmosphere or collimation sputtering using a collimator is also possible. Since this wire grid type polarizer is a semiconductor process as well as a photonic crystal polarizer, it is possible to accurately produce a boundary line between two divided regions.

1;フロントモニタカメラ装置、2;第1のレンズ、3;第2のレンズ、
4;反射ミラー、5;偏向ビームスプリッタ、6;領域分割フィルタ、
7;撮像素子、8;カメラ本体、9;車両、10;車両左右両側確認装置、
11;画像処理装置、12;モニター装置、14;画像、15;偏光子、
16;プリズム、17;1/2波長板。
1; front monitor camera device; 2; first lens; 3; second lens;
4; reflecting mirror, 5; deflecting beam splitter, 6; area dividing filter,
7; Image sensor, 8; Camera body, 9; Vehicle, 10;
11; Image processing device, 12; Monitor device, 14; Image, 15; Polarizer,
16; Prism, 17; 1/2 wavelength plate.

特開2000−071894号公報JP 2000-071894 A 特開2007−015662号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-015662 特許第4238428号公報Japanese Patent No. 4238428

Claims (6)

第1のレンズと第2のレンズと導光手段と領域分割フィルタ及び撮像素子を有するフロントモニタカメラ装置であって、
前記第1のレンズはカメラ本体の一方の側面側からの光を入射し、
前記第2のレンズはカメラ本体の前記第1のレンズとは反対側の側面側からの、前記第1のレンズの光軸と同一仮想平面上で略平行な光軸を有する光を入射し、
前記導光手段は、偏向・透過手段を有し、前記第1のレンズを通った光を前記第1のレンズの光軸に対して90度偏向させ、90度偏向された前記第1のレンズからの光のうちP偏光成分の光を前記偏向・透過手段によって透過させて前記領域分割フィルタに導き、前記第2のレンズを通った光のうち偏光成分の光を前記偏向・透過手段によって前記第1のレンズの光軸に対して90度偏向させ、前記第2のレンズからのS偏光成分の光を前記第1のレンズからのP偏光成分の光と同一の光路に導光させて前記領域分割フィルタに導き、
前記領域分割フィルタは、S偏光成分の光のみを透過する領域とP偏光成分の光のみを透過する領域を交互に少なくとも3領域に分割して有し、前記導光手段からの光をS偏光成分とP偏光成分に分離し、
前記撮像素子は、前記領域分割フィルタで分離したS偏光成分とP偏光成分の光を受光してS偏光成分とP偏光成分の画像を検知してカメラ本体の両側面側の画像を形成することを特徴とするフロントモニタカメラ装置。
A front monitor camera device having a first lens, a second lens, a light guiding means, a region dividing filter, and an imaging device,
The first lens receives light from one side of the camera body,
The second lens receives light having an optical axis substantially parallel to the optical axis of the first lens from the side surface opposite to the first lens of the camera body;
The light guide means includes a deflecting / transmitting means , deflects light passing through the first lens by 90 degrees with respect to the optical axis of the first lens, and deflects the first lens by 90 degrees. The light of P polarization component is transmitted by the deflection / transmission means and guided to the area dividing filter, and the light of S polarization component out of the light passing through the second lens is transmitted by the deflection / transmission means. The light is deflected 90 degrees with respect to the optical axis of the first lens, and the S-polarized component light from the second lens is guided to the same optical path as the P-polarized component light from the first lens. Leading to the region segmentation filter;
The region dividing filter has a region that transmits only the light of the S-polarized component and a region that transmits only the light of the P-polarized component alternately divided into at least three regions, and the light from the light guiding means is S-polarized Separated into a component and a P-polarized component,
The image sensor receives the light of the S-polarized component and the P-polarized component separated by the region dividing filter, detects the images of the S-polarized component and the P-polarized component, and forms images on both sides of the camera body. A front monitor camera device.
前記導光手段は、反射ミラーと、前記偏向・透過手段としての偏光ビームスプリッタを有し、前記反射ミラーは前記第1のレンズを通った光を光軸に対して90度偏向させ、前記偏光ビームスプリッタは、前記反射ミラーからの光のうちP偏光成分の光を透過させ、前記第2のレンズを通った光のうち偏光成分の光を90度偏向させることを特徴とする請求項1記載のフロントモニタカメラ装置。 The light guide means includes a reflection mirror and a polarization beam splitter as the deflection / transmission means , and the reflection mirror deflects light passing through the first lens by 90 degrees with respect to the optical axis, The beam splitter transmits P- polarized light among the light from the reflection mirror, and deflects S- polarized light among the light passing through the second lens by 90 degrees. The described front monitor camera device. 前記導光手段の反射ミラーと偏光ビームスプリッタを一体化したプリズム構成としたことを特徴とする請求項2記載のフロントモニタカメラ装置。   3. The front monitor camera device according to claim 2, wherein a prism configuration in which a reflection mirror of the light guide means and a polarization beam splitter are integrated. 前記領域分割フィルタの各偏光子領域は、透明基板上に屈折率が異なる複数の透明材料を積層した多層構造体からなり、各層毎に一方向に繰り返される1次元周期的な凹凸形状を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のフロントモニタカメラ装置。   Each polarizer region of the region dividing filter is formed of a multilayer structure in which a plurality of transparent materials having different refractive indexes are laminated on a transparent substrate, and has a one-dimensional periodic uneven shape that is repeated in one direction for each layer. The front monitor camera device according to any one of claims 1 to 3. 前記第1のレンズと前記導光手段の間に1/2波長板を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のフロントモニタカメラ装置。   5. The front monitor camera device according to claim 1, further comprising a half-wave plate between the first lens and the light guide unit. 請求項1乃至5のいずれかに記載のフロントモニタカメラ装置と画像処理装置及びモニター装置を有し、車両に搭載される車両左右両側確認装置であって、
前記フロントモニタカメラ装置は、車両の前端中央に、前記第1のレンズ2と前記第2のレンズが路面から同じ高さになるように装備され、車両の進行方向に対して左右の情報を示す画像を撮影し、
前記画像処理装置は、前記フロントモニタカメラ装置で撮影した画像を処理し、
前記モニター装置は、前記画像処理装置で処理された車両の進行方向に対して左右の情報を示す画像を表示することを特徴とする車両左右両側確認装置。
A vehicle left and right side confirmation device that includes the front monitor camera device, the image processing device, and the monitor device according to any one of claims 1 to 5,
The front monitor camera device is equipped at the center of the front end of the vehicle so that the first lens 2 and the second lens are at the same height from the road surface, and shows left and right information with respect to the traveling direction of the vehicle. Take a picture,
The image processing device processes an image captured by the front monitor camera device,
The vehicle left and right side confirmation device, wherein the monitor device displays an image indicating left and right information with respect to a traveling direction of the vehicle processed by the image processing device.
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