JP6578167B2

JP6578167B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP6578167B2
Application number: JP2015179231A
Authority: JP
Inventors: 高砂　一弥; 一弥高砂; 悠大今上
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: JP2017054056A

Description

本発明は、撮像装置など（例えば、車両に備えられるための撮像装置など）に関する。

例えば、車両のドアミラーの近傍にカメラを設置し、このカメラによって撮影された車両斜め後方の撮影画像を運転席前方に配置されたモニタに表示させる車両周辺を確認するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１が開示するシステムによれば、運転手は視線を大きく動かすことなく、運転席前方に配置されたモニタに表示された撮影画像で車両斜め後方の状況を把握することができ、走行中の運転を支援することができる。

特表２００６−５１９４２７号公報

しかしながら、特許文献１が開示するシステムでは、車両を駐車しようとするときに車両下方の駐車区画ラインを把握したい場合などには、サイドミラー近傍に設置されたカメラの死角にもなることから、モニタ上で車両下方の状況を把握することは困難である。

例えば、車両において、車両上方から見下ろしたような画像を撮像するカメラを更に備えることも考えられるが、カメラに含まれるセンサー等のコストが増大し、また複数のカメラの制御の複雑さも更に発生すると考えられる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、低コスト、かつ、簡易な構成により、異なる方向を切り替えて撮影することができる撮像装置等（例えば、車両に備えられる撮像装置や、この撮像装置を備える車両など）を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る撮像装置は、
撮像素子と、
第１光軸を有する第１光学系と、
前記第１光軸とは異なる方向に延びた第２光軸を有する第２光学系と、
前記第１光学系を通過した第１光線を前記撮像素子に到達させ、かつ、前記第２光学系を通過した第２光線を前記撮像素子に到達させない第１位置と、前記第２光線を前記撮像素子に到達させ、かつ、前記第１光線を前記撮像素子に到達させない第２位置と、に変位することで、前記撮像素子に結像される光線を、前記第１光線と前記第２光線とのうちのいずれかに切り替える切替部材と、
を備える。

これにより、切替部材が変位することで、異なる方向からの光線を切り替えて撮像素子に結像することができる。そのため、撮像装置は、低コスト、かつ、簡易な構成により、異なる方向を切り替えて撮影することができる。

本発明に係る撮像装置は、更に効果を奏するようにするために、以下のようにしてもよい。

例えば、
前記第１光軸に沿って延びている第１の孔と、前記第２光軸に沿って延びている第２の孔と、前記第１の孔及び前記第２の孔に繋がり、前記撮像素子の受光部が向いた空間と、を備える筐体をさらに備え、
前記第１光学系は、前記第１の孔に配置されており、
前記第２光学系は、前記第２の孔に配置されており、
前記切替部材は、前記空間内に収容され、前記第１位置に変位したときには前記第２の孔を前記空間側から閉塞することにより前記第２光線を遮蔽し、前記第２位置に変位したときには前記第１の孔を前記空間側から閉塞することにより前記第１光線を遮蔽する、
ようにしてもよい。

これにより、切替部材は、異なる方向からの光線のうち、一方を撮像素子に結像するときには、他方を遮蔽する。そのため、他の方向からの光線の映り込みによるノイズを低減させることができる。

例えば、
前記切替部材は、前記第１位置に変位したときに前記第２光線を遮蔽するとともに前記第１光線を遮蔽せず、前記第２位置に変位したときに前記第１光線を遮蔽するとともに前記第２光線を前記撮像素子に向けて反射する、
ようにしてもよい。

これにより、異なる方向からの光線を一の撮像素子に切り替えて結像させることができる。

例えば、
前記第１光学系と前記第２光学系とは、互いに異なる画角のレンズにより構成される、
ようにしてもよい。

これにより、方向および画角の異なる被写体像を切り替えて撮像することができる。

例えば、
前記第１光学系は、標準レンズにより構成され、
前記第２光学系は、広角レンズにより構成される、
ようにしてもよい。

これにより、方向および合焦距離の異なる被写体像を切り替えて撮像することができる。

上記の目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る車両は、上記の本発明の第１の観点に係る撮像装置を備える。

これにより、異なる方向の車両周辺画像を取得することができる。

本発明によれば、低コスト、かつ、簡易な構成により、異なる方向を切り替えて撮影することができる撮像装置等（例えば、車両に備えられる撮像装置や、この撮像装置を備える車両など）を提供することができる。

本実施の形態に係る車両周辺画像表示システムのブロック図である。本実施の形態に係る撮像装置を車両に装着したときの例を示す図である。撮像装置の斜視図である。撮像装置の背面図である。。図４に示す撮像装置のＡ−Ａ断面図である。（Ａ）は切替部材が第１位置にある状態を示し、（Ｂ）は切替部材が第２位置にある状態を示す。第１レンズ部および第２レンズ部の画角を示す図である。（Ａ）は第１レンズ部の画角を示し、（Ｂ）は第２レンズ部の画角を示す。撮像切替処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る車両周辺画像表示システム１について説明する。車両周辺画像表示システム１は、車両２の左右のドアミラー２ａ近傍にそれぞれ配置された撮像装置１００により撮像された車両周辺画像を車両２内のモニタに表示するシステムである（図１）。より詳細には、車両周辺画像表示システム１は、車両２の走行速度に応じて、モニタ２００に表示する車両周辺画像を、車両のドアミラー２ａ後方を撮像した第１車両周辺画像と、ドアミラー２ａ下方を撮像した第２車両周辺画像とのうちのいずれかに切り替える。

車両周辺画像表示システム１は、図１に示すように、撮像装置１００、モニタ２００、を含んで構成される。

撮像装置１００は、異なる２つの方向を切り替えて撮像するカメラである。撮像装置１００は、図２に示すように、車両２のドアミラー２ａが回動自在に支持されるステー２ｂの下面に装着される。その際、撮像装置１００は、その後面（背面）が車両２の後方を向くように装着される。

撮像装置１００は、図２および図３に示すように、略立方体の外観形状を有する。撮像装置１００は、筐体１１０、制御部１２０、駆動部１３０、切替部材１４０、第１レンズ部１５０、第２レンズ部１６０、撮像部１７０を備える。

筐体１１０は、合成樹脂等から形成されている。筐体１１０は、図５に示すように、前後方向（第１光線Ｌ１に沿った方向）に延びている第１の孔１１１と、上下方向（第２光線Ｌ２に沿った方向）に延びている第２の孔１１２と、第１の孔１１１及び第２の孔１１２に繋がる空間１１３と、を有する。また、筐体１１０は、その前面に、空間１１３を形成する開口１１５を備える。

制御部１２０は、筐体１１０内に収容されており（図５では不図示）、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有するマイクロコンピュータから構成される。制御部１２０は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された動作プログラムを読み出してＲＡＭ上で実行することにより、撮像装置１００の動作を制御する。制御部１２０は、例えば、車両２のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から現在の走行速度（車速）を取得し、取得した走行速度に応じて、駆動部１３０の動作を制御する。

駆動部１３０は、図３に示すように、筐体１１０の後部下方に配置され、切替部材１４０と連結されている。駆動部１３０は、例えば、モータ、ギアなどによって構成され、切替部材１４０を回転軸１４３まわりに回転させることができるように構成されている。

切替部材１４０は、図５に示すように、本体１４１、反射ミラー１４２、回転軸１４３を有する。本体１４１は、プラスチック等の合成樹脂からなり、略矩形の平板状に形成されている。本体１４１の一方の主面１４１ａには矩形形状の凹部１４４が形成されている。反射ミラー１４２は、矩形状に形成されており、凹部１４４に嵌め込まれている。回転軸１４３は、本体１４１の一端（円柱状の部分）の左右方向両側から当該左右方向（車両２の幅方向と同方向）に沿って突出しており、筐体１１０に設けられた貫通孔に挿入されている。このような構成によって、切替部材１４０は、回転軸１４３を軸にして、回転可能に配置されている。

なお、切替部材１４０の回転軸１４３は、図示しないギアを有し、当該ギアは、駆動部１３０と連結している。これによって、切替部材１４０は、駆動部１３０から伝達される駆動力によって、回転軸１４３を軸にして回転する。切替部材１４０は、第１位置と、第２位置との間で回動することにより変位する。

ここで、第１位置にあるときの切替部材１４０は、図５（Ａ）に示すように、筐体１１０の内面（空間１１３を規定する内面）１１７のうちの、第２の孔１１２を形成する開口の全周部分１１３ａに当接することで、当該開口（第２の孔１１２）を閉塞することができる。なお、全周部分１１３ａは、水平方向（前後左右方向）を面内方向としている。したがって、第１位置にあるときの切替部材１４０は、水平方向に沿って倒伏した状態となっている。これによって、切替部材１４０は、第１位置にあるときには、第１レンズ部１５０によって取り込まれた第１光線Ｌ１を遮蔽することなく撮像素子１７１に導光するとともに、第２レンズ部１６０によって取り込まれた第２光線Ｌ２を遮蔽する。

第２位置にあるときの切替部材１４０は、図５（Ｂ）に示すように、筐体１１０の内面（空間１１３を規定する内面）１１７のうちの、第１の孔１１１を形成する開口の全周部分１１３ｂに当接することで、当該開口（第１の孔１１１）を閉塞することができる。なお、全周部分１１３ｂは、水平方向に対して４５°傾斜している方向を面内方向としている。したがって、第２位置にあるときの切替部材１４０は、水平方向に対して４５°傾斜した状態となっている。これによって、切替部材１４０は、第２位置にあるときには、第１レンズ部１５０によって取り込まれた第１光線Ｌ１を遮蔽するとともに、第２レンズ部１６０によって取り込まれた第２光線Ｌ２を撮像素子１７１に向けて反射する。

第１レンズ部１５０は、第１の孔１１１に配置され、撮像装置１００の後部に位置する。第１レンズ部１５０は、車両２側部後方からの第１光線Ｌ１を撮像装置１００内に取り込む光学系から構成される。こうして取り込まれた第１光線Ｌ１は、車両２の側部後方の被写体像を形成する。第１レンズ部１５０は、光軸を一致させて配置された複数のレンズ等で構成される。これらの複数のレンズは、被写体像の画角θ１が５０〜８０°程度の標準レンズとなるように構成されている（図６（Ａ）参照）。

第２レンズ部１６０は、第２の孔１１２に配置され、撮像装置１００の下部に位置する。第２レンズ部１６０は、車両２側部下方からの第２光線Ｌ２を撮像装置１００内に取り込む光学系から構成される。こうして取り込まれた第２光線Ｌ２は、車両２の側部下方の被写体像を形成する。第２レンズ部１６０は、光軸を一致させて配置された複数のレンズ等で構成される。これらの複数のレンズは、被写体像の画角θ２が１６０〜２００°程度の広角レンズとなるように構成されている（図６（Ｂ）参照）。

撮像部１７０は、結像された被写体像の光を検知し、光電変換して電気信号（画像データ）を制御部１２０に出力する。撮像部１７０は、撮像装置１００の前部に形成された開口１１５を閉塞するように配置される。撮像部１７０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等で構成される。撮像部１７０は、撮像素子１７１を有し、撮像素子１７１の撮像面１７１ａには、第１レンズ部１５０によって取り込まれた第１光線Ｌ１、または、第２レンズ部１６０によって取り込まれた第２光線Ｌ２のいずれかが結像され、ドアミラー後方またはドアミラー下方のいずれかの画像データが撮像部１７０から制御部１２０に出力される。

モニタ２００は、撮像装置１００から画像データを取得し、取得した画像データが示す画像を表示する。モニタ２００は、例えば、表示機能と入力機能とを兼ね備えるタッチパネルにより構成される。

次に、図７に示すフローチャートを参照しながら、撮像装置１００が実行する撮像切替処理について説明する。撮像装置１００の制御部１２０は、車両２のエンジン始動などに伴って撮像装置１００の電源が投下されたことに応答して、図７に示す撮像切替処理を開始する。

制御部１２０は、まず、車両２に搭載されたＥＣＵ等から車両２の走行速度を取得する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１２０は、車両２の走行速度が所定速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、所定速度は、ドアミラー後方を撮像した第１車両周辺画像と、ドアミラー下方を撮像した第２車両周辺画像のいずれをモニタ２００に表示させるかを決定する基準値であり、例えば、時速５Ｋｍに設定される。

ステップＳ１０２の処理において、車両２の走行速度が所定速度以上であると判定した場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、制御部１２０は、切替部材１４０が第２位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。制御部１２０は、例えば、ＲＡＭにあらかじめ格納された、切替部材１４０が第１位置にあることを示す第１位置フラグおよび切替部材１４０が第２位置にあることを示す第２位置フラグのオン／オフ状態を参照することにより、切替部材１４０が第２位置にあるか否かを判定する。第１位置フラグがオフ状態であり、かつ、第２位置フラグがオン状態であれば、制御部１２０は、切替部材１４０が第２位置ではないと判定し（ステップＳ１０３；ＮＯ）、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、第１位置フラグがオン状態であり、かつ、第２位置フラグがオフ状態であれば、制御部１２０は、切替部材１４０が第２位置にあると判定し（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、切替部材１４０を第１位置に変位させるように駆動することを駆動部１３０に指示する（ステップＳ１０４）。この場合、制御部１２０は、第１位置フラグをオン状態にセットするとともに、第２位置フラグをオフ状態にクリアする。その後、制御部１２０は、処理をステップＳ１０１に戻す。

ステップＳ１０２の処理において、車両２の走行速度が所定速度以上ではないと判定した場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、制御部１２０は、切替部材１４０が第１位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。制御部１２０は、第１位置フラグがオフ状態であり、かつ、第２位置フラグがオン状態であれば、制御部１２０は、切替部材１４０が第１位置ではないと判定し（ステップＳ１０５；ＮＯ）、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、第１位置フラグがオン状態であり、かつ、第２位置フラグがオフ状態であれば、制御部１２０は、切替部材１４０が第１位置にあると判定し（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、切替部材１４０を第２位置に変位させるように駆動することを駆動部１３０に指示する（ステップＳ１０６）。この場合、制御部１２０は、第１位置フラグをオフ状態にクリアするとともに、第２位置フラグをオン状態にセットする。その後、制御部１２０は、処理をステップＳ１０１に戻す。

このように、制御部１２０が撮像切替処理を実行することにより、車両２の走行速度が所定速度（例えば、時速５ｋｍ）以上の場合には、ドアミラー後方を撮像した第２車両周辺画像をモニタ２００に表示させることができる。一方、車両２の走行速度が所定速度未満の低速走行の場合には、ドアミラー下方を撮像した第２車両周辺画像をモニタ２００に表示させることができる。

以上で説明したように、実施の形態に係る撮像装置１００は、駆動部１３０の駆動力によって切替部材１４０を変位させることにより、撮像素子１７１の撮像面１７１ａに、第１レンズ部１５０によって取り込まれた第１光線Ｌ１、または、第２レンズ部１６０によって取り込まれた第２光線Ｌ２のいずれかを結像させた。このように、撮像装置１００は、２つの光学系がそれぞれ取り込んだ光線を、１つの撮像素子に結像させており、低コスト、かつ、簡易な構成により、異なる方向を切り替えて撮影することができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されず、例えば、以下のように変形されてもよい。なお、本発明の上述の実施の形態では、車両の例として、主に自動車の例を挙げたが、本発明の撮像装置は自動車だけでなく、例えば、電車・自動車など、旅客・貨物を輸送するための車にも搭載可能である。

上記の実施の形態では、撮像装置１００を車両２のドアミラー２ａ近傍に装着してドアミラー２ａ後方を撮像した第１車両周辺画像と、ドアミラー２ａ下方を撮像した第２車両周辺画像とを切り替えた。しかし、撮像装置１００は、車両周辺に搭載する場合に限らず、例えば、暗所での歩行時等に足下確認のために歩行者が携帯するなど、異なる２方向を切り替えて撮像することが要求される種々の用途に適用することができる。

また、上記の実施の形態では、車両２の走行速度に応じて、モニタ２００に表示する車両周辺画像を、車両２のドアミラー２ａ後方を撮像した第１車両周辺画像と、ドアミラー２ａ下方を撮像した第２車両周辺画像とうちのいずれかに切り替えた。しかし、車両２の運転手によってリバースギアへのギアチェンジ操作が行われたことを契機に、モニタ２００に表示させる画像を切り替えてもよい。この変形例によっても、車両２を駐車しようとする運転手の運転支援を行うことができる。

以上の実施の形態及び変形例は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。

１車両周辺画像表示システム
２車両
２ａドアミラー
１００撮像装置
１１０筐体
１２０制御部
１３０駆動部
１４０切替部材
１５０第１レンズ部
１６０第２レンズ部
１７０撮像部
１７１撮像素子

Claims

車両のドアミラーに取り付けられる撮像装置であって、
撮像素子と、
前記車両の側部後方に延びる第１光軸を有する第１光学系と、
前記車両の側部下方に延びる第２光軸を有する第２光学系と、
前記第１光軸に沿って延び前記第１光学系を配置される第１の孔と、前記第２光軸に沿って延び前記第２光学系を配置される第２の孔と、前記第１の孔及び前記第２の孔に繋がり、前記撮像素子の受光部が向いた空間と、を有する筐体と、
前記空間内に収容され、前記第１光学系を通過した第１光線を前記撮像素子に到達させ、かつ、前記第２光学系を通過した第２光線を前記撮像素子に到達させない第１位置と、前記第２光線を前記撮像素子に到達させ、かつ、前記第１光線を前記撮像素子に到達させない第２位置と、に変位することで、前記撮像素子に結像される光線を、前記第１光線と前記第２光線とのうちのいずれかに切り替える切替部材と、
を備え、
前記切替部材は、前記第１位置に変位したときには、水平方向に沿って倒伏し前記第２の孔を形成する開口の全周部分に当接した状態で、前記第２の孔を前記空間側から閉塞することにより前記第２光線を遮蔽し、前記第２位置に変位したときには、前記水平方向に対して４５°傾斜し前記第１の孔を形成する開口の全周部分に当接した状態で、前記第１の孔を前記空間側から閉塞することにより前記第１光線を遮蔽する、撮像装置。
前記切替部材は、前記車両の走行速度が所定速度以上である場合に前記第１位置に変位し、前記車両の走行速度が所定速度未満である場合に前記第２位置に変位する、
請求項１に記載の撮像装置。
前記切替部材は、前記第１位置に変位したときに前記第２光線を遮蔽するとともに前記第１光線を遮蔽せず、前記第２位置に変位したときに前記第１光線を遮蔽するとともに前記第２光線を前記撮像素子に向けて反射する、
請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記第１光学系と前記第２光学系とは、互いに異なる画角のレンズにより構成される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１光学系は、標準レンズにより構成され、
前記第２光学系は、広角レンズにより構成される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。