JP6971470B2 - カメラ用支持装置、及び、これを用いたステレオカメラ、並びに、マルチステレオカメラ - Google Patents

Description

本発明は、カメラ用支持装置、及び、これを用いたステレオカメラ、並びに、マルチステレオカメラに関するものであり、更に詳細には、一方を正方向とし、正方向から１８０度異なる方向を逆方向とした場合に、正方向の画像と逆方向の画像とを一台のカメラで同時に撮影することが可能な、正逆方向同時撮影のためのカメラ用支持装置、及び、これを用いたステレオカメラ、並びに、多方向のステレオ画像の取得が可能な、マルチステレオカメラに関するものである。

近年、車両のための自動運転装置の研究・開発が活発に行われている。かかる自動運転装置においては、自車両の周囲にある他の車両や歩行者等の状況を正確に把握する必要が有ることから、自車両の周囲の画像を撮影するためのカメラ等が用いられている。

そして、こうしたカメラは、例えば、特開２００９−１００２６１号公報（特許文献１）に記載されるように、自車両の前方、後方、左方及び右方の画像を継続的に取得するために、自車両の外部側面等の適当な箇所に設置されており、一般的には、それぞれの方向に向けた高視野角のカメラが、各１台ずつ、計４台が使用されている。

また、自車両の周囲にある他の車両や歩行者等の状況を正確に把握するためには、例えば、自車両と他の車両や歩行者等との距離などを正確に認識する必要がある。そのため、こうした情報を画像から取得するために、特定の方向に対して相互に平行等位に設けられたカメラを２台向けて、それぞれのカメラから相互に視差を含む画像を取得し、これを情報処理することが行われている。

そして、そうした情報処理を行うための画像の取得には、例えば、特開２００１−２４２５２１号公報（特許文献２）に記載された、ステレオカメラなどが用いられている。

特開２００９−１００２６１号公報 特開２００１−２４２５２１号公報

上述したような、例えば、自動運転装置などに用いられるようなカメラに求められる性能は、自車両周囲にある他の車両や歩行者等の状況を正確に撮像することである。そのため、かかる自車両周囲の状況の正確な撮像のために、出来るだけ広い範囲の視野（画角乃至視野角）を有するカメラが用いられるが、自車両との関係で、撮像が必要な自車両周囲の他の車両や歩行者等は、一般的には水平方向に広がっており、垂直方向には、自車両が通行している路面から高さ数メートル程度の領域に限られた範囲内にある。

したがって、自車両周囲の状況を把握するために、光軸の廻りに高視野角のカメラを使用したとしても、路面から高さ数メートル程度の領域よりも更に上部に当たる、建物の上部や上空の領域に係る部分については、画像として取得しても有効に活用されていない無駄な部分となっており、情報処理がなされたとしても、情報処理のためのリソースを無駄に消費する部分ともなっていた。

そのため、従来の技術では、自車両周囲の状況を把握するために、高視野角のカメラを使用した場合には、無駄な領域の画像も取得してしまう、という課題があった。

また、自車両と自車両周囲の他の車両や歩行者等の距離に関する情報を画像から取得するためには、一般的には、上述した特許文献２に記載されたようなステレオカメラが用いられる。

しかし、上述した特許文献１に記載されたような自車両の前後左右の画像を、更にステレオ画像として取得するために、特許文献２に記載されたようなステレオカメラを用いる場合には、自車両の前後左右の各方向に、カメラがそれぞれ２台必要となり、合計８台のカメラが必要とされることになっていた。

そのため、自車両の前後左右のステレオ画像を取得しようとする場合には、カメラの台数の増加によるコストの増加や、カメラの設置場所が多くなってしまうことによる設置場所の制限やデザイン上の問題、更に、各カメラによる画像の整合性を採るための調整が煩雑になる、等の問題が懸念されていた。

そこで、本発明は、上記課題や問題の解決を目的とするものであり、カメラが設けられた自車両周囲の状況等を把握するために、カメラの有する視野角の有効な利用を図ると共に、１台のカメラにより、正方向とその逆方向との撮影を可能とするカメラ用支持装置を提供し、これにより、カメラの有効活用を図り、併せて、かかる課題を達成することによって、ステレオカメラと、多方向のステレオ画像の取得が可能なステレオカメラ（マルチステレオカメラ）とを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、カメラ用支持装置を用いるステレオカメラを２台用いるマルチステレオカメラであって、前記カメラ用支持装置は、正逆方向を同時に撮影するためのカメラ用支持装置であって、少なくとも、基台部と、前記基台部から延伸するように設けられた支柱と、前記支柱の基台部側とは反対側に設けられた鏡面支持部と、から構成され、前記基台部には、カメラが、前記鏡面支持部の方向に向けて配置され、前記鏡面支持部には、少なくとも、中心線に沿って配置された２
枚の鏡面が前記カメラのレンズ側に向くように配置されており、前記基台部に配置されたカメラが、前記中心線を境界として、前記２
枚の鏡面のうちの１ 方の鏡面から反射して得られる正方向画像と、前記２ 枚の鏡面のうちの他の１ 方の鏡面から反射して得られる逆方向画像との、双方の画像を撮影することが可能であり、前記ステレオカメラは、前記カメラ用支持装置２台が相互に接続され、前記相互の接続は、前記カメラ用支持装置２台の基台部相互間を、前記鏡面支持部を構成する前記中心線の延長線上の方向に、接続体を介して接続することにより行われていると共に、前記２台のカメラ用支持装置の光軸が相互に平行となるように配置されており、前記マルチステレオカメラは、前記ステレオカメラ２台が、前記接続体の略中央部で相互に接続されており、前記ステレオカメラ２台の相互の接続は、水平面に対して垂直に設けられた接続柱を介して上下に接続されると共に、前記上下の接続は、前記接続柱の上側と下側に前記接続柱に対して垂直に、前記ステレオカメラの前記接続体の前記２台のカメラ用支持装置が接続された部分から見て略中央部分を、前記上側と下側とで相互に接続することにより行われる、ことを特徴とするマルチステレオカメラを提供する。

また、上記課題の解決は、前記鏡面支持部は、底面が二等辺三角形状に形成された三角柱状の形態を有していて、前記底面の一部で前記支柱に接続されていると共に、前記二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面の全部又は一部は鏡面になっており、前記中心線は、前記二等辺三角形状の頂角が属する前記三角柱状の形態の高さ方向の１辺であると共に、前記基台部に配置されたカメラのレンズに対向するように設けられており、前記基台部に配置されたカメラが、前記中心線である前記二等辺三角形状の頂角が属する前記三角柱状の形態の高さ方向の１辺を境界として、前記二等辺三角形状の１方の等辺部分が属する前記三角柱状の形態の側面の鏡面部分から反射して得られる正方向画像と、前記二等辺三角形状の他の１方の等辺部分が属する前記三角柱状の形態の側面の鏡面部分から反射して得られる逆方向画像との、双方の画像を撮影することが可能であることにより、或いは、前記中心線の中点部分における２つの鏡面のなす角の２等分線が、前記カメラのレンズの光軸と一致するように前記カメラが配置されていることにより、或いは、前記鏡面支持部における２枚の鏡面の形態、又は、前記鏡面支持部における前記三角柱状の形態の、前記二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面に配置された鏡面の形態は、前記基台部に配置されたカメラから見て、長方形状又は円形状又は上底を共通として構成される２つの台形状であることにより、更に効果的に達成される。

また、上記課題の解決は、前記ステレオカメラ２台の相互の接続は、前記ステレオカメラ２台を相互に直交するように行われることにより、或いは、前記基台部、前記支柱、前記鏡面支持部、前記接続体、前記接続柱について、これらの全部又は一部が、一体の部品として形成されていることにより、更に効果的に達成される。

本発明によるカメラ用支持装置によれば、カメラが設けられた自車両周囲の状況等を把握するために、１台のカメラが有する単一の視野の範囲内に、正方向と逆方向の双方の画像を入射させることを可能としたために、カメラの有する視野角の有効な利用を図ることが可能である。

そして、このように、１台のカメラにより、正方向とその逆方向との撮影を可能とすることで、１台のカメラの効率的な利用を達成し、それにより、従来技術で必要とされていたカメラの台数に比べて、これを更に減少させることが可能である。

また、本発明のカメラ用支持装置を用いたステレオカメラによれば、上記カメラ用支持装置２台を並列して用いることにより、正方向とその逆方向とについてステレオ画像を撮影することが可能であり、個々のカメラの効率的な利用を図ると共に、ステレオ撮影のために従来から必要とされていたカメラの台数を減少させることが可能である。

また、更に、本発明によるマルチステレオカメラ（多方向ステレオカメラ）によれば、上記ステレオカメラ２台を相互に接続して用い、当該接続は例えば、接続柱を介して上下に直交して用いること等により、多方向のステレオ画像を撮影することが可能である。そのため、個々のカメラの効率的な利用を図ると共に、ステレオ撮影のために従来から必要とされていたカメラの台数を減少させることが可能である。

本発明によるカメラ用支持装置の三面図及びその斜視図である。 鏡面支持部とカメラとの関係を模式的に表した斜視図である。 カメラの方向から見た、鏡面支持部における鏡面の形態の例を示した図である。 カメラ用支持装置の光軸の例を示したものであり、（Ａ）は、図１（Ａ）に記載したと同様に本装置を上面から見た場合の光軸ＫＬを一点鎖線で表したものであり、（Ｂ）は、鏡面支持部とカメラとの配置の関係及びこれらの視野角について、図１（Ｃ）に記載したと同様に本装置を水平面上に載置した場合の側面図を示したものである。 本発明による鏡面支持部を構成する三角柱形状の形態の配置に関して、異なる例を示したものである。 （Ａ）は、カメラ用支持装置の撮像可能な方向を示す例を示した斜視図であり、（Ｂ）は、図６（Ａ）の場合においてカメラＣにより得られる画像の例を示したものである。 （Ａ）はステレオカメラの正面図、（Ｂ）は上面図であり、（Ｃ）はかかるステレオカメラにより撮像されるステレオ画像の例を示したものである。 （Ａ）は、マルチステレオカメラの斜視図を示したものであり、（Ｂ）は、その上面図を示したものである。 （Ａ）は、図８に示したものとは異なるマルチステレオカメラの例を示した正面図であり、（Ｂ）は、その水平方向での視野角の例を、上方から見た場合を示したものである。 ２つのステレオカメラの相互の接続を直交させずに行っている例とその視野角を示したものである。

本発明は、一方を正方向とし、当該正方向から１８０度異なる方向を逆方向とした場合に、正方向の画像と逆方向の画像とを１台のカメラが有する単一の視野の範囲内に入射させることで、１台のカメラで、正逆方向を同時に撮影することが可能な、正逆方向同時撮影のためのカメラ用支持装置、を基本的な発明としている。そして本発明では、更に、かかるカメラ用支持装置を用いた、ステレオカメラ、及び、かかるステレオカメラを用いたマルチステレオカメラ（多方向ステレオカメラ）を提供する。

そこで、以下の説明では、これらについて、順次、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても同一の記号を用い、重複する説明や構成については、一部省略する場合がある。また、本発明の理解を容易にするために、本発明によるカメラ用支持装置等を構成する基台部や鏡面支持部等の大きさ並びにこれらを構成する要素の大きさの比率や図面の縮尺は、実際のものとは適宜変更して表現する場合が有る。

最初に、本発明によるカメラ用支持装置について説明する。図１は、本発明によるカメラ用支持装置１０００の例を示したものであり、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は斜視図である。

本発明によるカメラ用支持装置は、基本的には、図１に例示したように、例えば、三角柱状の形態を有する鏡面支持部１５０の隣り合った２つの鏡面（１５１Ｆ，１５１Ｂ）に、前後方向、又は、左右方向等の正逆方向の画像をそれぞれ反射させて、これを基台部１１０に配置されたカメラＣにより撮影することが可能な構成にしたものである。そして、上記基台部１１０と鏡面支持部１５０とは、支柱１３０により接続され、支持されるようになっている。

そのため、本発明の例によるカメラ用支持装置１０００は、少なくとも、基台部１１０と、基台部１１０から延伸するように設けられた支柱１３０と、支柱１３０の基台部１１０側とは反対側に設けられた鏡面支持部１５０と、から構成され、基台部１１０には、カメラＣが、鏡面支持部１５０の方向に向けて配置され、鏡面支持部１５０は、底面（Ｓ１、Ｓ２）が二等辺三角形状に形成された三角柱状の形態を有していて、底面（Ｓ１、Ｓ２）の一部で支柱１３０に接続されており、上記三角柱状の形態のうち、二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面の全部又は一部は鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）になっている。

上記のようなカメラ用支持装置１０００の構成要素のうち、基台部１１０は、カメラ用支持装置１０００の筐体の基台となる部分であり、かかる基台部１１０には撮像のためのカメラＣが配置されると共に、鏡面支持部１５０をカメラＣに対して所定の位置に配置するための支柱１３０が設けられている。

そのため、上記カメラ用支持装置１０００の例では、基台部１１０は略長方形状の平板に形成されており、その材質については特に限定を設けるものでは無いが、カメラＣと支柱１３０とを容易に変形しないで支持できるように、金属材料などによる剛体が用いられる。

また、かかる基台部１１０に対するカメラＣの配置の具体的手段については、特に限定を設けるものでは無いが、カメラＣをねじ止めなどにより基台部１１０に固定するものであっても良く、或いは、カメラＣを適当な雲台を介して、基台部１１０に固定するものであっても構わない。但し、後述するように、カメラＣは、そのレンズ及びその光軸ＭＬを鏡面支持部１５０に配した鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）に対して一定の関係を採るように配置する必要が有る。そのため、必要に応じてカメラＣの光軸ＭＬの方向を微調整できるように配置することが望ましい。なお、カメラＣについては、その種類は問われず、画像を撮影するものであれば、動画撮影用のものであっても、静止画撮影のものであっても構わず、可視光線用か否かも問われない。

また、本実施形態によるカメラ用支持装置１０００の例では、基台部１１０の形態は、略長方形状であり、その板面を水平面上に載置して、その上面にカメラＣや支柱１３０を垂直に配置するように構成されている。

しかし、基台部１１０の形態は、カメラＣを配置することが可能であると共に、支柱１３０を接続して、鏡面支持部１５０に配した鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）に対して、カメラＣを後述するような一定の関係に配置することが可能であれば、特に限定を設けるものでは無い。

そのため、例えば、後述する図８（Ａ）で示したマルチステレオカメラ８０００の例で示すように、長辺側が水平方向に延伸している長方形状の板材として形成され、その板面が水平面に対して垂直に設けられている接続体５００を基台部１１０として用い、その側面にカメラＣを配置し、支柱１３０を接続するようなものであっても構わない。

次に、カメラ用支持装置１０００の構成要素のうち、支柱１３０について説明する。支柱１３０は、基台部１１０に設けられたカメラＣに対して、鏡面支持部１５０に設けられた鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）を対向させるために、基台部１１０から一定の距離を採って鏡面支持部１５０を配置し保持するために設けられるものである。

そのため、本実施形態によるカメラ用支持装置１０００の例では、支柱１３０は、基台部１１０に配置されたカメラＣに対向する方向に鏡面支持部１５０を配置するために、基台１１０に垂直に立設して延伸するように設けられた、長辺方向に延伸している長方形状の板材体として構成され、基台部１１０と同様に、容易に変形しないように、金属合金などによる剛体により形成されている。

そして、本実施形態によるカメラ用支持装置１０００の例では、支柱１３０は、基台部１１０の長方形状の形態の対向する２辺のうち短辺の部分にそれぞれ設けられていて、鏡面支持部１５０を構成する（後述するような）三角柱状の形態を構成する２つの底面（Ｓ１、Ｓ２）の一部にそれぞれ接続されて、基台部１１０を構成する面と上記三角柱状の形態を構成する高さ方向の辺ＴＬとが平行に支持されるようになっている。

但し、本発明において支柱１３０は、基台部１１０に配置されたカメラＣに対向する方向に鏡面支持部１５０を配置することが可能であれば、その数や形態は問われない。

そのため、上記のように構成されなくとも、例えば、支柱１３０を、基台部１１０を構成する長方形状の形態の対向する短辺のうちの１辺の部分にのみ設ける構造とするものであっても構わない。

また、同様に、図８（Ａ）に示したように、基台部１１０の板面が水平面に対して垂直に設けられている場合には、カメラＣの配置に併せて、基台部１１０の板面に沿って、支柱１３０を設けることも可能である。

次に、カメラ用支持装置１０００の構成要素のうち、鏡面支持部１５０について説明する。本発明によるカメラ用支持装置では、例えば、前方の画像と後方の画像、或いは、右方の画像と左方の画像のような、正方向の画像と逆方向の画像とを、中心線に沿って配置された２枚の鏡面を使用して１つのカメラＣに導く構成になっている。そして、鏡面支持部１５０は、このように用いられる鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）を支持して、基台部１１０に配置されたカメラＣに対向するように設けられている。

そのため、かかる目的を達成するために、本発明による鏡面支持部１５０は、図１に加えて図２に示したように、例えば、底面（Ｓ１、Ｓ２）が二等辺三角形状に形成された三角柱状の形態を有していて、底面（Ｓ１、Ｓ２）の一部で支柱１３０に接続されており、かかる三角柱状の形態のうち、上記底面を構成する二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面の全部又は一部は、鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）になっている。

ここで、図２は、鏡面支持部１５０とカメラＣとの関係を模式的に表した斜視図である。そして、図２中では、鏡面支持部１５０の構造を透視して表示しており、支柱１３０等は省略して表している。

鏡面支持部１５０の構成を更に詳細に説明すると、図１及び、図２において示したように、本発明の鏡面支持部１５０を構成する三角柱状の形態は、二等辺三角形状を構成する底面Ｓ１と底面Ｓ２とを有している。そして、かかる底面Ｓ１とＳ２とは、それぞれ支柱１３０のうち、基台部１１０が接続された側とは反対側に接続されており、これにより、当該三角柱状の形態を有する鏡面支持部１５０は、高さ方向の辺ＴＬが基台部１１０と平行になるように配設されている。

そのため、カメラＣの光軸をＭＬとした場合には、鏡面支持部１５０を構成する三角柱状の形態のうち、二等辺三角形状の頂角の部分をＴとした場合に、当該頂角Ｔの属する三角柱形状の高さ方向の辺を上記のようにＴＬとし、これを中心線と定義すると、当該ＴＬは、カメラの光軸ＭＬに対して、垂直に配置されるようになっている。

また、同じく鏡面支持部１５０を構成する三角柱状の形態のうち、二等辺三角形状の２つの等辺が属する側面の全部又は一部は、それぞれが鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）になっていて、例えば、後述する図６に示す、前方の風景ＦＶの画像や、後方の風景ＢＶの画像を、かかる鏡面を介して、カメラＣ方向に反射出来るように構成されている。

なお、ここで、上述した三角柱形状の形態を構成する二等辺三角形状の２つの等辺が属する側面の一部でも鏡面となっていれば良いこととしたのは、上述した二等辺三角形状の２つの等辺が属する側面全部を鏡面としなくとも、使用されるカメラＣの画角（視野角）に応じて、鏡面とする領域を設けることが可能である旨を考慮したためである。

そのため、かかる鏡面の領域は、使用されるカメラＣにより上記鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）を見た場合に、鏡面の領域がカメラＣの視野角の範囲と同一若しくはこれを超える程度であれば、特に限定を設けるものでは無い。したがって、上記二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面に配置された鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）の形態は、例えば、図３に記載したように、基台部１１０に配置されるカメラＣの視野角に応じて、当該カメラＣから見て、図３（Ａ）に記載したように長方形状であっても、又は、図３（Ｂ）に記載したように円形状であっても、或いは、図３（Ｃ）に記載したように、中心線ＴＬの部分で上底を共通として構成される２つの台形状であっても構わない。なお、ここで図３は、カメラＣの方向から見た、鏡面支持部１５０における鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）の形態の例を示した図である。

また、図２に戻って説明を続けると、本発明によるカメラ用支持装置１０００の例では、鏡面支持部１５０における三角柱形状の形態の、高さ方向の辺ＴＬ（すなわち中心線）の中点部分Ｍにおける、２つの底面Ｓ１又はＳ２と平行な断面Ｓ３を構成する二等辺三角形状の頂角Ｔの角度φの２等分線が、カメラＣのレンズの光軸ＭＬと一致するように、カメラＣが配置されている。言い換えれば、中心線ＴＬの中点部分Ｍにおける２つの鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）のなす角φの２等分線が、カメラＣのレンズの光軸ＭＬと一致するようにカメラＣが配置されている、
そのため、本発明の例によるカメラ用支持装置１０００の光軸ＫＬは、鏡面支持部１５０を構成する三角柱形状の形態の高さ方向の辺ＴＬに対して垂直な線上にあるところ、上記のように構成することで、図４（Ａ）に示したように、鏡面支持部１５０のカメラＣに対する視野角が、上記三角柱形状の形態の、高さ方向に対して最も広い視野角を取れる位置、すなわち鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）の幾何学中心の位置で、上記二等辺三角形状の頂角Ｔの角度φの２等分線とカメラＣのレンズの光軸ＭＬとを一致させることが可能である。

なお、ここで図４は本発明の例によるカメラ用支持装置１０００の光軸の例を示したものであり、（Ａ）は、図１（Ａ）に記載したと同様に本装置を上面から見た場合に、カメラＣの配置に併せて、カメラ用支持装置１０００の光軸ＫＬを一点鎖線で表したものである。

そして、図４（Ａ）中で、前方と後方と表記したのは、基台部１１０に配置されたカメラＣの位置に併せて、鏡面支持部１５０のうち、前方に向けた鏡面１５１Ｆにより前方方向に対して有する光軸ＫＬと、鏡面支持部１５０のうち、後方に向けた鏡面１５１Ｂにより後方方向に対して有する光軸ＫＬとの方向を表示する趣旨である。

また、図４（Ｂ）は、鏡面支持部１５０とカメラＣとの配置の関係及びこれらの視野角を、図１（Ｃ）に記載したと同様に、本装置１０００を水平面上に載置した場合の側面図として示したものである。なお、ここでは、支柱１３０については省略して示しており、図中の一点鎖線は、カメラＣの視野角の前方方向の視野の外縁を表し、二点鎖線は、カメラＣの視野角の後方方向の視野の外縁を表している。また、図４（Ｂ）中の点線は、前方及び後方に対する視野角の中心線ＣＬｆ及びＣＬｂを表し、実線で表したＨＬは、かかるＣＬｆ及びＣＬｂと鏡面（１５１Ｆ、１５１Ｂ）上で接する水平線を示しており、θｆとθｂは、かかるＣＬｆ及びＣＬｂにおけるそれぞれの水平線ＨＬとの偏差角を表している。

図４（Ｂ）に示したように、鏡面支持部１５０を構成する三角柱形状の形態を構成する二等辺三角形状の頂角Ｔの角度φは、カメラＣの視野角αよりも広いものが用いられる。そして、本発明による実施形態であるカメラ用支持装置１０００の場合には、かかるカメラＣの光軸ＭＬは、上記のように、かかる角度φの二等分線と一致させているために、前方及び後方のそれぞれに対して、垂直方向に対して、カメラＣの視野角αの半分であるα／２の視野角を得ることが可能である。

また、かかる、前方方向の視野角の中心線ＣＬｆの水平線に対する偏差角（角度θｆ）は、図４（Ｂ）の例では、水平線ＨＬに対してマイナス方向（下方）に向いており、後方方向についても同様であるが、かかる偏差角は、カメラＣの視野角αや上記角度φなどを調整することにより任意に調整が可能である。

なお、本発明によるカメラ用支持装置１０００の例では、上述のように、カメラＣの視野角αの半分ずつを前方と後方に均等に振り分けており、水平線ＨＬに対する偏差角も前方と後方とで同様に形成している。しかし、例えば、図５で示したような構成を採用することにより、用途に応じて、前方の視野角の方を後方に比べて大きくしたり、或いは、前方と後方とで、水平線からの偏差角を異なるものとしたりすることも可能である。

ここで、図５は、本発明による鏡面支持部を構成する三角柱形状の形態の配置の例を示したものであり、図５（Ａ）は、上記三角柱形状を構成する底面の頂角Ｔの二等分線Ｔ２ＬをカメラＣの光軸ＭＬから後方へシフトした例を示した側面図であり、図５（Ｂ）は、かかる二等分線Ｔ２ＬをカメラＣの光軸ＭＬから傾けた例を示した側面図である。そして、例えば、図５（Ａ）に示したように、三角柱形状の形態の上記頂角Ｔの二等分線Ｔ２ＬをカメラＣの光軸ＭＬから後方へシフトした場合には、後方に比べて前方の垂直方向のカメラＣの視野角を拡大することが可能であり、図５（Ｂ）に記載したように、上記二等分線Ｔ２ＬをカメラＣの光軸ＭＬから後方へ傾けた場合にも同様に、後方に比べて前方の垂直方向のカメラＣの視野角を拡大することが可能である。そして、これらの構成については更に、これらを組み合わせて使用することも可能である。

なお、本発明の例においては、鏡面支持部１５０は三角柱形状の形態を採用しているが、かかる三角柱形状の形態を採用する趣旨は、２つの鏡面を適当な角度に保持して、カメラに対向させることを目的としているためである。そのため、かかる三角柱形状の形態については、必ずしも全面が閉局面に囲まれたものでは無く、例えば、フレームにより三角柱形状の形態を構成したものでも良い。また、更には、全体の形態自体も三角柱形状に限らずに、例えば、鏡面を「く」の字状に折り曲げたような形態を採用し、その変曲点部分の両端等を支柱で支持するようなものであっても構わない。

また、かかる三角柱形状の形態を構成する底面（Ｓ１、Ｓ２）の二等辺三角形状の頂角の大きさ等については、カメラＣの視野角に応じて決定されるが、例えば、頂角を１２８.７７±０．５ｄｅｇに設定し、これに併せて、上記二等辺三角形状の等辺の長さを５５ｍｍ、三角柱形状の高さを１４２ｍｍなどに設定することが可能である。また、基台部１１０と支柱１３０との接続に当たっては、例えば、水平方向に対する接続角度等に、予め、遊び（組立て上の余裕）を設けておき、カメラＣを配置した場合などの調整が容易なように構成しておくことも可能である。

なお、本発明の上述の例においては、カメラ用支持装置を構成する各要素である、基台部、支柱、鏡面支持部等については、それぞれ別個に構成されている。しかし、本発明では、上記各構成要素が本発明の趣旨の範囲でその機能を発揮すれば良い為、これらの構成要素については、その全部又は一部が一体の部品として形成されたものでも良く、同様に、後述する接続体や接続柱も、これらの構成要素と共に、或いは、これらの構成要素の一部と一体の部品として形成されているものでも構わない。

次に、図６を参照しつつ、本発明によるカメラ用支持装置１０００の例による使用例を説明する。ここで、図６（Ａ）は、本発明の例によるカメラ用支持装置１０００の撮像可能な方向を示す例を示した斜視図であり、図中では、正方向を図中の太い実線で示した矢印のように前方とし、逆方向を後方としている。また、図６（Ｂ）は、本発明の例によるカメラ用支持装置を図６（Ａ）のように配置した場合において、カメラＣにより得られる画像の例を示したものである。

本発明では、図６（Ａ）で示したように、前方の風景ＦＶを鏡面支持部１５０の前方方向に設けられた鏡面１５１Ｆを介して、また、後方の風景ＢＶを鏡面支持部１５０の後方方向に設けられた鏡面１５１Ｂを介して、カメラＣの方向に反射させて導くようになっている。

そして、かかるカメラＣにおいては、図６（Ｂ）に示したように、鏡面支持部１５０を構成する２つの底面（Ｓ１、Ｓ２）の二等辺三角形状の頂角Ｔが属する三角柱状の形態の高さ方向の１辺ＴＬを境界として、当該二等辺三角形状の１方の等辺部分が属する三角柱状の形態の側面の鏡面１５１Ｆ部分から反射して得られる前方画像Ｆｖと、上記二等辺三角形状の他の１方の等辺部分が属する三角柱状の形態の側面の鏡面１５１Ｂ部分から反射して得られる後方画像Ｂｖとの、双方の画像を撮影することが可能である。

したがって、本発明によるカメラ用支持装置によれば、例えば、カメラが設けられた自車両周囲の状況等を把握するために、１台のカメラが有する単一の視野の範囲内に、正方向と逆方向の双方の画像を入射させることを可能としたために、カメラの有する視野角の有効な利用を図ることが可能である。

そして、このように、１台のカメラにより、正方向とその逆方向との撮影を可能とすることで、１台のカメラの効率的な利用を達成し、それにより、従来技術で必要とされていたカメラの台数に比べて、これを更に減少させることが可能である。

次に、本発明によるカメラ用支持装置を用いたステレオカメラについて、図７を参照しつつ説明する。ここで、図７は、本発明によるステレオカメラ７０００及びこれを用いて得られる画像を例示したものであり、（Ａ）はステレオカメラ７０００の正面図、（Ｂ）は上面図であり、（Ｃ）はかかるステレオカメラ７０００により撮像されるステレオ画像の例を示したものである。

本発明によるステレオカメラ７０００は、基本的には上述したカメラ用支持装置１０００をベースとしたものであり、上記カメラ用支持装置１０００が２台用いられており、これら２台が相互に接続されている。

そして、かかる相互の接続は、２台用いられるカメラ用支持装置１０００の基台部１１０相互間を、鏡面支持部１５０を構成する三角柱状の形態の高さ方向の辺（例えば、ＴＬ）の延長線上の方向、言い換えれば、鏡面支持部１５０を構成する三角柱状の形態の高さ方向を延長した場合に、これらの三角柱状の形態が相互に重なり合うような方向に、接続体５００を介して接続することにより行われている。

そして、かかる接続体５００の構成については、特に限定を設けるものでは無いが、本発明によるステレオカメラ７０００の例では、長辺部分を延伸させた長方形状の板状体が用いられており、かかる板状体の長辺側の両側方向にそれぞれカメラ用支持装置１０００が配置されるようになっている。

そのため、接続体５００の素材は、かかるカメラ用支持装置１０００の荷重を支えられるだけの強度を有し、安定したステレオ画像の取得のために容易に変形や捻じりが生じないことが求められることから、金属合金などによる剛体が使用される。なお、本ステレオカメラ７０００に用いられる接続体５００については、カメラ用支持装置１０００の基台部１１０を兼ねて構成されており、このように構成することによって、カメラＣや支柱１３０を接続体５００に接続配置することも可能である。

また、上記カメラ用支持装置１０００の接続は、更に、図７（Ｂ）に示したように、上記２台のカメラ用支持装置の光軸ＫＬが相互に平行となるように行われている。

そのため、これら２つのカメラ用支持装置１０００を用いたステレオカメラ７０００では、カメラＣを基台部１１０に配置して水平面上に載置した場合には、かかる基台部１１０に配置された２つのカメラＣについて、平行等位の関係が容易に得られるように構成されている。なお、この際用いられるカメラＣは少なくとも視野角と焦点距離とが同一のものが望ましい。

そして、本発明によるステレオカメラ７０００では、図７（Ｂ）に例示したように、同図の上側を前方、下側を後方とし、右側を右方、左側を左方とし、同図中の左側に配置されたカメラ用支持装置１０００を１０００（Ｌ）、右側に配置されたカメラ用支持装置１０００を１０００（Ｒ）とし、同図中の左側に配置されたカメラ用支持装置１０００（Ｌ）に設けられたカメラＣをＣ（Ｌ）、右側に配置されたカメラ用支持装置１０００（Ｒ）に設けられたカメラＣをＣ（Ｒ）とすると、カメラＣ（Ｌ）とカメラＣ（Ｒ）により取得できる画像は、次の図７（Ｃ）に示したようなものとなる。

すなわち、本発明によるカメラ用支持装置１０００では、例えば、前方と後方のような正逆方向の画像を１台のカメラで同時に取得することが可能である。そのため、これをステレオカメラとして用いた場合には、図７（Ｃ）に示したように、正面に対して左側に配置された１台のカメラ用支持装置１０００（Ｌ）のカメラＣ（Ｌ）により、ステレオカメラ７０００の左前方画像ＬＦｖと左後方画像ＬＢｖの取得が可能であり、同様に、右側に配置された１台のカメラ用支持装置１０００（Ｒ）のカメラＣ（Ｒ）により、ステレオカメラ７０００の右前方画像ＲＦｖと右後方画像ＲＢｖの取得が可能である。

したがって、かかる本発明の例によるステレオカメラ７０００によれば、図７（Ｃ）に示したように、前方ステレオ画像ＳＦｖと後方ステレオ画像ＳＢｖとを同時に取得することが可能である。

そのため、本発明のカメラ用支持装置１０００を用いたステレオカメラ７０００によれば、カメラ用支持装置２台を並列して用いることにより、正方向とその逆方向とについてステレオ画像（ＳＦｖ、ＳＢｖ）を撮影することが可能であり、個々のカメラＣの効率的な利用を図ると共に、ステレオ撮影に必要とされるカメラの台数を、従来技術を用いた場合よりも更に減少させることが可能である。

次に、本発明によるカメラ用支持装置を用いたマルチステレオカメラについて、図８を参照しつつ説明する。ここで、図８（Ａ）は、本発明によるマルチステレオカメラ８０００の斜視図を示したものであり、図８（Ｂ）は、その上面図を示したものである。

図８（Ａ）に例示したように、本発明によるマルチステレオカメラ８０００では、本発明によるステレオカメラ２０００を２台使用しており、これを相互に接続する構成を採用している。なお、図８に示したステレオカメラ２０００の例は、図７に示したものとは異なり、接続体５００の板面が垂直方向を向いた構成を有しているが、基本的な構成は同様である。

そして、かかる相互の接続は、例えば、図８（Ａ）に示したように、ステレオカメラ２台が、１台のステレオカメラを水平面上に載置した場合に垂直方向に立設した接続柱６００を介して上下に接続されるようになっている。

そのため、かかる水平面上に載置される１台のステレオカメラから見た場合には、接続柱６００は、接続体５００の延伸された長辺方向に対して垂直に接続されることになる。

また、２つのステレオカメラの上下の接続は、接続柱６００の上側と下側に、当該接続柱６００に対して垂直に、ステレオカメラの筐体の中心部分である接続体５００が垂直になるように行われており、さらに当該接続体５００の２台のカメラ用支持装置が接続された部分から見て略中央部分ＭＰを、前記上側と下側とで相互に直交するように行われている。なお、ここで、略中央部分としたのは、厳密に中央部とする趣旨ではなく、カメラの視界を遮らない範囲で接続を行なえば足りるとする趣旨である。

また、接続柱６００の素材は、本発明の例によるマルチステレオカメラ８０００において、例えば、ステレオカメラ２０００を上下方向に２台直交して設けた状態で、全体の形態を一定に維持するための強度が必要とされており、上述した接続体５００等と同様に金属合金などを用いた剛体により構成される。なお、上記マルチステレオカメラの例では、接続柱６００の下面に台座６３０を設けているが、このような構成により、接続柱６００による接続の安定を向上させると共に、かかるマルチステレオカメラ８０００を水平面上に載置した場合の安定性の向上を図ることも可能である。

また、このように２つのステレオカメラ２０００を直交して配置させることにより、それぞれのステレオカメラの光軸ＫＬは、図８（Ｂ）に示したように、直交することになる。

そのため、このように配置することにより、本発明によるマルチステレオカメラ８０００では、前後方向及び左右方向のステレオ画像を同時に取得することが可能である。

したがって、例えば、このように構成される図９（Ａ）に示したようなマルチステレオカメラ９０００によれば、図９（Ｂ）に示したように、前方ステレオ画像ＳＦｖと後方ステレオ画像ＳＢｖ、及び、左方ステレオ画像ＳＬｖと右方ステレオ画像ＳＲｖとを同時に取得することが可能であり、更に、カメラＣの視野角を適当に調整すれば、全方位についてのステレオ画像を取得することも可能である。なお、ここで、図９（Ａ）は、図８に示したものとは異なるマルチステレオカメラ９０００の例を示した正面図であり、図９（Ｂ）は、その水平方向での視野角の例を、当該マルチステレオカメラ９０００の上方から見た場合を示したものである。

そのため、本発明によるマルチステレオカメラによれば、上記ステレオカメラ２台を、例えば、接続柱を介して上下に直交して用いることにより、多方向のステレオ画像（マルチステレオ画像）を撮影することが可能であり、個々のカメラの効率的な利用を図ると共に、ステレオ撮影に必要とされるカメラの台数を、従来技術によるものよりも更に減少させることが可能である。

なお、上述したカメラ用支持装置及びステレオカメラ並びにマルチステレオカメラの各構成例は例示であるため、上記の構成に限定を設けるものでは無く、かかる構成例及びその構成要素は、本発明の趣旨の範囲で、他の形態を選択することも可能である。

そのため、例えば、本発明によるカメラ用支持装置を構成する三角柱形状の形態の底面は、必ずしも二等辺三角形状に限定されるものでは無い。したがって、取得したい前方画像或いは後方画像に応じて、カメラＣの光軸ＭＬに対する鏡面１５１Ｆと１５１Ｂとの角度を、予め当該三角柱形状の形態の底面を構成する三角形状の形態の内角の角度を適宜調整して構成しておくことで決定することも可能である。

また、本発明によるカメラ用支持装置を構成する鏡面支持部の鏡面の種類は特に限定を設けるものでは無い為、必ずしも平面鏡に限らず、カメラＣの視野角などに応じて、凸面鏡や凹面鏡、或いはフレネル鏡等を用いることも可能である。

また、更に、本発明によるマルチステレオカメラ８０００や９０００の例では、２つのステレオカメラを直交させて用いている。しかし、かかる構成に限らずに、例えば、図１０で示したように、正逆方向でステレオ画像を取得したい領域に応じて、２つのステレオカメラを直交させずに用いることも当然に可能である。

すなわち、図１０は、実線で示すステレオカメラ９５００Ａと鎖線で示す９５００Ｂとを接続柱６００を介して上下で相互に接続しているものの、かかる相互の接続を、それぞれの有する接続体５００を直交させずに行っている例と、その視野角とを示したものである。

そして、このような構成を用いた場合には、図１０に太い実線で示すステレオカメラ９５００Ａにより撮像可能な前方ステレオ画像の領域ＳＦｖ（Ａ）及び、後方ステレオ画像の領域ＳＢｖ（Ａ）と、太い鎖線で示すステレオカメラ９５００Ｂにより撮像可能な前方ステレオ画像の領域ＳＦｖ（Ｂ）及び、後方ステレオ画像の領域ＳＢｖ（Ｂ）とが、特定の方向に対して隣接して得られるように設けることも可能である。したがって、本発明によるマルチステレオカメラでは、カメラの視野角等に応じて、多方向のステレオ画像を選択的に取得することも可能である。

また、上記本発明によるマルチステレオカメラ８０００や９０００の構成例では、ステレオカメラ２台を接続柱６００を介して上下に接続しているが、これに限らずに、接続柱６００を使わず高さに差を付けることなく、２つのステレオカメラを水平面上に十字状等に接続しても良い。但し、その場合には、カメラの視野角によっては、一方のステレオカメラの視野に他方のステレオカメラが写り込む場合もあり得るが、これらはマルチステレオカメラの用い方や、画像データの処理等に応じて調整可能である。またこのように、水平面上に２つのステレオカメラを配置した場合には、各カメラ用支持装置の基台部を接続体を兼ねたものとして構成し、これらを一体化して用いることも可能である。

１１０ 基台部
１３０ 支柱
１５０ 鏡面支持部
１５１Ｆ 鏡面（正面側）
１５１Ｂ 鏡面（背面側）
５００ 接続体
６００ 接続柱
６３０ 台座
１０００ ２０００ カメラ用支持装置
７０００ ステレオカメラ
８０００ マルチステレオカメラ
ＦＶ 前方の風景
Ｆｖ 前方画像
ＢＶ 後方の風景
Ｂｖ 後方画像
ＲＦｖ 右前方画像
ＲＢｖ 右後方画像
ＬＦｖ 左前方画像
ＬＢｖ 左後方画像
ＳＦｖ 前方ステレオ画像
ＳＢｖ 後方ステレオ画像
ＳＲｖ 右方ステレオ画像
ＳＬｖ 左方ステレオが続
φ 三角柱の頂角Ｔの角度
ＴＬ 三角柱の高さ方向の辺（中心線）
Ｍ ＴＬの中点
Ｃ カメラ
α カメラの視野角
ＭＬ カメラの光軸
Ｔ２Ｌ 三角柱の頂角の２等分線
ＫＬ カメラ用支持装置の光軸
θｆ 前方視野角中心線の水平方向からの偏差（角）
θｂ 後方視野角中心線の水平方向からの偏差（角）
ＣＬｆ 前方に対する視野角の中心線
ＣＬｂ 前方に対する視野角の中心線

Claims (7)

1. カメラ用支持装置を用いるステレオカメラを２台用いるマルチステレオカメラであって、
   前記カメラ用支持装置は、
   正逆方向を同時に撮影するためのカメラ用支持装置であって、
   少なくとも、基台部と、前記基台部から延伸するように設けられた支柱と、前記支柱の基台部側とは反対側に設けられた鏡面支持部と、から構成され、
   前記基台部には、カメラが、前記鏡面支持部の方向に向けて配置され、
   前記鏡面支持部には、少なくとも、中心線に沿って配置された２枚の鏡面が前記カメラのレンズ側に向くように配置されており、
   前記基台部に配置されたカメラが、前記中心線を境界として、
   前記２枚の鏡面のうちの１方の鏡面から反射して得られる正方向画像と、
   前記２枚の鏡面のうちの他の１方の鏡面から反射して得られる逆方向画像との、
   双方の画像を撮影することが可能であり、
   前記ステレオカメラは、
   前記カメラ用支持装置２台が相互に接続され、
   前記相互の接続は、前記カメラ用支持装置２台の基台部相互間を、前記鏡面支持部を構成する前記中心線の延長線上の方向に、接続体を介して接続することにより行われていると共に、前記２台のカメラ用支持装置の光軸が相互に平行となるように配置されており、
   前記マルチステレオカメラは、
   前記ステレオカメラ２台が、前記接続体の略中央部で相互に接続されており、
   前記ステレオカメラ２台の相互の接続は、
   水平面に対して垂直に設けられた接続柱を介して上下に接続されると共に、
   前記上下の接続は、前記接続柱の上側と下側に前記接続柱に対して垂直に、前記ステレオカメラの前記接続体の前記２台のカメラ用支持装置が接続された部分から見て略中央部分を、前記上側と下側とで相互に接続することにより行われる、
   ことを特徴とするマルチステレオカメラ。
2. 前記鏡面支持部は、底面が二等辺三角形状に形成された三角柱状の形態を有していて、
   前記底面の一部で前記支柱に接続されていると共に、前記二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面の全部又は一部は鏡面になっており、
   前記中心線は、前記二等辺三角形状の頂角が属する前記三角柱状の形態の高さ方向の１辺であると共に、前記基台部に配置されたカメラのレンズに対向するように設けられており、
   前記基台部に配置されたカメラが、前記中心線である前記二等辺三角形状の頂角が属する前記三角柱状の形態の高さ方向の１辺を境界として、
   前記二等辺三角形状の１方の等辺部分が属する前記三角柱状の形態の側面の鏡面部分から反射して得られる正方向画像と、
   前記二等辺三角形状の他の１方の等辺部分が属する前記三角柱状の形態の側面の鏡面部分から反射して得られる逆方向画像との、
   双方の画像を撮影することが可能である請求項１に記載のマルチステレオカメラ。
3. 前記中心線の中点部分における２つの鏡面のなす角の２等分線が、前記カメラのレンズの光軸と一致するように前記カメラが配置されている、請求項１に記載のマルチステレオカメラ。
4. 前記中心線の中点部分における２つの鏡面のなす角の２等分線が、前記カメラのレンズの光軸と一致するように前記カメラが配置されている、請求項２に記載のマルチステレオカメラ。
5. 前記鏡面支持部における２枚の鏡面の形態、又は、前記鏡面支持部における前記三角柱状の形態の、前記二等辺三角形状の等辺部分が属する２つの側面に配置された鏡面の形態は、前記基台部に配置されたカメラから見て、長方形状又は円形状又は上底を共通として構成される２つの台形状である、請求項２又は４に記載のマルチステレオカメラ。
6. 前記ステレオカメラ２台の相互の接続は、前記ステレオカメラ２台を相互に直交するように行われる請求項１乃至５の何れか１項に記載のマルチステレオカメラ。
7. 前記基台部、前記支柱、前記鏡面支持部、前記接続体、前記接続柱について、これらの全部又は一部が、一体の部品として形成されている請求項１乃至６の何れか１項に記載のマルチステレオカメラ。
   

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