(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化、低コスト化したステレオカメラ、及び車載灯具ユニットを提供する。【解決手段】ステレオカメラ１０１は、中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラー１０２，１０３と、結像光学系１０４と、イメージセンサ１０５と、を備え、第２の凸双曲面ミラーは、中心軸を共通とし、円錐定数が異なる外周側双曲面ミラー１０７、及び内周側双曲面ミラー１０８からなり、内周側双曲面ミラーの円錐定数の絶対値は、外周側双曲面ミラーの円錐定数の絶対値よりも大きい。【選択図】図１
2020046262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を備え、
前記第２の凸双曲面ミラーは、前記中心軸を共通とし、円錐定数が異なる外周側双曲面ミラー、及び内周側双曲面ミラーからなり、
前記内周側双曲面ミラーの前記円錐定数の絶対値は、前記外周側双曲面ミラーの前記円錐定数の絶対値よりも大きい
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のステレオカメラであって、
前記第１の凸双曲面ミラーの外側の第２焦点と前記内周側双曲面ミラーの内側の第１焦点とは略一致し、且つ、前記内周側双曲面ミラーの外側の第２焦点と前記外周側双曲面ミラーの外側の第２焦点とは略一致する
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項３】
請求項２に記載のステレオカメラであって、
前記第１の凸双曲面ミラーの内側の第１焦点、及び前記外周側双曲面ミラーの内側の第１焦点は、前記異なる２視点に相当する
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項４】
請求項１に記載のステレオカメラであって、
前記第１の凸双曲面ミラーは、前記第２の凸双曲面ミラーよりも口径が大きい
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項５】
請求項１に記載のステレオカメラであって、
前記第１の凸双曲面ミラーは、前記第２の凸双曲面ミラーの上側に配置されている
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項６】
請求項１に記載のステレオカメラであって、
前記出力画像に基づいて前記被写体までの距離を演算する画像処理部を、
備えることを特徴とするステレオカメラ。
【請求項７】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を備え、
前記第１の凸双曲面ミラーは、前記第２の凸双曲面ミラーよりも口径が大きい
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項８】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を備え、
前記第１の凸双曲面ミラーは、前記第２の凸双曲面ミラーの上側に配置されている
ことを特徴とするステレオカメラ。
【請求項９】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を備え、
前記第２の凸双曲面ミラーは、前記中心軸を共通とし、円錐定数が異なる外周側双曲面ミラー、及び内周側双曲面ミラーからなり、
前記内周側双曲面ミラーの前記円錐定数の絶対値は、前記外周側双曲面ミラーの前記円錐定数の絶対値よりも大きい
ステレオカメラと、
ヘッドライト、テールランプ、及びストップランプのうちの少なくとも１つと、
が一体化されていることを特徴とする車載灯具ユニット。
【請求項１０】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を備え、
前記第１の凸双曲面ミラーは、前記第２の凸双曲面ミラーよりも口径が大きい
ステレオカメラと、
ヘッドライト、テールランプ、及びストップランプのうちの少なくとも１つと、
が一体化されていることを特徴とする車載灯具ユニット。
【請求項１１】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を備え、
前記第１の凸双曲面ミラーは、前記第２の凸双曲面ミラーの上側に配置されている
ステレオカメラと、
ヘッドライト、テールランプ、及びストップランプのうちの少なくとも１つと、
が一体化されていることを特徴とする車載灯具ユニット。
【請求項１２】
中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、
前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、
被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、
を有する複数のステレオカメラと、
前記複数のステレオカメラによって生成された複数の前記出力画像に基づいて前記被写体までの距離を演算する統合制御部と、
を備えることを特徴とするステレオカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオカメラ、車載灯具ユニット、及びステレオカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車におけるユーザサポート機能として、自動運転、自動ブレーキ、自動追従等の開発、改良が進められている。これらのユーザサポート機能の実現には、自動車の周囲に存在する物体を検知する技術が共通して用いられており、特に、自動運転については、自動車の全周囲（周囲３６０°）の物体検知技術の確立が重要となる。
【０００３】
自動車の全周囲の物体検知技術としては、レーザパルスの反射戻り時間から物体までの距離を検出するＬＩＤＡＲ(Laser Imaging Detection and Ranging)を用いる方法が知られている。
【０００４】
また、双曲面ミラーを用いる方法も知られており、例えば特許文献１には、「ミラー部３,４とカメラ部３ｃ,４ｃで構成する光学系により全方位画像を撮像する２つ以上の撮像手段を用いて、撮影空間に於けるステレオ画像及び被写体の形状及び構造を表わす３次元座標値を抽出する３次元空間認識入力装置」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５６２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＩＤＡＲを用いる方法の場合、ＬＩＤＡＲだけでは画像を取得することができないので、検知した物体が何であるのかを認識するため、画像を撮影できるカメラを併用する必要がある。また、周囲に存在する自動車もＬＩＤＡＲを用いている場合、レーザ光が相互に干渉し合ってしまう可能性がある。
【０００７】
特許文献１に記載の３次元空間認識入力装置では２つのカメラを用いるので、車載を考慮した場合、装置のサイズが大きくなってしまう。また、自動車の全周囲の物体を検出するには、３次元空間認識入力装置を自動車の四隅に配置する必要があり、合計８つのカメラを用いることになるので、コスト高となってしまう。
【０００８】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであって、ステレオカメラ、及び車載灯具ユニットの小型化、且つ、低コスト化を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係るステレオカメラは、中心軸を共通とし、頂点を対向して上下に配置された第１及び第２の凸双曲面ミラーと、前記第１の凸双曲面ミラーの頂点部分に設けた開口に配置された結像光学系と、被写体の光が前記第１の凸双曲面ミラーで反射された後、さらに、前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光、及び前記被写体の光が前記第２の凸双曲面ミラーで反射されてから前記結像光学系を介して入射する光に基づいて、異なる２視点から前記被写体を撮像した場合にそれぞれ対応する２つの像が同時に写し出されている出力画像を生成するイメージセンサと、を備え、前記第２の凸双曲面ミラーは、前記中心軸を共通とし、円錐定数が異なる外周側双曲面ミラー、及び内周側双曲面ミラーからなり、前記内周側双曲面ミラーの前記円錐定数の絶対値は、前記外周側双曲面ミラーの前記円錐定数の絶対値よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステレオカメラ、及び車載灯具ユニットの小型化、且つ、低コスト化が可能となる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態であるステレオカメラの構成例を示す図である。
【図２】上側双曲面ミラーと外周側双曲面ミラーと内周側双曲面ミラーとの関係を示す断面図である。
【図３】各双曲面ミラーのパラメータの一例を示す図である。
【図４】結像光学系の画角と像高との関係を示す図である。
【図５】ステレオカメラを車載する場合の配置例を示す図である。
【図６】４台のステレオカメラによる自動車の全周囲距離計測処理の概要を示す図である。
【図７】イメージセンサにおける像の理想的な配置例を示す図である。
【図８】車載したステレオカメラにおける測距精度のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明に係る第２の実施形態である車載灯具ユニットの構成例を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態である車載灯具ユニットの構成例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。
【００１４】
＜本発明に係る第１の実施形態であるステレオカメラの構成例＞
図１は、本発明に係る第１の実施形態であるステレオカメラ１０１の構成例を示している。
【００１５】
該ステレオカメラ１０１は、上側双曲面ミラー１０２、下側双曲面ミラー１０３、結像光学系１０４、イメージセンサ１０５、駆動制御部１１８、及び画像処理部１１９を備える。
【００１６】
上側双曲面ミラー１０２、及び下側双曲面ミラー１０３は、凸状の双曲面を有するミラーである。上側双曲面ミラー１０２は、本発明の第１の凸双曲面ミラーに相当する。下側双曲面ミラー１０３は、本発明の第２の凸双曲面ミラーに相当する。
【００１７】
上側双曲面ミラー１０２及び下側双曲面ミラー１０３は、中心軸を共通とし、それぞれの頂点が対向する向きで所定の間隔を空けて上下に配置されている。
【００１８】
上側双曲面ミラー１０２は、頂点部分に開口１０６を有する。
【００１９】
下側双曲面ミラー１０３は、中心軸を共通とし、曲率が異なる外周側双曲面ミラー１０７、及び内周側双曲面ミラー１０８からなる。外周側双曲面ミラー１０７と内周側双曲面ミラー１０８との境界には、多少の段差があってもよい。
【００２０】
結像光学系１０４は、１枚以上のレンズから成り、開口１０６の中に配置される。結像光学系１０４は、下側双曲面ミラー１０３にて反射した光を収束してイメージセンサ１０５に入射させる。
【００２１】
イメージセンサ１０５は、例えば、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)からなり、駆動制御部１１８からの制御に従い、結像光学系１０４を介して入射された光に基づき、出力画像１１７を生成し駆動制御部１１８に出力する。
【００２２】
駆動制御部１１８は、イメージセンサ１０５の駆動を制御する。また、駆動制御部１１８は、イメージセンサ１０５が出力する出力画像１１７を画像処理部１１９に供給する。画像処理部１１９は、供給された出力画像１１７に基づき、被写体１０９の３次元位置情報１２０を生成する。
【００２３】
ここで、上側双曲面ミラー１０２、外周側双曲面ミラー１０７、及び内周側双曲面ミラー１０８をなす双曲面ミラーの一般的な性質について説明する。
【００２４】
上側双曲面ミラー１０２、外周側双曲面ミラー１０７、及び内周側双曲面ミラー１０８それぞれの双曲面は、次式（１）によって表される２次曲面において、円錐定数κが−１よりも小さい場合に相当する。
【００２５】
【数１】
2020046262.tif 000003
【００２６】
ここで、式（１）におけるｚ（ｒ）は光軸上の頂点を原点とする光軸方向の面のサグ量である。ｃは光軸上の曲率（軸上曲率）である。ｒは光軸からの半径座標である。
【００２７】
一般に、双曲面は２つの焦点を有する。２つの焦点の座標は、面頂点を基準として次式（２）によって表される。
【００２８】
【数２】
2020046262.tif 000004
【００２９】
なお、式（２）における±が＋である場合が双曲面の内側にある焦点の座標を表す。式（２）における±が−である場合が双曲面の外側にある焦点の座標を表す。以下、双曲面の内側にある焦点を第１焦点と称し、双曲面の外側にある焦点を第２焦点と称する。
【００３０】
双曲面ミラーは、第１焦点に向かう光線を双曲面にて反射すると、その反射光を第２焦点に集光させる性質を有する。逆に、双曲面ミラーは、第２焦点から出射された光を第１焦点から出射されたかのように反射する性質を有する。
【００３１】
次に、図２は、上側双曲面ミラー１０２と外周側双曲面ミラー１０７と内周側双曲面ミラー１０８との関係を示す断面図である。
【００３２】
上側双曲面ミラー１０２と外周側双曲面ミラー１０７と内周側双曲面ミラー１０８との関係は、上側双曲面ミラー１０２の第２焦点１０２２が、内周側双曲面ミラー１０８の第１焦点１０８１と略一致するようになされている。また、この一致点は、外周側双曲面ミラー１０７の第１焦点１０７１と略一致する必要はないが、近傍に位置するようになされている。
【００３３】
さらに、外周側双曲面ミラー１０７の第２焦点１０７２が、内周側双曲面ミラー１０８の第２焦点１０８２と略一致するようになされている。この一致点には、結像光学系１０４が配置されている。この一致点は、上側双曲面ミラー１０２の第１焦点１０２１と略一致する必要はないが、近傍に位置するようになされている。
【００３４】
これにより、図１に示されたステレオカメラ１０１においては、被写体１０９からの光１１０のうち、上側双曲面ミラー１０２の第１焦点（上側視点）１０２１に向かう光１１２は、上側双曲面ミラー１０２によって反射されて、上側双曲面ミラー１０２の第２焦点１０２２に集光される。
【００３５】
上側双曲面ミラー１０２の第２焦点１０２２は、内周側双曲面ミラー１０８の第１焦点１０８１と略一致する。よって、上側双曲面ミラー１０２の第２焦点１０２２に集光される光は、内周側双曲面ミラー１０８の第１焦点１０８１に向かう光と見做せるので、この光は、内周側双曲面ミラー１０８によって再び反射されて、内周側双曲面ミラー１０８の第２焦点１０８２に集光される。
【００３６】
一方、被写体１０９からの光１１０のうち、外周側双曲面ミラー１０７の第１焦点（下側視点）１０７１に向かう光１１４は、外周側双曲面ミラー１０７によって反射され、外周側双曲面ミラー１０７の第２焦点１０７２に向けて集光反射される。
【００３７】
外周側双曲面ミラー１０７の第２焦点１０７２と内周側双曲面ミラー１０８の第２焦点１０８２は略一致し、この一致点には結像光学系１０４が配置されている。したがって、上側双曲面ミラー１０２によって反射され、さらに内周側双曲面ミラー１０８によって反射された反射光と、外周側双曲面ミラー１０７によって反射された反射光とは、結像光学系１０４によって同時にイメージセンサ１０５に入射される。これにより、イメージセンサ１０５は、内周側に上側視点（第１焦点）１０２１から見た被写体１０９の像１１５が写され、それと同時に外周側に下側視点（第１焦点）１０７１から見た被写体１０９の像１１６が写された出力画像１１７を生成することができる。
【００３８】
このようにして得られた出力画像１１７は、駆動制御部１１８を介して画像処理部１１９に供給される。画像処理部１１９は、出力画像１１７を、像１１５が写されている内周領域と、像１１６が写されている外周領域とに分離し、それぞれに射影変換処理を行い、その結果得られる２枚の画像において視差マッチング処理を行い、被写体１０９の３次元位置情報１２０を生成する。
【００３９】
生成された３次元位置情報１２０は、例えば、ディスプレイに表示されたり、ステレオカメラ１０１が搭載される自動車のＥＣＵ(Electronic Control Unit)に供給されたり、統合制御部４０２（図５）に出力されたり、所定のサーバに送信されたりするようにしてもよい。
【００４０】
なお、上述したステレオカメラ１０１の一部の構成要素、例えば、駆動制御部１１８や画像処理部１１９については、ステレオカメラ１０１から独立させて、例えばステレオカメラ１０１が搭載される自動車のＥＣＵに実行させてもよい。
【００４１】
＜上側双曲面ミラー１０２と外周側双曲面ミラー１０７と内周側双曲面ミラー１０８とのその他の関係＞
第１の実施形態であるステレオカメラ１０１においては、内周側双曲面ミラー１０８の円錐定数κの絶対値が、外周側双曲面ミラー１０７の円錐定数κの絶対値よりも大きくなる値に設定されている。これにより、出力画像１１７においては、上側視点１０２１から見た被写体１０９の像１１５と、下側視点１０７１から見た被写体１０９の像１１６との大きさが揃えられている。
【００４２】
出力画像１１７における内周側の像１１５と外周側の像１１６とのサイズを揃えることにより、像１１５と像１１６の解像度を合わせることができ、視差マッチング処理の精度を上げることができる。
【００４３】
また、ステレオカメラ１０１においては、上側双曲面ミラー１０２には、下側双曲面ミラー１０３よりも口径が大きい双曲面ミラーが採用されている。上側双曲面ミラー１０２の口径を下側双曲面ミラー１０３よりも大きくすることで、下側視点１０７１の上向き画角の光線を上側視点１０２１で受光でき、ステレオ視を行うことができる上下の画角範囲を最大限まで広く確保することが可能となる。
【００４４】
なお、仮に、上側双曲面ミラー１０２と下側双曲面ミラー１０３との口径が略等しい場合、下側双曲面ミラー１０３は外周側双曲面ミラー１０７と内周側双曲面ミラー１０８とに分離されているため、下側視点１０７１の視野範囲は必然的に狭くなってしまうことになる。
【００４５】
ところで、ステレオカメラ１０１は、口径が大きく結像光学系１０４含む上側双曲面ミラー１０２が上側に、口径が小さい方の下側双曲面ミラー１０３が下側に配置されている。この上下の位置関係は反対にしても実用上支障はない。
【００４６】
しかしながら、このステレオカメラ１０１を車載して自動車の四隅に配置する場合、ステレオ視できる画角範囲があまり広くないことが問題となる。特に完全自動運転のための周囲センシング用途にステレオカメラ１０１を用いるためには自動車近傍を撮影することが必須であり、下向きの画角範囲を確保することが必要である。
【００４７】
ステレオカメラ１０１においては、上側視点１０２１に入射する下向き画角の光線が、下側視点１０７１に入射する画角範囲よりも広い範囲をカバーできるようにしている。これにより上側視点１０２１による単眼視にはなるが、自動車の近傍を撮影することが可能とすることができる。自動車の近傍の画像は、主に路面にひかれたセンタライン等の白線を検知するために必要となるが、白線は路面にひかれていることが既知であるため、単眼視でも距離を計測することが可能である。そのため、結像光学系１０４が配置されている大きい方の上側双曲面ミラー１０２を上側に配置することが有効となる。
【００４８】
次に、図３は、上側双曲面ミラー１０２、外周側双曲面ミラー１０７、及び内周側双曲面ミラー１０８に関する曲率半径ｒ、円錐定数κ、頂点位置、及び口径の一例を示している。
【００４９】
同図の例では、上側双曲面ミラー１０２の曲率半径ｒは１５ｍｍ、円錐定数κは−３．１、頂点位置は０ｍｍ、口径は３４ｍｍ、外周側双曲面ミラー１０７の曲率半径ｒは−１７ｍｍ、円錐定数κは−２．９４、頂点位置は−１８．５０５６ｍｍ、口径は２５ｍｍ、内周側双曲面ミラー１０８の曲率半径ｒは−２２ｍｍ、円錐定数κは−１３０、頂点位置は−１８．５０８６ｍｍ、口径は９ｍｍとされている。
【００５０】
次に、図４は、結像光学系１０４の画角と像高との関係を示している。なお、結像光学系１０４には、焦点距離４ｍｍ、Ｆ値２．９の３枚組みの広角レンズを用いた。同図によれば、画角に対する像高の傾きが、上側視点１０２１の場合と、下側視点１０７１の場合とでほぼ同等となっていることがわかる。
【００５１】
ところで、上側双曲面ミラー１０２、外周側双曲面ミラー１０７、及び内周側双曲面ミラー１０８の双曲面は、実際上は式（１）における円錐定数κが−１よりも小さい場合だけに限定されない。すなわち、ステレオカメラ１０１によるキャリブレーション処理において、結像位置は視差マッチング処理がし易い形で射影変換を行うのが一般的であり、任意の画角の光線がある程度の光量が受光されていれば、射影変換によって対応が可能であるためである。したがって、実際上はある視点（例えば、上側視点１０２１）に入射する光が必ずしも他の焦点（例えば、下側視点１０７１）に集光されなくても、最終的に反射光が結像光学系１０４に入射してイメージセンサ１０５に到達できればよい。
【００５２】
＜ステレオカメラ１０１を車載する場合の配置例＞
次に、図５は、ステレオカメラ１０１を車載する場合の配置例を示している。
【００５３】
同図における自動車４０１は、図面の左側が進行方向であり、自動車４０１の右前隅には略２７０°の視野範囲４０３ａを有するステレオカメラ１０１ａが配置されている。なお、周囲３６０°のうち、残りの９０°は車体によって死角となっている。同様に、自動車４０１の右後隅にはステレオカメラ１０１ｂが、自動車４０１の左後隅にはステレオカメラ１０１ｃが、自動車４０１の左前隅にはステレオカメラ１０１ｄが配置されている。
【００５４】
ただし、ステレオカメラ１０１の自動車４０１における配置は、四隅に限定するものではない。例えば、ドアミラー等の車体本体から突出している部位に配置するようにしてもよい。
【００５５】
さらに、自動車４０１には統合制御部４０２が備えられている。統合制御部４０２は、ステレオカメラ１０１ａ〜１０１ｄを統合して制御するとともに、画像処理部１１９と同様の画像処理を行う。
【００５６】
ステレオカメラ１０１ａは、視野範囲４０３ａにおける近距離（例えは、２０ｍ程度まで）については単独で短い基線長のステレオカメラとして３次元距離計測を行う。ステレオカメラ１０１ａは、視野範囲４０３ａにおける遠距離（例えば、２０ｍ程度以上）については、視野範囲が重複するステレオカメラ１０１ｂやステレオカメラ１０１ｄと共同し、長い基線長のステレオカメラとして距離計測を行う。ただし、実際の距離計測は、２枚の出力画像１１７に基づいて統合制御部４０２が実行する。ステレオカメラ１０１ｂ〜１０１ｄについても同様である。
【００５７】
次に、図６は、車載された４台のステレオカメラ１０１ａ〜１０１ｄによる自動車４０１の全周囲距離計測処理の概要を示している。ただし、同図においては、ステレオカメラ１０１ａによる出力画像１１７ａと、ステレオカメラ１０１ｂによる出力画像１１７ｂを図示しており、ステレオカメラ１０１ｃ，１０１ｄによる出力画像１１７ｃ，１１７ｄの図示を省略している。出力画像１１７ａ等における黒い扇型領域は、自動車４０１の車体による死角を表している。
【００５８】
例えば、ステレオカメラ１０１ａにおいては、画像処理部１１９（図１）が出力画像１１７ａを内周領域と外周領域とに分離して射影変換処理を行った後、視差マッチング処理５０３、及び短距離計測処理５０６を行う。
【００５９】
また同様に、例えば、ステレオカメラ１０１ｂにおいては、画像処理部１１９（図１）が出力画像１１７ｂを内周領域と外周領域とに分離して射影変換処理を行った後、視差マッチング処理５０５、及び短距離計測処理５０８を行う。
【００６０】
さらに、統合制御部４０２（図５）が、出力画像１１７ａから分離された外周領域の射影変換処理結果と、出力画像１１７ｂから分離された外周領域の射影変換処理結果とに基づき、視差マッチング処理５０４、及び長距離計測処理５０７を行う。
【００６１】
なお、図示せぬ出力画像１１７ｃ，１１７ｄに対しても同様の処理が行われて、統合制御部４０２（図５）が、これらの結果を合成することによって自動車４０１の全周囲の長短距離測距結果５０９を得ることができる。
【００６２】
該長短距離測距結果５０９は、例えば、ディスプレイに表示されたり、ステレオカメラ１０１が搭載される自動車のＥＣＵ(Electronic Control Unit)に供給されたり、統合制御部４０２（図５）に出力されたり、所定のサーバに送信されたりするようにしてもよい。
【００６３】
なお、図５に示されたように、各ステレオカメラ１０１の視野範囲４０３が２７０°であり、図６に示されるように、得られる出力画像１１７の一部が死角となっている場合、イメージセンサ１０５における像の配置は、図７に示されるように、死角の部分が画角からはみ出すように配置することが望ましい。これにより、イメージセンサ１０５上により大きく像が射影されるので、イメージセンサ１０５の画素領域をより効率的に利用することができる。
【００６４】
次に、図８は、ステレオカメラ１０１を車載した場合における測距精度のシミュレーション結果を示している。
【００６５】
測距精度のシミュレーションは、ステレオカメラ１０１の高さを地上８０ｃｍ、物体の高さを１ｍと仮定し、基線長が縦方向に３ｃｍである場合と、基線長が横方向に１５０ｃｍである場合についての測距精度を計算している。さらに、結像光学系１０４のレンズは、計算を簡単にするため、像高が主光線の画角に対して比例する特性を有すると仮定されている。視差マッチング処理における対応点探索は完全に理想的に実行されると仮定されている。
【００６６】
同図の横軸は被写体までの距離、縦軸は測定される距離精度（測距精度）であり、画素ピッチに起因する検出位置の不確定性の距離誤差を物体距離に対する比で示している。また複数の線は、光軸から左右方向への画角の違いを示している。
【００６７】
同図に示されたシミュレーション結果によれば、基本的には、基線長が長いほど、測距精度が高い（縦軸の値が小さい）ことがわかる。また、横方向に長い基線長の場合、斜め方向の距離精度が低下することがわかり、一方、縦方向に短い基線長の場合、画角に対してほとんど距離精度が変化していないことがわかる。
【００６８】
仮に測距精度の許容値を５％とした場合、距離１０ｍまでの範囲に存在する物体の距離は、縦方向に短い基線長のステレオカメラ１０１が単体で計測が適していることがわかる。なお、横方向に基線長が長くなるように、ステレオカメラ１０１を２台用いて計測した場合でも、計算上の測距精度は高くなるが、実際上は基線長が長いと各ステレオカメラ１０１により物体の見え方の違い（オクルージョン）が大きくなり、視差マッチング処理のための対応点探索が難しくなるので、短距離では縦方向の短い基線長を用いることが妥当である。
【００６９】
＜本発明に係る第２の実施形態である車載灯具ユニットの構成例＞
次に、図９は、本発明に係る第２の実施形態である車載灯具ユニット８００の構成例を示す斜視図である。図１０は、車載灯具ユニット８００の構成例を示す上面図である。
【００７０】
車載灯具ユニット８００は、車載を前提とし、本発明を適用したステレオカメラ１０１を自動車のヘッドライトの筐体８０４に組み込んで一体化したものである。さらに、車載灯具ユニット８００には、ターンランプやポジショニングランプ等を組み込んでもよい。
【００７１】
なお、図９及び図１０に示す車載灯具ユニット８００の構成例は、自動車の左前端への取り付けを想定したものであり、自動車の右前端に取り付けるものについては、左右を反転させればよい。また、自動車の後左端または後右端それぞれに取り付けるものについては、ヘッドライトの代わりに、テールランプやストップランプ等を配置すればよい。
【００７２】
車載灯具ユニット８００におけるヘッドライトは、主に、ＬＥＤ光源（不図示）、ＬＥＤ光源から射出される白色光を自動車の前方に反射集光するリフレクタ８０１、ロービームのカットオフラインを形成するために射出光を遮るシェード８０２、及びシェード８０２で遮られるエッジを遠方に結像させるレンズ８０３によって構成される。なお、ハイビームを照射する場合には、例えばシェード８０２を可動式にして光路からずらせばよいが、そのための詳細な構造については説明を省略する。筐体８０４は、少なくともヘッドライトの光が射出される領域と、ステレオカメラ１０１が光を受光する領域とが透明部材で形成されていればよい。
【００７３】
ステレオカメラと１０１をヘッドライトと一体化する際には、図１０の上面図に示すように、上側双曲面ミラー１０２と下側双曲面ミラー１０３との間に生じる側面の凹部分にレンズ８０３が入り込むように配置すれば、車載灯具ユニット８００のサイズを小型化できる。
【００７４】
ステレオカメラと１０１とヘッドライトとを一体化した車載灯具ユニット８００によれば、ステレオカメラと１０１を自動車の四隅に配置する場合に比較して、設置面積を削減することが可能となる。さらに、取り扱いが容易となり、車体に対する組み付けや位置決めを容易に行うことができる。
【００７５】
ステレオカメラ１０１を組み込んだ車載灯具ユニット８００は、例えば、対向車や先行車の運転車の目を幻惑することを防ぐためのＡＤＢ(Adaptive Driving Beam)システムの構成に寄与することができる。すなわち、ステレオカメラ１０１によって対向車や先行車の位置を正確に把握することによって、ＬＥＤ光源の発光強度分布を選択的に制御することで実現できる。具体的には、例えばＬＥＤ光源がシェード８０２と平行に配置されたＬＥＤ光源アレイであって、リフレクタ８０１が少なくともシェード８０２の稜線の方向にＬＥＤ光源の発光面を結像できる構造となっていれば、ＬＥＤ光源アレイの中の一部のＬＥＤを点消灯することで遠方の光度分布を制御することができる。
【００７６】
以上、本発明に係る各実施形態及び変形例の説明を行ってきたが、本発明は、上記した実施形態の一例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態の一例は、本発明を分かり易くするために詳細に説明したものであり、本発明は、ここで説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の一例の構成の一部を他の一例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の一例の構成に他の一例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の一例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることもできる。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、図中の制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、全てを示しているとは限らない。ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【００７７】
また、上記のステレオカメラ１０１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１０１・・・ステレオカメラ、１０２・・・上側双曲面ミラー、１０３・・・下側双曲面ミラー、１０４・・・結像光学系、１０５・・・イメージセンサ、１０６・・・開口、１０７・・・外周側双曲面ミラー、１０８・・・内周側双曲面ミラー、１０９・・・被写体、１１６・・・像、１１７・・・出力画像、１１８・・・駆動制御部、１１９・・・画像処理部、１２０・・・次元位置情報、４０１・・・自動車、４０２・・・統合制御部、４０３・・・視野範囲、８００・・・車載灯具ユニット、８０１・・・リフレクタ、８０２・・・シェード、８０３・・・レンズ、８０４・・・筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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