(57)【要約】【課題】  複数の光画像を撮像する安価な撮像装置、好ましくは２組のステレオカメラを組み合わせた安価な距離測定用の撮像装置の提供。【解決手段】  複数の撮像領域に分割された撮像面を有する撮像素子１３と、異なった方向から前記撮像面に照射される光線による複数の画像情報、好ましくは近距離撮影用カメラのレンズ１２から照射される画像情報及び遠距離撮影用カメラのレンズ１１から照射される画像情報を、それぞれの画像情報に分離して、前記撮像面の別々の撮像領域に形成させる光フィルタ１４と、を備えることを特徴とする撮像装置。【選択図】図１
2010271143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像領域に分割された撮像面を有する撮像素子と、
異なった方向から前記撮像面に照射される光線による複数の画像情報を、それぞれの画像情報に分離して、前記撮像面の別々の撮像領域に形成させる光フィルタと、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像面に分離して形成された複数の画像情報は、さらに複数の画像領域に分割されて前記撮像面の別々の撮像領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光フィルタは、前記複数の画像情報を前記撮像面の１方向のみに分離することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光フィルタは、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズアレイ、格子状遮光板、又は所定方向のみに透光性を有する遮光部材のいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記異なった方向からの光線による複数の画像情報は、近距離撮影用カメラのレンズから照射される画像情報、及び遠距離撮影用カメラのレンズから照射される画像情報を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の画像領域に分割された画像情報を前記撮像素子により電子情報に変換し、前記電子情報に変換した複数の画像領域の画像情報を結合する画像結合処理装置を備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
一対の近距離撮影用のステレオカメラと、一対の遠距離撮影用のステレオカメラと、それぞれのステレオカメラにより撮影されたステレオ画像情報を取得し、それぞれのステレオ画像情報を統合して統合ステレオ画像情報とし、前記統合ステレオ画像情報における近距離から遠距離までに存在する物体の距離情報を取得する距離情報取得装置とを備え、
前記近距離撮影用のステレオカメラにおける少なくとも一つの撮像装置と、前記遠距離撮影用のステレオカメラにおける少なくとも一つの撮像装置の組合せは、請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置を含むことを特徴とする距離測定装置。
【請求項８】
前記近距離撮影用のステレオカメラにおいて前記組合せとなる撮像装置に光情報を照射するレンズと、前記遠距離撮影用のステレオカメラにおいて前記組合せとなる撮像装置に光情報を照射するレンズは、近接して配置され、且つ前記一対の近距離撮影用のステレオカメラ、又は前記一対の遠距離撮影用のステレオカメラにおける一対のレンズの基線に対し垂直に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の距離測定装置。
【請求項９】
自動車に搭載した請求項７又は８に記載の距離測定装置と、
前記距離測定装置により取得した前記物体の距離情報を基に、運転中の危険性を判断する危険性判断装置とを備えることを特徴とする自動車の車外監視装置。
【請求項１０】
前記危険性判断装置の情報を基に、危険性を報知する報知装置、又は危険を回避する危険回避装置を備えることを特徴とする請求項９に記載の自動車の車外監視装置。
【請求項１１】
光による複数の画像情報を異なった方向から撮像面に照射する光照射行程と、
照射された前記複数の画像情報を光フィルタにより分離して、それぞれの画像情報として前記撮像面の別々の撮像領域に形成する光画像分離工程と、
分離された前記それぞれの画像情報を複数の撮像領域を有する撮像面を備えた撮像素子により撮像する撮像工程と、
を含むことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、距離測定装置、及び車外監視装置、並びに撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車にテレビカメラを搭載して車両前方を監視し、車両前方の人、他車両、障害物等との距離を認知し、それらに衝突する危険性がある場合は、運転者に報知したり、車両のブレーキを作動させて停止させたり、減速させたりするＡＳＶ（Advanced Safety Vehicle；先進安全自動車）装置が知られている。
【０００３】
ＡＳＶ装置において必要不可欠なものが、車両前方の物体の距離測定装置である。テレビカメラ等により車両前方の物体との距離を測定する距離測定装置はすでに知られている。このような距離測定装置は、一般にはステレオカメラと呼ばれる一対のカメラを、間隔を置いて車両上に設置し、両方のカメラで同じ対象物を撮影し、その視野角の違いにより車両（カメラ）からの距離を算出する、所謂、三角測量の原理を応用した距離測定方法である。
【０００４】
このようなステレオカメラを用いた車載用距離測定装置では、車両付近の近距離障害物から、高速走行中の前方車両のように比較的遠距離の障害物まで距離測定できることが必要である。一方、ステレオカメラを用いた三角測量で遠距離障害物に対する距離測定精度を向上させるには、２個のカメラ間の長さである基線長を伸ばすか、カメラの焦点距離を長くする必要がある。基線長を長くすると、カメラ間の距離が遠くなり、ステレオカメラ装置が大型化しやすく、車載用距離測定装置としては限界がある。一方、カメラの焦点距離を長くすると、レンズの特性上近距離の障害物の測定精度が低下する。また、焦点距離を長くすると、カメラの視野角が狭くなるため、測定できる視野が狭くなる。車両付近の障害物に対しては、車両の斜め前方まで認識できることが必要であり、近距離障害物に対してはカメラの視野角が広いことが要求される。
【０００５】
この問題を解決するために、焦点距離の異なる２組のステレオカメラを用いた距離測定装置が知られている（本願においては、２組のステレオカメラを組み合わせたカメラをツインステレオカメラともいう。）。例えば、通常の車載用ツインステレオカメラにおいて距離測定できる範囲は、遠距離撮影用カメラの場合は２０ｍから１００ｍ程度の前方であり、近距離撮影用カメラの場合は車両の５ｍから３０ｍ程度前方までである。すなわち、遠距離撮影用のステレオカメラでは、２０ｍ以上先の物体の監視はできるが、それより近くの物体に対しては、距離測定の精度が保てない。この為、高速道路を比較的高速で走行している場合は問題ないが、車両近辺の物体の監視ができず、低速走行時には役に立たない場合が多い。また、遠距離撮影用カメラの特徴として、遠距離において高精度の画像を撮影するためには広角カメラにすることができず、車両の側面に近い斜め前方の監視が不十分になる。一方、近距離撮影用のステレオカメラでは、車両近辺の物体の監視ができ、広角カメラにすることも容易であるが、３０ｍより遠くの物体に対しては、距離測定の精度が保てない。
【０００６】
この為、実際に車両搭載される距離監視用のツインステレオカメラは、遠距離撮影用ステレオカメラと近距離撮影用ステレオカメラを組み合わせたステレオカメラシステムとなっている場合が多い。そして、高速走行時には、遠距離撮影用ステレオカメラにより比較的遠い前方の障害物等との距離を監視し、低速走行時には、近距離撮影用ステレオカメラにより車両に近い前方の障害物等との距離を監視するようにしている。遠距離撮影用ステレオカメラと近距離撮影用ステレオカメラの２組のステレオカメラは、走行状態に合わせて人為的又は自動的に切り換えている。
【０００７】
特許文献１には、上述のツインステレオカメラシステムにおいて、常に遠距離から近距離までの広い範囲で距離測定を行うことのできるツインステレオカメラシステムを搭載した車外監視装置を提案している。この車外監視装置は、遠距離撮影用ステレオカメラと近距離撮影用ステレオカメラの２組のステレオカメラにより、それぞれの画像情報中の物体の距離測定を行い、両方のステレオカメラで距離測定可能な距離にある物体を画像処理技術により照合して、一方の画像のみを採用することにより、５ｍ程度の近距離から、１００ｍ程度の遠距離までの物体を一つの画像情報の中に収めて、近距離から遠距離までの距離測定を可能にしている。
【０００８】
これにより、遠・近２組のステレオカメラを状況に応じて切り換えて使用する従来の技術では、課題となっていた切り換え時期の判断が必要でなくなった。また、従来技術では問題とされていた、遠距離撮影用ステレオカメラの作動中である高速走行中において、遠距離撮影用ステレオカメラの検出範囲外となる、斜め前方から自車両の直前に他車両等が割り込んで来たような場合でも、割り込み車両を検出することができ、直ちに警告操作や危険回避操作に繋げることができるとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、遠・近２組のステレオカメラシステムを用いた車外監視装置で、走行中の車両前方の障害物等の距離を測定し、監視することは比較的容易になった。しかし、これまでの車外監視装置においては、遠距離用ステレオカメラと近距離用ステレオカメラの２組のステレオカメラ、すなわち、少なくとも４つのカメラを組み合わせたカメラシステムが必要であった。この為、カメラシステムが複雑で高価なものであることには変わりがなかった。特に、距離測定用のツインステレオカメラシステムにおいては、光画像情報を撮像素子（ＣＣＤ等）により電子画像情報に変換し、この電子画像情報をコンピュータ処理して距離測定をしており、光画像情報を電子画像情報に変換する撮像素子が最低４つは必要であった。また、撮像素子の撮像面は、多数の画素の集合体であり、測定精度を向上させるためには、画素の数を増やす必要があった。撮像素子の画素数の増加は、撮像画面の大型化、画素数に対応する電子情報処理量の増加など、距離測定用のツインステレオカメラシステムのコスト以外の面にも影響を与えていた。このように、ツインステレオカメラシステムを始めとする、複数の光画像を同時に撮像する撮像装置は、高価で大がかりなものになりやすかった。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、複数の光画像を撮像できる安価な撮像装置、この撮像装置を備えた距離測定装置、及び車外監視装置、並びに複数の光画像を低コストで撮像する撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る撮像装置は、光情報を電子情報に変換する撮像素子と、撮像素子の撮像面上に光線による画像情報を形成させる光フィルタを備える。撮像素子は、撮像面を複数の撮像領域に分割して使用しており、撮像面の前には光フィルタが配置され、この光フィルタは、異なった方向から撮像面に向かって照射される光線による複数の画像情報を、撮像面上の分割されたそれぞれの撮像領域に分離して形成させている。
【００１２】
図１を参照にして、光フィルタによる異なった方向から照射される複数の画像情報の分離について説明する。図１においては、２つの撮像領域１３ａ，１３ｂを有する撮像面の前（光情報が照射されてくる側）に光フィルタ１４が配置されている。そして、遠距離撮影用カメラのレンズ１１により形成された画像情報と、近距離撮影用カメラのレンズ１２により形成された画像情報の２つの画像情報を含む光線が、それぞれ異なった方向（図１においては左上方と、左下方）から光フィルタ１４を介して撮像面１３に照射されている。光フィルタ１４の一部（図１においては中央部）に遮光部１５があり、レンズ１１及びレンズ１２から撮像面１３に向けて照射された光の一部を遮っている。光フィルタ１４をこのような構造とすることにより、図１に示すように、斜め下前方の遠距離撮影用カメラのレンズ１１から出射した光は、撮像領域１３ａを照射せず、撮像領域１３ｂのみを照射する。一方、斜め上前方の近距離撮影用カメラのレンズ１２から出射した光は、撮像領域１３ｂは照射せず、撮像領域１３ａのみを照射する。このようにして、斜め下前方と斜め上前方の２方向から出射した光線による２つの画像情報は、光フィルタ１４により分離され、光フィルタ１４の後に配置された撮像面１３中の撮像領域１３ａ、１３ｂ上に別々に形成され撮像される。
【００１３】
図１における説明では、撮像面１３は２つの撮像領域１３ａ，１３ｂからなり、２つの画像情報はそれぞれの撮像領域１３ａ，１３ｂ上に分離されたが、撮像面１３は多数の撮像領域からなり、２つの画像情報はそれぞれ複数の画像領域に分割されて、分割された画像領域毎に撮像面１３上の複数の撮像領域に照射されることが好ましい。撮像面１３上のそれぞれの撮像領域は、分割された画像領域に対応するようにすればよい。
【００１４】
複数の画像領域に分割され、撮像面１３上の複数の撮像領域毎に照射された画像情報は、それぞれ撮像素子により電子情報に変換され、電子情報に変換された複数の画像領域の画像情報は、図示していない画像結合処理装置により再結合処理されて、それぞれ電子情報の状態の２つに分離された画像情報である近距離撮影用カメラの近距離画像情報、及び遠距離撮影用カメラの遠距離画像情報となる。画像結合処理装置としては、画像処理プログラムを備えたコンピュータを用いればよい。
【００１５】
また、図１に示す例では、遮光部１５は、光を遮る遮光板をイメージしているが、遮光部１５としては、必ずしも光を吸収又は反射する必要はなく、遮光部１５に入射してくる一部の光の方向を変化させたりして、撮像面１３の所定の撮像領域に到達しないようにできればよい。このような遮光部材としては、レンズやプリズム、回折格子などであってもよい。すなわち、本願発明に係る光フィルタは、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズアレイ、格子状遮光板、又は所定方向のみに透光性を有する遮光部材のいずれかとすることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る距離測定装置は、一対の近距離撮影用のステレオカメラと、一対の遠距離撮影用のステレオカメラとからなるステレオカメラシステムを備えている。通常、近距離撮影用のステレオカメラは広角レンズを備えており、遠距離撮影用のステレオカメラは相対的に望遠レンズを備えている。この距離測定装置は、さらに距離情報取得装置を備えており、距離情報取得装置は遠近それぞれのステレオカメラにより撮影されたステレオ画像情報を電子情報として取得して、それぞれのステレオ画像情報を統合して一つの統合ステレオ画像情報とすることができる。また、距離情報取得装置は、統合ステレオ画像情報における近距離から遠距離までに存在する物体の距離情報を算出し取得することができる。
【００１７】
本発明に係る距離測定装置においては、近距離撮影用のステレオカメラにおける少なくとも一つの撮像装置と、遠距離撮影用のステレオカメラにおける少なくとも一つの撮像装置の組合せは、上記の本発明に係る撮像装置を含んでいる。すなわち、近距離撮影用のステレオカメラにおける少なくとも一つの撮像装置と遠距離撮影用のステレオカメラにおける少なくとも一つの撮像装置は、一つの撮像装置で共用されている。そして、近距離撮影用のステレオカメラのレンズからの照射光と遠距離撮影用のステレオカメラのレンズからの照射光とは、互いに異なった方向から前記の共用されている撮像装置の撮像面を照射している。さらに、それぞれの照射光は、上述の本発明に係る撮像装置に備えられた光フィルタを介して撮像面を照射している。この為、近距離撮影用のステレオカメラのレンズからの照射光と遠距離撮影用のステレオカメラのレンズからの照射光とは、光フィルタによって分離されてそれぞれ撮像面の別々の撮像領域に照射されている。
【００１８】
本発明に係る距離測定装置においては、共用される撮像装置に光情報を照射する、近距離撮影用のステレオカメラのレンズと遠距離撮影用のステレオカメラのレンズとは近接して配置され、両レンズの並びは、近距離撮影用のステレオカメラにおける一対のレンズ同士の並び（ステレオカメラの基線）に対し垂直方向となるように配置されていることが好ましい。また、このステレオカメラシステムにおいては、近距離撮影用のステレオカメラにおける一対のレンズ同士の並びと、遠距離撮影用のステレオカメラにおける一対のレンズ同士の並びは、互いに平行になっていることが好ましく、それぞれ横方向（水平方向）に配置されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の自動車の車外監視装置は、上記の本発明の距離測定装置を自動車に搭載し、遠近両方のステレオカメラを含むステレオカメラシステムで撮影した画像中の物体について、上記の距離測定装置により取得した距離情報を基にして、運転中の危険性を判断する危険性判断装置を備えている。
【００２０】
また、本発明の自動車の車外監視装置は、上記危険性判断装置の情報を基に、危険性を報知する報知装置、又は危険を回避する危険回避装置を備えていることが好ましい。報知装置としては、警報ブザー、警告音声など聴覚警報装置や、警報ランプ、警告文字表示などの視覚警報装置などが挙げられる。危険回避装置としては、車速制御装置、自動ブレーキ装置、自動警笛発報装置、自動ハザードランプ点灯装置などが挙げられる。
【００２１】
本発明の撮像方法は、光による複数の画像情報を異なった方向から撮像面に照射する光照射行程と、照射された光による複数の画像情報を、光フィルタにより分離して、それぞれの画像情報として撮像面の別々の撮像領域に画像形成する光画像分離工程と、分離されたそれぞれの画像情報を複数の撮像領域を有する撮像面を備えた撮像素子により撮像しそれぞれ電子情報に変換する撮像工程とを含んでいる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数の光画像を撮像する安価な撮像装置、この撮像装置を備えた距離測定装置、及び車外監視装置、並びに複数の光画像を低コストで撮像する撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】２方向から撮像面に照射する光画像情報を、光フィルタにより分離してそれぞれの光画像情報とする原理説明図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る撮像装置の模式図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る撮像装置の模式図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る撮像装置の模式図である。
【図５】本発明に係る撮像装置における撮像面の撮像領域に分離、分割して表示された光画像情報から、結合された電子画像情報への変換処理のイメージ図である。
【図６】車外風景（車両前方）の例示図である。
【図７】近距離撮影用カメラにより撮影した車外風景の画像である。
【図８】遠距離撮影用カメラにより撮影した車外風景の画像である。
【図９】本発明の実施形態６に係る距離測定装置における、ツインステレオカメラシステムの各レンズの配置図である。
【図１０】本発明の実施形態７に係る距離測定装置における、ツインステレオカメラシステムの各レンズの配置図である。
【図１１】本発明の実施形態８に係る距離測定装置における、ツインステレオカメラシステムの各レンズの配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施形態例によって説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の１例であり、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、これらの実施形態を変更、変化させてもよいし、実施形態に記載されていないものでもよい。
【００２５】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る撮像装置を、図２を参照にして説明する。図２は、実施形態１に係る撮像装置の説明用の断面模式図である。図２においては、撮像面１３の前（光照射側）に間隔を置いて光フィルタ１４が配置されている。撮像面１３は、複数の撮像領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃ等で構成されている。なお、撮像領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃ等は、ＣＣＤ素子のような撮像素子におけるひとつ１つの画素であってもよいが、本実施形態においては撮像素子における複数の画素の集合体である。それぞれの撮像領域における画素は、図示していない画像結合処理装置を含む撮像信号処理装置や撮像信号記憶装置などと接続されている。
【００２６】
光フィルタ１４は、ガラス、プラスチック等の板状の透光体からなり、その両表面に複数の遮光部１５ａ，１５ｂが設けてある。前側（撮像面１３と対面していない側）の遮光部１５ａと後側（撮像面１３と対面している側）の遮光部１５ｂとは、互いに同じ形状、同じ配置間隔となっており、図２に示したように、遮光部１５ａと遮光部１５ｂの配置が横方向に所定の長さずれている。なお、実施形態１においては、遮光部１５ａ，１５ｂは図２における紙面奥方向へは同じ形状で延長されている。すなわち、遮光部１５ａ，１５ｂは、それぞれ紙面奥方向へ平行な縞模様を構成している。
【００２７】
ここで、図２に示すように、右斜め上方から照射された直線で示す光線（光画像情報）は、光フィルタ１４によって一部が遮光され一部が透過する。そして、透過した光線は、撮像面１３上に縞模様を形成する。撮像領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃの領域の幅と、撮像面１３と光フィルタ１４との距離を適当に設定すれば、直線で示す光線は、撮像面１３上の撮像領域１３ｂからひとつおきの撮像領域上にのみ画像形成する。一方、左斜め上方から照射された点線で示す光線（光画像情報）は、光フィルタ１４によって一部が遮光され一部が透過する。そして、透過した光線は、撮像面１３上に縞模様を形成する。点線で示す光線（光画像情報）は、撮像面１３上の撮像領域１３ａからひとつおきの撮像領域上にのみ画像形成する。このようにして、直線で示す光線（光画像情報）と点線で示す光線（光画像情報）が分離されて、且つ分割されて撮像面１３上に形成される。
【００２８】
撮像面１３上に分離されて形成された２つの光画像情報は、撮像領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃ等の画素毎に電子情報に変換され、電子情報としての画像情報として撮像信号処理装置や撮像信号記憶装置などに送られる。
【００２９】
本実施形態の撮像装置は、非常に簡単な光フィルタを用いることにより、２つの光画像情報をひとつの撮像素子の撮像面の別々の撮像領域に分離して、且つそれぞれの画像情報を複数の領域に分割して画像形成することができる。このため、本実施形態の撮像装置は、製造部品が少なく、安価で、組み立てが容易で、故障が少ない。また、追って詳しく説明するが、本実施形態の撮像装置は、２つの画像情報を１つの撮像面に形成して、電子情報に変換しているにもかかわらず、それぞれの画像情報を撮像面の１方向にのみ分離したり分割したりしているので、それぞれの画像情報における分離、分割していない方向に対する画素のきめ細かさは、１つの画像情報を１つの撮像面に形成した画像情報と変わりない。
【００３０】
（実施形態２）
実施形態２に係る撮像装置は、実施形態１に係る撮像装置と類似しているが、光フィルタ１４の構造が異なっている。実施形態２における光フィルタ１４は、図３の断面模式図に示すように、ガラスやプラスチックなどの透明媒体の内部に、画像情報を含む照射光の光線に平行な遮光部材を配置した光フィルタ素子１４ａ，１４ｂを備えている。図３においては、異なる方向から照射された２つの光線に対しそれぞれ平行な２つの光フィルタ素子１４ａ，１４ｂを示しているが、通常は、光フィルタ素子１４ａ，１４ｂの組合せが、多数図３における左右方向に連なっている。
【００３１】
この場合も、光フィルタ素子１４と撮像面１３の間隔を所定の長さにすれば、光フィルタ素子１４ａを透過してきた光線（図３における点線の光線）は撮像面１３上の撮像領域１３ａを照射し、光フィルタ素子１４ｂを透過してきた光線（図３における実線の光線）は撮像面１３上の撮像領域１３ｂを照射する。そして、点線の光線は撮像面１３上の撮像領域１３ｂを照射せず、実線の光線は撮像面１３上の撮像領域１３ａを照射しない。このような光フィルタ素子１４と撮像面１３の組合せが図３の横方向に複数連なっていれば、図３における実線の光線による光画像と点線の光線による光画像とは、それぞれ分割されて撮像面１３上に形成される。図３に示す光フィルタ素子１４と撮像面１３の構造が、そのまま図３の紙面の奥方向につながっていれば、撮像面１３上に形成される光画像情報は、２つの光画像情報が分離され、交互に縞模様になって形成される。
【００３２】
本実施形態における撮像面１３上の光画像情報は、実施形態１における撮像面１３上の光画像情報と同様であるので、光画像情報から電子情報への変換以降の説明は省略する。なお、本実施形態における特徴の１つは、光フィルタ１４が所定の方向以外から照射される光を効率よく遮光でき、撮像面１３上にノイズ光が照射されにくいことである。
【００３３】
（実施形態３）
本発明に係る実施形態３の撮像装置を図４に示す。図４は、レンチキュラーレンズからなる光フィルタ１４と複数の撮像領域からなる撮像面１３を組み合わせた撮像装置の説明用断面図である。図４において、左図はレンチキュラーレンズの断面図、右図は、１つのレンチキュラーレンズが２つの画像情報を、撮像面１３上の撮像領域１３ａ，１３ｂに分離して照射する説明用断面図である。
【００３４】
本実施形態におけるレンチキュラーレンズ１４ｃは、異なった方向から照射された光を、それぞれ異なった位置に集光させる。図４に従って説明すれば、斜め右上から照射された光は、光フィルタ素子１４ｃであるレンチキュラーレンズにより集光されて、撮像面１３上の撮像領域１３ｂに画像形成する。斜め左上から照射された光は、同じレンチキュラーレンズ（光フィルタ素子）１４ｃにより集光されて、撮像面１３上の撮像領域１３ａに画像形成する。この実施形態では、光フィルタ１４ｃであるレンチキュラーレンズ１つに対して撮像領域１３ａ，１３ｂの２つが対応している。このレンチキュラーレンズ１つと撮像領域１３ａ，１３ｂの組合せが、図４の紙面横方向に複数連なって、２つの光画像情報をそれぞれ撮像面１３上の複数の撮像領域１３ａと撮像領域１３ｂに対応する撮像領域に分離、分割されて画像形成する。撮像領域１３ａと撮像領域１３ｂに形成された光画像の電子情報化、及びその後の処理については、実施形態１，２と同様である。
【００３５】
本実施形態における実施形態１，２との相違は、光フィルタ１４に照射された光は、屈折させることにより全て利用され、遮光されて無駄になる光がないことである。この為、撮像面１３上に形成される光画像は明るく鮮明である。逆に言えば、この実施形態の撮像装置は、光量の少ない光画像情報でも、十分に明るい鮮明な画像情報として認知することができる。
【００３６】
（実施形態４）
図４における光フィルタ素子１４ｃを、レンチキュラーレンズではなく、マイクロレンズとし、光フィルタ素子１４を、マイクロレンズアレイであるとしてもよい。この場合、光フィルタ素子１４は、図４の紙面奥行き方向には、マイクロレンズが複数ならんでいる。撮像面１３は、実施形態３と同様、図面の紙面奥行き方向に細長い撮像領域１３ａ，１３ｂ等からなる。このように見立てた図４に示した撮像装置を、実施形態４に係る撮像装置とする。実施形態４に係る撮像装置においても、実施形態３に係る撮像装置について説明したと同様の作用効果があるが、実施形態４に係る撮像装置においては、さらに、光フィルタ１４の配置方向が特定される必要がないという、装置組み立て上のメリットがある。
【００３７】
実施形態１〜３に係る撮像装置においては、光フィルタ１４は、撮像面１３と平行に、且つ遮光部１５ａ，１５ｂの長手方向又はレンチキュラーレンズ素子の長手方向と、撮像面１３上の撮像領域１３ａ，１３ｂ等の長手方向とが揃っていなければならなかった。しかし、本実施形態においては、光フィルタ１４は、撮像面１３と平行になっていれば、撮像面１３上の撮像領域１３ａ，１３ｂ等の配置方向に対して自由に配置することができる。
【００３８】
（撮像面上に分離して形成された光画像情報の処理）
これまでは、撮像面上に分離して形成された光画像情報は、主に２つの撮像領域に分離された状態の画像情報を主体に説明してきた。しかし、それぞれの分離された画像情報は、分離されると同時に複数の部分的な画像情報に分割されて、撮像面上の撮像領域に形成されることが好ましい。そして、これらの分割された撮像領域に形成された部分的な画像情報が、撮像素子により電子情報化されて、それぞれの画像情報として結合される。
【００３９】
図５を参照にして、撮像面上に分離、分割して形成された光画像情報と、それぞれの画像情報の結合処理について説明する。図５の左図は、分離、分割された光画像情報が撮像面上に形成された撮像面全体のイメージ図である。図５の右上図及び右下図は、それぞれ左図の撮像面全体から、一方の画像情報の撮像領域のみを抽出して結合したイメージ図である。
【００４０】
図５に従って説明すると、図５の左図は撮像面１３全体を表しており、この撮像面１３は撮像領域１３１〜１４０と符号付けした１０個の短冊状の水平な撮像領域に分割されている。そして、上述の実施形態１〜４で説明したように、光フィルタにより分離、分割された２つの光画像情報のそれぞれが、複数（この例では、５つずつ）の画像領域に分割され、交互に撮像領域１３１〜１４０上に光画像として形成されている。
【００４１】
図５においては、ひとつの画像情報の内容はＡであり、もうひとつの画像情報の内容はＢである。撮像面１３全体においては、画像情報Ａと画像情報Ｂの内容が５個ずつに分割されて、短冊状の撮像領域１３１〜１４０に交互に分離されて配置されている。これを撮像素子により電子情報化し、さらにコンピュータ等の画像結合処理装置により画像処理して、撮像領域１３１〜１４０を奇数符号の撮像領域と偶数符号の撮像領域とに分離する。分離したそれぞれの撮像領域を符号の小さい順に並べると、図５の右図に示した画像情報１４１と画像情報１４２とになる。このようにして、撮像面上に分離して、さらに分割して形成された光画像情報は、電子情報としての２つの画像情報として分離、結合される。
【００４２】
このように撮像面１３を、短冊状の撮像領域１３１〜１４０に分割して、それぞれの画像情報に割り振って、さらに、２つの画像情報とすることにより、それぞれの画像情報における撮像領域の長手方向、図５で言えば横方向、の画素数は減少しておらず、長手方向に対してはキメの細かい画像情報を得ることができる。
【００４３】
（実施形態５）
本発明に係る実施形態５の距離測定装置について説明する。実施形態５に係る距離測定装置は、走行中の車両の前方に現れる障害物等の距離を認識するための車載用の距離測定装置である。この測定装置の外観、機能、車両への取り付け位置等は、従来の車載用の距離測定装置と類似している。すなわち、実施形態５に係る距離測定装置は、一対の近距離撮影用のステレオカメラと、一対の遠距離撮影用のステレオカメラとを備えたツインステレオカメラシステムを含む。さらに、それぞれのステレオカメラにより撮影された光画像情報を電子画像情報として取得し、電子情報化されたそれぞれのステレオ画像情報を統合して統合ステレオ画像情報とし、統合ステレオ画像情報における近距離から遠距離までに存在する物体の距離情報を取得する距離情報取得装置を備えている。
【００４４】
そして、本実施形態の距離測定装置は、上述の本発明に係る撮像装置を備えており、近距離撮影用のステレオカメラにおける左右のカメラと、遠距離撮影用のステレオカメラにおける左右のカメラは、それぞれ左は左、右は右でレンズが近接して配置されており、近接したレンズに対応する左右２つずつの撮像装置は、それぞれ１つの撮像装置で共用されている。すなわち、ツインステレオカメラシステムにおける２組のステレオカメラの左のカメラ同士、及び右のカメラ同士は、それぞれ上述の本発明に係る１つの撮像装置により構成されている。なお、本発明に係る撮像装置は、左右のうち一方のカメラ同士のみの組合せとしてもよく、説明においては一方のみの撮像装置により行う。
【００４５】
本実施形態の距離測定装置は、すでに本発明に係る撮像装置で説明したように、製造部品が少なく、安価で、組み立てが容易で、故障が少ない撮像装置を備えているので、本発明に係る撮像装置と同様の効果を備えている。
【００４６】
本実施形態の距離測定装置による距離測定について、車両前方の風景における障害物等の距離測定を例として説明する。図６は、走行中の車両のフロントガラス上に本実施形態の距離測定装置を搭載して、車両前方を監視している場合の車両前方風景である。図７は、図６に示した車両前方風景を、本実施形態の距離測定装置の近距離撮影用カメラ（ステレオカメラのうち一方、例えば右側のカメラ）で撮影した画像（近距離画像と略称する。）である。車両近傍及び車両の斜め前方は十分にピントが合い距離測定に適した画像が形成されている。しかし、この画像は、車両前方３０ｍ程度の位置、道路左端の道路標識より遠方になるとボケ始め、距離測定に適さない画像となっている。一方、図８は、図６に示した車両前方風景を、本実施形態の距離測定装置の遠距離撮影用カメラ（ステレオカメラのうち一方、例えば右側のカメラ）で撮影した画像（遠距離画像と略称する。）である。車両前方２０ｍ程度の位置、道路左端の道路標識手前より遠方については、十分にピントが合い距離測定に適した画像である。しかし、車両前方２０ｍ以内の画像はボケており、距離測定に適さない。また、カメラの視野角が相対的に狭く、車両の斜め前方は遠距離撮影用カメラ程には撮影できていない。
【００４７】
本実施形態の距離測定装置においては、まず、近距離画像の光画像情報と遠距離画像の光画像情報とを、ひとつの撮像面上に分離して形成した後、電子情報化してそれぞれの画像情報として結合し、２つの電子情報による画像情報を取得する。そして、電子情報による近距離画像と遠距離画像を、例えば前方２５ｍの位置で統合してひとつの画像情報に統合する。それぞれのカメラは、車両のフロントガラスに固定されており、焦点距離も固定されているので、画像中の前方２５ｍの位置は、撮像面の所定位置に対応している。このようにして、車両近傍から遠方までの距離測定に適した鮮明な画像情報が得られる。さらに、車両近傍においては、広い視野角で鮮明な画像情報が得られている。
【００４８】
２つの画像の統合については、その他の方法を用いてもよい。例えば、引用文献１に記載されているように、近距離画像と遠距離画像のそれぞれにつき、ステレオ画像を持っているので、それぞれのステレオ画像から画像中の物体の形状や距離を認識し、遠近両方の画像における同じ距離、形状の物体同士が重なるようにして、遠近両方の画像を統合してもよい。
【００４９】
ステレオカメラの右側のカメラで説明したが、左側のカメラについても同じようにして統合された画像情報を得ることができる。左右２つのカメラによる距離測定用の画像が得られれば、すでに従来から知られている三角測量を応用した各種の距離情報取得装置により、ステレオ画像を使用して画像情報中のそれぞれの障害物の距離測定ができる。
【００５０】
（実施形態６）
本発明の実施形態６に係る距離測定装置を図９に示す。図９は、車両のフロントガラスに設置された車載用距離測定装置を、カメラのレンズ側から見た図である。左右に水平に配置された遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂ、及び左右に水平に配置された近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂのうち、左側に設置されたレンズ１１ａ，１２ａ同士、及び右側に配置されたレンズ１１ｂ，１２ｂ同士が、それぞれ近接して配置されている。また、左右の近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂ、又は遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂの並びの方向すなわちステレオカメラの左右のカメラを結ぶ基線の方向と、近接して配置されている左側レンズ１１ａ，１２ａの並びの方向、及び右側レンズ１１ｂ，１２ｂ並びの方向は垂直をなしている。言い換えれば、遠近それぞれのステレオカメラの２つのレンズは水平方向に配置されており、２つの左側レンズ１１ａ，１２ａと２つの右側レンズ１１ｂ，１２ｂは、それぞれほぼ上下方向に配置されている。
【００５１】
左側レンズ１１ａ，１２ａ同士、及び右側レンズ１１ｂ，１２ｂ同士を近接して配置することにより、左側レンズ１１ａ，１２ａから出射される光画像情報、及び右側レンズ１１ｂ，１２ｂから出射される光画像情報は、それぞれ容易にひとつの撮像面に照射できる。このため、左側レンズ１１ａ，１２ａ及び右側レンズ１１ｂ，１２ｂに対応する撮像装置の撮像面は、それぞれ容易に共用できることになる。
【００５２】
撮像面が共用されているレンズ（例えば、左側レンズ１１ａ，１２ａ）の並びの方向が、ステレオカメラの基線（２つのカメラのレンズ間を結ぶ線）方向に対し垂直になっていると、レンズを共用している撮像面における撮像領域の長手方向は、入射してくる２つの画像情報の光線の作る面に垂直な方向になる（例えば、図２、図５参照）ので、ステレオカメラの基線方向と撮像領域の長手方向は平行になる。この実施形態では、ステレオカメラの基線方向は水平になっているので、撮像小領域の長手方向も水平になる。
【００５３】
ステレオカメラによる三角測量を応用した距離測定においては、ステレオカメラの２つのカメラ間（基線）の距離を基準にして距離測定を行うので、基線と平行な水平方向の画像の精密さ（画素の数）が画像中の物体の距離測定精度に影響する。本実施形態における撮像面に形成された２つの画像は、図５から判るように、垂直方向には撮像面中の半分の画素しか使用できないが、水平方向には撮像面中の全ての画素を使用している。このため、本実施形態におけるツインステレオカメラを用いた距離測定においては、遠近２つの画像情報は、ステレオカメラの基線方向に対しては、それぞれ撮像面中の全ての画素を使用している。ステレオカメラによる距離測定は、基線方向に沿う画素によって行うので、本実施形態の距離測定装置は、従来のツインステレオカメラによる距離測定に劣らない正確な測定精度が保持できる。
【００５４】
なお、本実施形態の距離測定装置は、遠距離撮影用ステレオカメラの基線の距離と近距離撮影用ステレオカメラの基線の距離とが同じなので、それぞれのステレオカメラから取得した画像情報から画像中の物体の距離測定をするための処理が簡便になり、画像処理速度や精度が向上する。
【００５５】
（実施形態７）
本発明の実施形態７に係る距離測定装置は、実施形態６に係る距離測定装置の変形例である。本実施形態に係る距離測定装置を図１０に示す。図１０は、図９と同様、車両のフロントガラスに設置された車載用距離測定装置を、カメラのレンズ側から見た図である。左右に水平に配置された遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂ、及び左右に水平に配置された近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂのうち、左側に配置されたレンズ１１ａ，１２ａ同士、及び右側に配置されたレンズ１１ｂ，１２ｂ同士が、それぞれ近接して配置されている。
【００５６】
そして、左右の遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂの内側に、それぞれ左右の近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂが配置されている。近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂの基線は、遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂの基線上に重なっている。すなわち、レンズ１１ａ，１２ａ，１２ｂ，１１ｂは、左から右にこの順で水平にならんでいる。
【００５７】
本実施形態の距離測定装置においては、４つのレンズが一直線上にならぶので、目立たないコンパクトな装置とすることができる。本実施形態の距離測定装置は、車両のフロントガラス上に設置するので、目立ち難く、運転者の視野を妨げないことは重要な要素である。
【００５８】
また、本実施形態の距離測定装置においては、遠距離撮影用ステレオカメラの基線が近距離撮影用ステレオカメラの基線より長くなるので、距離測定において測定誤差の大きくなりやすい遠距離物体の距離測定に対する測定精度を向上させることができる。
【００５９】
（実施形態８）
本発明の実施形態８に係る距離測定装置は、実施形態７に係る距離測定装置の変形例である。本実施形態に係る距離測定装置を図１１に示す。図１１は、図１０と同様、車両のフロントガラスに設置された車載用距離測定装置を、カメラのレンズ側から見た図である。左右に水平に配置された遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂ、及び左右に水平に配置された近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂのうち、左側に配置されたレンズ１１ａ，１２ａ同士、及び右側に配置されたレンズ１１ｂ，１２ｂ同士で、それぞれ近接して配置されている。
【００６０】
そして、左右の遠距離撮影用レンズ１１ａ，１１ｂと、左右の近距離撮影用レンズ１２ａ，１２ｂは、左から右へレンズ１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの順に水平にならんでいる。
【００６１】
本実施形態の距離測定装置は、遠距離撮影用ステレオカメラのレンズ間距離と近距離撮影用ステレオカメラのレンズ間距離（基線の距離）が同じなので、それぞれのステレオカメラから取得した画像情報から画像中の物体の距離測定をするための処理が簡便になり、画像処理速度や精度が向上する。
【００６２】
（実施形態９）
本発明に係る自動車の車外監視装置について、実施形態９として説明する。実施形態９に係る車外監視装置は、実施形態５〜８等で説明した本発明に係る距離測定装置を備え、本発明に係る距離測定装置により取得した車両前方の物体の距離情報を基に、運転中の危険性を判断する危険性判断装置と、危険性判断装置の情報を基に、危険性を報知する報知装置と、危険を回避する危険回避装置を備えている。
【００６３】
危険性判断装置は、車両前方の障害物の距離と自車両の走行速度に対して、所定の判断基準を設定しておき、これを基に危険性を判断する。危険性は、１種類の判断基準でもよいし、その程度によって段階的な判断基準としてもよい。危険性判断装置により危険性を報知する報知装置は、判断された危険性を警報ブザー、音声、ランプ、文字や記号の表示、既存計器類の作動などがある。また、報知装置は、自車両内の運転者や同乗者に報知するだけでなく、他車両の運転者や車両周囲の人にも警報や警告灯などにより報知することができる。危険回避装置は、危険性の判断結果を基にして、車速を制御したり、ブレーキ操作をしたりする装置である。これにより、運転者よりも短時間で危険回避できる場合もある。
【符号の説明】
【００６４】
１１，１１ａ，１１ｂ：遠距離撮影カメラ用レンズ
１２，１２ａ，１２ｂ：近距離撮影カメラ用レンズ
１３：撮像面
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ：撮像領域
１４：光フィルタ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ：光フィルタ素子
１５，１５ａ，１５ｂ：遮光部
１３１，１３３，１３５，１３７，１３９：撮像面における遠距離画像用に分割された撮像領域
１３２，１３４，１３６，１３８，１４０：撮像面における近距離画像用に分割された撮像領域
１４１：分割された撮像情報を結合した遠距離画像
１４２：分割された撮像情報を結合した近距離画像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開平１１−３９５９６号公報
【図１】
2010271143.tif 000003
【図２】
2010271143.tif 000004
【図３】
2010271143.tif 000005
【図４】
2010271143.tif 000006
【図５】
2010271143.tif 000007
【図６】
2010271143.tif 000008
【図７】
2010271143.tif 000009
【図８】
2010271143.tif 000010
【図９】
2010271143.tif 000011
【図１０】
2010271143.tif 000012
【図１１】
2010271143.tif 000013