(57)【要約】【課題】低屈折率のプリズムを使用して互いに反対二方向の画像を同時に撮像することができる車両周辺撮像装置を提供することにある。【解決手段】自動車の左右両方向からの光をプリズムで同一方向に屈折させて、カメラに案内することにより、単一のカメラで前記両方向の画像を同時に撮像する。このプリズムは断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その頂角δは、プリズムの屈折率ｎと、カメラの画角に応じて設定される。【選択図】図５
2006023735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両周辺における互いに反対二方向の画像を同時に撮像する車両周辺撮像装置であって、
断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その各側面が、その断面２等辺三角形状の頂角を挟む第１及び第２の側面と前記頂角に対向する底面とによって構成され、前記二方向のうちの一方向からの光を前記第１の側面から入射させ前記第２の側面で反射させ前記底面から外部に出射させると共に、前記二方向のうちの他方向からの光を前記第２の側面から入射させて前記第１の側面で反射させて前記底面から外部に出射させるプリズムと、
前記プリズムの底面から出射される前記光を受光して前記２方向の画像を撮像する撮像手段と、
を備え、
前記プリズムの屈折率ｎ、前記撮像手段の半画角θ、前記プリズムの頂角δが、次の各式、
【数１】
2006023735.tif 000015
【数２】
2006023735.tif 000016
を満たすように設定され、かつ、
前記プリズムの頂角δが、６０度よりも大きい、車両周辺撮像装置。
【請求項２】
車両周辺における互いに反対二方向の画像を同時に撮像する車両周辺撮像装置のプリズム角度設定方法であって、
前記車両周辺撮像装置が、
断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その各側面が、その断面２等辺三角形状の頂角を挟む第１及び第２の側面と前記頂角に対向する底面とによって構成され、前記二方向のうちの一方向からの光を前記第１の側面から入射させて前記第２の側面で反射させ前記底面から外部に出射させると共に、前記二方向のうちの他方向からの光を前記第２の側面から入射させて前記第１の側面で反射させ前記底面から外部に出射させるプリズムと、
前記プリズムの底面から出射される前記光を受光することにより前記２方向の画像を撮像する撮像手段と、
を備えており、
前記プリズムの屈折率ｎ、前記撮像手段の半画角θに対して、前記プリズムの頂角δを、次の各式、
【数３】
2006023735.tif 000017
【数４】
2006023735.tif 000018
を満たす範囲内で設定する車両周辺撮像装置のプリズム角度設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両周辺における互いに反対二方向の画像を同時に撮像する車両周辺撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車が交差点に差し掛かると、左右の安全確認が必要となるが、左右の見通しの悪い交差点においては、運転者は車両を交差点内に若干進入させて、左右を安全確認する必要があった。従って、交差点内への前記進入に注意を要すると共に、進入後は左右両側をそれぞれ直接、視認して安全確認する必要があり、運転者の精神的負担となっていた。
【０００３】
そこで、従来、車両の両側方の画像を同時に撮像しこれを車室内の表示部に表示させる車両周辺視認装置として、特開平１０−２２９５１２号公報に開示のものがある。
【０００４】
この車両周辺視認装置は、車両の前部バンパ等に設置されるカメラの前面側に結像レンズ、プリズムを設置して、車両周辺の両側方向からの光を前記プリズム及び結像レンズを介してカメラに導くことにより、当該カメラで前記両側方向の画像を同時に撮像して室内の表示部に表示しようとするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の車両周辺視認装置では、断面正三角形状のプリズムを用いているため、互いに反対二方向の画像を同時に撮像するためには、屈折率の高いプリズムを用いる必要がある。
【０００６】
例えば、一般的に広く用いられている硝材ＢＫ７（屈折率ｎ：１．５１７）により形成された断面正三角形のプリズムと、半画角２２．５度のカメラとを用いて上記車両周辺視認装置を構成した場合において、幾何光学的手法によりカメラで撮像可能な範囲を求めると、図６に示すように、その撮像範囲は自動車５０の真横方向から前側へ＋７．５度〜３０度の範囲となる。これでは、自動車５０の真横方向を撮像することができず、自動車５０の真横から近づいてくる自転車５５等を視認することはできない。
【０００７】
この場合、半画角の大きいカメラを用いて、その撮像範囲を広げることも考えられるが、カメラの画角を広げてても画角内の光に対しプリズム内で全反射のなされない領域が新たに現れて、やはり真横方向の撮像ができなくなる恐れがある。
【０００８】
例えば、半画角３０度等の画角の大きいカメラを用いたとしても、プリズムＰを従来一般的に用いられている低屈折率（屈折率ｎ：１．５１７）の硝材ＢＫ７により形成している場合には、図７に示すように、半画角内に含まれる光のうち画角の小さい範囲の光Ｌｐは、プリズムＰ内で全反射されるが、画角の大きな範囲の光Ｌｐは全反射されずにそのまま透過して真横方向の撮像がやはりできない。
【０００９】
これを防止するためには、例えば屈折率が１．５３以上である等、比較的高い屈折率のプリズムを用いる必要があるが、この場合にはコスト上の問題点等が生じる。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、低屈折率のプリズムを使用した場合にも、互いに反対２方向の画像を同時に撮像することができる車両周辺撮像装置及びそのプリズム角度設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく、この発明に係る車両周辺撮像装置は、車両周辺における互いに反対二方向の画像を同時に撮像する車両周辺撮像装置であって、断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その各側面が、その断面２等辺三角形状の頂角を挟む第１及び第２の側面と前記頂角に対向する底面とによって構成され、前記二方向のうちの一方向からの光を前記第１の側面から入射させ前記第２の側面で反射させ前記底面から外部に出射させると共に、前記二方向のうちの他方向からの光を前記第２の側面から入射させて前記第１の側面で反射させて前記底面から外部に出射させるプリズムと、前記プリズムの底面から出射される前記光を受光して前記２方向の画像を撮像する撮像手段と、を備え、前記プリズムの屈折率ｎ、前記撮像手段の半画角θ、前記プリズムの頂角δが、次の各式、
【００１２】
【数１】
2006023735.tif 000003
【００１３】
【数２】
2006023735.tif 000004
【００１４】
を満たすように設定され、かつ、前記プリズムの頂角δを、６０度よりも大きくしたものである。
【００１５】
また、この発明に係る車両周辺撮像装置のプリズム角度設定方法は、車両周辺における互いに反対二方向の画像を同時に撮像する車両周辺撮像装置のプリズム角度設定方法であって、前記車両周辺撮像装置が、断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その各側面が、その断面２等辺三角形状の頂角を挟む第１及び第２の側面と前記頂角に対向する底面とによって構成され、前記二方向のうちの一方向からの光を前記第１の側面から入射させて前記第２の側面で反射させ前記底面から外部に出射させると共に、前記二方向のうちの他方向からの光を前記第２の側面から入射させて前記第１の側面で反射させ前記底面から外部に出射させるプリズムと、前記プリズムの底面から出射される前記光を受光することにより前記２方向の画像を撮像する撮像手段と、を備えており、前記プリズムの屈折率ｎ、前記撮像手段の半画角θに対して、前記プリズムの頂角δを、次の各式
【００１６】
【数３】
2006023735.tif 000005
【００１７】
【数４】
2006023735.tif 000006
【００１８】
を満たす範囲内で設定するようにしている。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、この発明の車両周辺撮像装置によると、断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その各側面が、その断面２等辺三角形状の頂角を挟む第１及び第２の側面と前記頂角に対向する底面とによって構成され、前記二方向のうちの一方向からの光を前記第１の側面から入射させて前記第２の側面で反射させ前記底面から外部に出射させると共に、前記二方向のうちの他方向からの光を前記第２の側面から入射させて前記第１の側面で反射させて前記底面から外部に出射させるプリズムと、前記プリズムの底面から出射される光を受光することにより前記２方向の画像を撮像する撮像手段と、を備え、前記プリズムの屈折率ｎ、前記撮像手段の半画角θ、前記プリズムの頂角δが、上記式（１）及び式（２）を満たしているため、低屈折率のプリズムを使用して互いに反対二方向の画像を同時に撮像することができる。また、プリズムの頂角δが、６０度よりも大きいので、比較的低屈折率のプリズムを使用することができる。
【００２０】
また、この発明の車両周辺撮像装置のプリズム角度設定方法によると、車両周辺撮像装置が、断面２等辺三角形状の三角柱状に形成され、その各側面が、その断面２等辺三角形状の頂角を挟む第１及び第２の側面と前記頂角に対向する底面とによって構成され、前記二方向のうちの一方向からの光を前記第１の側面から入射させて前記第２の側面で反射させて底面から外部に出射させると共に、前記二方向のうちの他方向からの光を前記第２の側面から入射させて前記第１の側面で反射させてその底面から外部に出射させるプリズムと、前記プリズムの底面から出射される光を受光することにより前記２方向の画像を撮像する撮像手段と、を備えるものであり、前記プリズムの屈折率ｎ、前記撮像手段の半画角θに対して、前記プリズムの頂角δが、上記式（３）及び式（４）を満たすように設定しているため、低屈折率のプリズムを使用して互いに反対二方向の画像を同時に撮像することができる車両周辺撮像装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明にかかる実施の形態に係る車両周辺撮像装置及びそのプリズム角度設定方法について説明する。
【００２２】
まず、車両周辺撮像装置の基本的構成について説明すると、この車両周辺撮像装置１は、図１に示すように、車両の一例である自動車５０のフロントグリル５１等に設置されるものであり、図３に示すように、プリズム２と、撮像手段３とを備える。なお、これらプリズム２及び撮像手段３は、図示省略の保護カバーに収納された状態でフロントグリル５１等に設置される。
【００２３】
プリズム２は、断面２等辺三角形状の三角柱状の部材であり、光透過性の材料により形成される。このプリズム２の各側面は、その断面２等辺三角形状の頂角（２等辺三角形において一対の等辺により挟まれる角）Ａを挟む第１及び第２の側面２ｂ，２ｃと、頂角Ａに対向する底面２ａとによって構成される。
【００２４】
そして、互いに反対方向からの２方向の光Ｌｂ，Ｌｃのうち、一方向からの光Ｌｂを前記第１の側面２ｃからその内部に入射させて第２の側面２ｂで底面２ａ方向に向けて反射させその底面２ａから外部に出射させると共に、他方向からの光Ｌｃを第２の側面２ｂから入射させて第１の側面２ｃで底面２ａ方向に向けて反射させてその底面２ａから外部に出射させる構成となっている。
【００２５】
本実施形態では、このプリズム２は、その軸方向を鉛直方向に揃えた姿勢で、かつ、その頂角Ａを自動車５０の前方に向けた姿勢で、フロントグリル５１に設置されており、これにより、自動車５０の左右両側方からの光Ｌｂ，Ｌｃを、自動車５０の後方（底面２ａ方向）に向けて案内するようにしている。
【００２６】
撮像手段３は、ＣＣＤカメラ等によって構成されており、その撮像面４を上記プリズム２の底面２ａに対向させた姿勢で配設される。
【００２７】
そして、自動車５０の左右両側方からの光Ｌｂ，Ｌｃはプリズム２で光路変換されて撮像手段３の撮像面の左半部、右半部にそれぞれ案内され、これにより単一の撮像手段３により自動車５０の左右両側の景色が同時に撮像されるようになっている。
【００２８】
なお、このように撮像手段３により得られた画像信号は、鏡像反転処理を施した後に液晶モニタ等の表示手段に与えられて当該表示手段に自動車５０の左右両側の景色を同時に表示させるために用いられたり、或は、所定の画像認識処理を施してそれに基づく情報をドライバに提供するために用いられる。
【００２９】
本車両周辺撮像装置の基本的構成は、以上のようになっており、次に、低屈折率のプリズム２を使用して互いに反対二方向の画像を同時に撮像できるようにするための構成及びそのプリズム角度設定方法について説明する。
【００３０】
図４は、撮像手段３の撮像面４から、その撮像手段３の水平面内における撮像可能範囲（画角内の範囲）の一方の端部に沿って出射された光Ｌの光路を示しており、便宜上、この図４に基づいて側方より入射する光を撮像面４に案内するための条件について説明する。なお、プリズム２の屈折率をｎ、プリズム２の頂角をδ、撮像手段３の水平面内における画角の１／２である半画角をθとし、角度は「度」で表示する。
【００３１】
まず、光Ｌがプリズム２内において第２の側面２ｂで反射される際の反射角αを求める。
【００３２】
はじめに、撮像手段３の撮像面４から出射した光Ｌが、底面２ａにおいてプリズム２内に入射する際の屈折角θ´は、
【００３３】
【数５】
2006023735.tif 000007
【００３４】
で表される。
【００３５】
そして、反射角αは、図４の三角形ａｂｄから、
【００３６】
【数６】
2006023735.tif 000008
【００３７】
で表される。
【００３８】
ここで、反射角αは全反射条件を満たす必要があるため、下記式（７）の式を満たす必要がある。
【００３９】
【数７】
2006023735.tif 000009
【００４０】
次に、プリズム２の第１の側面２ｃから出射する光Ｌがプリズム２の真横方向（図４の水平面内で自動車５０の真横方向）に対して交わる角度（撮像角）γを、反射角αとプリズム２の屈折率ｎとプリズム２の頂角δとの関係において求める。
【００４１】
まず、光Ｌが第１の側面２ｃでプリズム２内から外部に出射される際において、その光Ｌの第１の側面２ｃへの入射角βは、図３の三角形ｂｃｅから、
【００４２】
【数８】
2006023735.tif 000010
【００４３】
で表される。
【００４４】
また、光Ｌが第１の側面２ｃから出射する際の出射角β´は、
【００４５】
【数９】
2006023735.tif 000011
【００４６】
で表される。
【００４７】
そして、上記式（８）及び式（９）から、
【００４８】
【数１０】
2006023735.tif 000012
【００４９】
のようになる。
【００５０】
ここで、撮像角γは、
【００５１】
【数１１】
2006023735.tif 000013
【００５２】
で表される。
【００５３】
この車両周辺撮像装置において、互いに反対方向からの２方向（自動車５０の両側方向）の画像を同時に撮像するためには、上記撮像角γ（但し、自動車５０の真横方向から前方向（反時計回り）側を＋方向とする）が０以下である必要があるから、下記式、
【００５４】
【数１２】
2006023735.tif 000014
【００５５】
を満たす必要がある。
【００５６】
これらから、撮像手段３の半画角θ及びプリズム２の屈折率ｎに対して、上記式（７）及び式（１２）を満たすようにプリズム２の頂角δを設定し、この頂角δを有するプリズム２を用いて車両周辺撮像装置を製造することにより、例えば、屈折率１．５３以下等の、比較的低屈折率のプリズム２を使用して互いに反対二方向の画像を同時に撮像することが可能となる。
【００５７】
この際、頂角δを大きくする程、撮像角γを小さくすることができるので、プリズム２としてもより屈折率ｎの小さいものを用いることができる。つまり、上記式（７）及び式（１２）を満たす限りにおいて、頂角δを６０度よりも大きくすれば、従来の撮像装置で用いられていた断面正三角形状のプリズムの屈折率よりも小さい屈折率ｎのプリズム２を用いることができる。
【００５８】
例えば、図６では、屈折率１．５１７の硝材ＢＫ７により形成された断面正三角形状のプリズムＰを用いて車両周辺撮像装置を製造した場合には、自動車５０の両側方向を撮像することができないと説明したが、本発明では、上記式（７）及び式（１２）を満たすようにプリズム２の頂角δを設定することにより、前記比較的低い屈折率１．５１７の硝材ＢＫ７を用いた場合でも、図１に示すように自動車５０の両側方向を撮像することが可能となる。
【００５９】
これを具体的に説明すると、次のようになる。
【００６０】
この具体例では、一般に広く用いられている硝材ＢＫ７（屈折率ｎ：１．５１７）により形成されたプリズム２と、半画角２２．５度の撮像手段３を用いて車両周辺撮像装置において、そのプリズム角を設定する手法を説明する。
【００６１】
この場合、プリズム２の頂角δと、プリズム２に入射する際の屈折角θ´、プリズム２内での反射角α、プリズム２から出射する際の入射角β及び出射角β´、及び撮像角γとの関係は、上記式（５），式（６），式（７），式（９），式（１１）の各式から図５のようになる。
【００６２】
この場合、上記式（７）からα＞４１．２４である必要があり（図５の反射角αの欄参照）、また、上記式（１２）からγ≦０である必要がある（図５の必要撮像角γの欄参照）。
【００６３】
従って、プリズムの頂角δとしては、図５で反射角αと撮像角γとの重複許容範囲（上記式（７）と上記式（１２）を満たす範囲）である、およそ６４度から６８度の範囲にすればよいことがわかる。
【００６４】
以上のように構成された車両周辺撮像装置によると、プリズム２の屈折率ｎ、撮像手段３の半画角θに対して、プリズム２の頂角δが、上記式（７）及び式（１２）を満たすように当該頂角δを決定しているため、従来の車両周辺撮像装置で一般的に用いられていた断面正三角形状のプリズムの屈折率に比べて、低屈折率のプリズム２を使用して互いに反対二方向の画像を同時に撮像することが可能となる。
【００６５】
なお、実際に上記車両周辺撮像装置で撮像された画像がＬＣＤやブラウン管等の表示装置に表示される際には、その表示画像は撮像画像よりも狭くなる場合があるので、これを想定して予め広い撮像画像を得ることができるように頂角δを決定しておくのが好ましい。
【００６６】
また、プリズムの頂角δが６０度でない場合、色分散に起因する色にじみが生じる可能性もあるが、実際に発明者が上記具体例に基づいて車両周辺撮像装置を製造し、これを車両に搭載して撮像画像を評価したところ、使用上全く問題の無いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両周辺撮像装置の撮像範囲を示す図である。
【図２】同上の車両周辺撮像装置の取付状態を示す図である。
【図３】同上の車両周辺撮像装置の構成を示す概略図である。
【図４】同上の車両周辺撮像装置における光路を示す図である。
【図５】頂角δと、反射角αと、撮像角γとの関係から、頂角δの設定可能範囲を説明するための図である。
【図６】従来の車両周辺撮像装置の撮像範囲を示す図である。
【図７】従来の車両周辺撮像装置の問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  車両周辺撮像装置
２  プリズム
３  撮像手段
５０  自動車
Ｌ  光
【図１】
2006023735.tif 000019
【図２】
2006023735.tif 000020
【図３】
2006023735.tif 000021
【図４】
2006023735.tif 000022
【図５】
2006023735.tif 000023
【図６】
2006023735.tif 000024
【図７】
2006023735.tif 000025