(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配設された焦点距離の異なる第１および第２の光学系によって各々集光される光像の一部のみを互いに部分利用して結合される光像を単一のイメージャに結像させるようにした撮像モジュールであって、
前記第１の光学系は第１の焦点距離に設定された第１の凸レンズ、および該第１の凸レンズと前記イメージャとの間に同第１の凸レンズの光軸に対して傾斜して配設されて第１の凸レンズにより集光される光像の一部を前記イメージャ側に透過せしめるハーフミラーを備えて構成されるとともに、前記第２の光学系は前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離に設定された第２の凸レンズ、および該第２の凸レンズの光軸中にあって同第２の凸レンズにより集光される光像の一部を前記ハーフミラーの反射面に反射せしめるミラーを備えて構成され、前記ハーフミラーを介して透過される光像と同ハーフミラーを介して反射される光像とが重なることなく結合されて前記イメージャに結像される
ことを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
前記第１の凸レンズと前記第２の凸レンズとが互いに半円状に形成されることにより、それら凸レンズにより集光される光像の一部だけが、一方では前記ハーフミラーを介して透過され、他方では前記ミラーによって反射されるようにした
請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の光学系は車両内に並列に配設されてなり、前記第１の光学系の焦点距離は車両のフロントウインドウ越しの遠景に設定され、前記第２の光学系の焦点距離は同車両のフロントウインドウ表面に設定されてなる
請求項１または２に記載の撮像モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の運転支援装置などを構成する撮像装置に採用して有益な撮像モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車両の運転にかかる運転者の負荷を低減すべく、例えば、当該車両のライトの点消灯を自動に行うオートライト装置、降雨量に応じてワイパの駆動を自動に行うワイパ駆動装置、当該車両前方の車両や障害物などの存在を自動検知する装置などが実用されている。
【０００３】
しかし、このような装置にあっては、当該車両周辺の照度を検出する光センサ、フロントウインドウに付着した雨滴や降雨量を検出するレインセンサ、当該車両の前方に存在する車両や障害物などとの距離を測定する超音波センサなど、各装置の別に、それぞれの目的に合うセンサ類を複数、当該車両に搭載せねばならない。したがって、各センサ類の搭載場所の確保はもとより、車両への組み付け工数の増加、駆動電源の確保に起因する消費電力の増大が避けられなかった。
【０００４】
他方、運転者の運転支援をより積極的に行う運転支援装置も提案されている。こうした運転支援装置としては例えば、夜間に運転中、ヘッドライトの到達範囲の外に存在する車両や障害物などをより鮮明に表示することで運転者のより広い視界の確保を支援する装置や、高速道路などの定速走行中、運転者のステアリング操作を補助することで当該車両の車線に沿った走行の確保を支援する装置が提案されている。
【０００５】
このような運転支援装置においては、それぞれの運転支援に供するより多くの情報を的確に取得することが求められる。すなわち、運転者では捕捉することのできない当該車両の前方に存在する車両や障害物などを的確に捕捉して運転者に認識させる必要があるため、夜間においてより広い視界の確保を支援するには、車載撮像装置を通じて取得した鮮明な画像を運転者に提供することが望ましい。また、当該車両の目標軌道である前方道路の白線を的確に認識して、高速道路などにおける車線に沿った走行の確保を支援するにも、車載撮像装置を通じた鮮明な画像情報の取得が望まれている。
【０００６】
そして近年、例えば特許文献１に記載のワイパ駆動装置などにも見られるように、周知の装置として冒頭に挙げた各種の装置にあっても、そのセンサとして、光センサ、レインセンサ、超音波センサなどよりも多くの情報を取得することのできる上記車載撮像装置が採用されつつある。
【特許文献１】特開２００１−１４７２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、光センサ、レインセンサ、超音波センサなどに替えて車載撮像装置をそのセンサとして採用することとすれば、上述した装置および運転支援装置において、センサの共通化が図られることとなる。したがって、センサ数の減少によって搭載場所の確保が容易となり、車両への組み付け工数や駆動電源の確保に起因する消費電力などを軽減することができるようにはなる。
【０００８】
ただし、上述した装置の１つであるワイパ駆動装置で採用する車載撮像装置の撮像モジュールでは一般に、当該車両のフロントウインドウに付着している雨滴をその撮像対象としているため、その焦点距離は短い。逆に、上記運転支援装置で採用する車載撮像装置の撮像モジュールでは一般に、当該車両の周辺に存在する車両や障害物をその撮像対象としているため、その焦点距離は長い。したがって、これら装置および運転支援装置において車載撮像装置を採用し、センサの共通化を図っただけでは、その撮像モジュールの焦点距離を各々の撮像対象に適した焦点距離に調整するための時間を要することとなる。そして、このような焦点距離の調整の間に適正な画像情報を取得することは難しく、ひいては適切な運転支援の実現も難しい。
【０００９】
なお、上記車載撮像装置に採用される撮像モジュールに限らず、焦点距離の異なる複数の撮像対象についてその画像情報を取得する撮像モジュールにあっては、こうした実情も概ね共通したものとなっている。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成でありながら、焦点距離の異なる撮像対象についての複数の画像情報を高い精度をもって同時に取得することのできる撮像モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
こうした目的を達成するため、上記請求項１に記載の発明では、並列に配設された焦点
距離の異なる第１および第２の光学系によって各々集光される光像の一部のみを互いに部分利用して結合される光像を単一のイメージャに結像させるようにした。
具体的には、第１の焦点距離に設定された第１の凸レンズ、および該第１の凸レンズと前記イメージャとの間に同第１の凸レンズの光軸に対して傾斜して配設されて第１の凸レンズにより集光される光像の一部を前記イメージャ側に透過せしめるハーフミラーを備えて前記第１の光学系を構成するとともに、前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離に設定された第２の凸レンズ、および該第２の凸レンズの光軸中にあって同第２の凸レンズにより集光される光像の一部を前記ハーフミラーの反射面に反射せしめるミラーを備えて前記第２の光学系を構成し、前記ハーフミラーを介して透過される光像と同ハーフミラーを介して反射される光像とを結合して前記イメージャに結像させることとした。
【００１２】
上述のように、例えば車両のフロントウインドウ表面に付着している雨滴、並びに同車両の前方に存在する車両や障害物などのように、焦点距離の異なる複数の撮像対象についてその画像情報を単一の撮像モジュールにて取得しようとすると、それら撮像対象を撮像する都度、各撮像対象に適した焦点距離に調整するための操作、並びに時間を要することとなる。また、撮像モジュールとして、各々の撮像対象に適した焦点距離に予め設定された２つの光学系を備え、それら２つの光学系により集光される光像を切り換えることによって各々の撮像対象の画像情報を取得するようにしても、やはりそれら光学系を切り換えるための操作や、該操作に要する時間は無視できない。
【００１３】
この点、撮像モジュールとしての上記構成によれば、並列に配設された焦点距離の異なる第１および第２の光学系によって各々集光される光像の一部のみを互いに部分利用して結合される光像を単一のイメージャに結像させることで焦点距離の異なる２種の撮像対象の画像情報が１つの画像情報として同時に取得されるため、上述の操作やそれら操作に要する時間が割愛されることはもとより、各々所望とされる部分の光像のみを上記第１および第２の光学系の組合せに応じた高い自由度をもって取得することができるようになる。すなわち、簡易な構成でありながら、焦点距離の異なる撮像対象についての複数の画像情報を高い精度をもって同時に取得することができるようになる。しかも、焦点距離の異なる２種の撮像対象のそれぞれ所望とされる部分の光像のみが結合されて単一のイメージャに結像される構成であることから、該イメージャ自体の有効利用が図られるとともに、そのサイズも必要最小限に抑えることができるようになる。すなわちこのことは、イメージャに結像される光像の画像処理にかかる負荷も大きく軽減されるようになることを意味する。
【００１５】
さらに、撮像モジュールとしての同構成によれば、前記第１および第２の凸レンズによりそれぞれ集光される光像の一部が前記ハーフミラーおよび前記ミラーの設定を通じて任意の相対的な位置、形状、および大きさをもって結合された光像の画像情報を取得することができるようになる。すなわち、光学系としての高い設計の自由度および汎用性をもつ撮像モジュールを、従来のレンズを利用しながら簡易な構成をもって実現することができるようになる。
【００１６】
また、こうした請求項１に記載の撮像モジュールにおいて、特に請求項２に記載の発明によるように、前記第１の凸レンズと前記第２の凸レンズとを互いに半円状に形成することで、それら凸レンズにより集光される光像の一部だけが、いわば自動的に、一方では前記ハーフミラーを介して透過され、他方では前記ミラーによって反射されるようになり、上述のような光学系としての設計の自由度および汎用性をほぼ維持しつつも、前記第１および第２の凸レンズの小型化、ひいては撮像モジュールとしての体格の小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
また、上記請求項１または２に記載の撮像モジュールにおいて、請求項３に記載の発明では、前記第１および第２の光学系を車両内に並列に配設するとともに、前記第１の光学系についてはその焦点距離を車両のフロントウインドウ越しの遠景に設定し、前記第２の光学系についてはその焦点距離を同車両のフロントウインドウ表面に設定することとした。
【００２５】
撮像モジュール、すなわち車載撮像モジュールとしてのこのような構成によれば、前記第１の光学系の焦点距離が車両のフロントウインドウ越しの遠景に設定されているため、当該車両の前方に存在する例えば車両などの障害物の光像が同第１の光学系により集光される。一方、前記第２の光学系の焦点距離は当該車両のフロントウインドウ表面に設定されているため、前記フロントウインドウ表面に付着する例えば雨滴などの付着物の光像が同第２の光学系により集光される。そして、これら光像の一部のみが互いに部分利用されて結合される光像がイメージャに結像されることとなる。すなわち、当該車両の前方に存在する車両や障害物の所望とする部分、および当該車両のフロントウインドウ表面に付着する付着物の所望とする部分の光像を１つの画像情報として同時に取得することができるようになる。
【００２６】
なお、前記第１の光学系の撮像対象とした当該車両の前方に存在する車両などと当該車両、正確には当該車載撮像モジュールとの距離は、当該車両の走行状況などによって逐次変化する上、その変化する範囲は例えば数メートルから数百メートルまでと広い。一方、当該車両のフロントウインドウと当該車載撮像モジュールとの距離は、逐次変化するものではなく、その設定範囲は例えば数センチから１メートルまでと狭い。こうした状況に鑑みれば、前記第１の光学系の被写界深度についてはこれをより広く設定する方が望ましく、前記第２の光学系の被写界深度についてはこれをより狭く設定することが望ましい。すなわち、このように設定することで、前記第１の光学系により集光される光像にあっては、その被写界深度の設定範囲外（主に、当該車載撮像モジュールからの距離が数メートル以内）の部分がぼけた状態の画像情報が取得されることとなり、一方、前記第２の光学系により集光される光像にあっては、その被写界深度の設定範囲外（主に、当該車載撮像モジュールからの距離が１メートル以上）の部分がぼけた状態の画像情報が取得されることとなる。したがって、当該撮像モジュールにて取得された画像情報に基づき、当該車両前方の車両やフロントウインドウ表面の付着物などを容易に検出することができるようになる。ちなみに、こうした被写界深度は少なくとも、絞りの設定を通じて可変とすることができる。すなわち、絞りを小さくすることにより被写界深度を浅くすることが可能となり、絞りを大きくすることにより被写界深度を深くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施の形態）
以下、本発明にかかる撮像モジュールの一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２８】
本実施の形態では、以下に詳述するように、互いに焦点距離の異なる第１の光学系および第２の光学系を当該車両内に並列に配設し、各々集光される光像の一部のみを互いに部分利用して結合した光像を単一のイメージャに結像させる。このようにすることで、簡易な構成でありながら、焦点距離の異なる各々の撮像対象についての複数の画像情報を、高い精度をもって同時に取得するようにしている。
【００２９】
図１は、こうした撮像モジュールを備える撮像装置について、その設置態様、並びに撮像モジュールを構成する図示しない第１および第２の光学系の焦点および被写界深度の設定態様の一例を側面方向から模式的に示したものである。また、図２は、同実施の形態の車載撮像モジュールについて、光学系の内部構造、並びに光像の集光態様および結合態様を側面方向から模式的に示したものである。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態の撮像モジュールの構成および機能について説明する。
【００３０】
図１に示されるように、当該撮像モジュールを備える撮像装置１１は、例えば車室内のルームミラー１２の支持部１３に設置されており、フロントウインドウ１４越しの遠景中にある例えば前方車両ＦＣや障害物などの光像、いわば焦点距離の長い光像の画像情報を取得している。また撮像装置１１は、この焦点距離の長い光像の画像情報と同時に、フロントウインドウ１４表面に付着する例えば雨滴Ｒｄなどの付着物の光像、いわば焦点距離の短い光像の画像情報も取得している。
【００３１】
すなわち、図２に示されるように、本実施の形態の車載撮像モジュールは、基本的に、互いに焦点距離の異なる第１の光学系２０および第２の光学系３０を、例えば重力方向上方から下方にかけて当該車両１０内に並列に配設している。詳しくは、
・車両１０のフロントウインドウ１４越しの遠景にその焦点が設定されて、その重力方向下方部分が欠如されるように形成された半円状の凸レンズ２１。  
・凸レンズ２１の光軸Ｌ１ａに対して略４５度に傾斜した状態で凸レンズ２１と以下で説明するイメージャ６０との間に配設されて、同凸レンズ２１により集光される光像の一部をイメージャ６０側に透過させるハーフミラー２２。  
・車両１０のフロントウインドウ１４表面にその焦点が設定されて、その重力方向上方部分が欠如されるように形成された半円状の凸レンズ３１。  
・凸レンズ３１の光軸Ｌ２ａに対して略４５度に傾斜した状態で同光軸Ｌ２ａ中にあって、同凸レンズ３１により集光される光像の一部をハーフミラー２２の反射面に反射するミラー３３。  
・ハーフミラー２２を介して透過される光像と同ハーフミラー２２を介して反射される光像とが互いに結合されてその表面に結像されるイメージャ６０。  
等々を備えて構成されている。  
【００３２】
なお、第１の光学系２０を構成する凸レンズ２１は、先の図１に示されるように、その被写界深度Ｄｆが当該車両１０の先端部１０ａから上記前方車両ＦＣを十分に含む距離までの範囲（数メートルから数百メートルの範囲）に深く設定されている。また、第２の光学系３０を構成する凸レンズ３１は、同図１に示されるように、その被写界深度Ｄｎが当該車両１０のフロントウインドウ１４表面に付着する上記雨滴Ｒｄなどを含む範囲（数センチから１メートルまでの範囲）に浅く設定されている。なお、周知のように、これら被写界深度は、絞りの設定を通じて可変とすることができる。
【００３３】
このように構成された撮像モジュールにおいては、図２に示されるように、凸レンズ２１はその重力方向下方部分が欠如されているため、その焦点が設定されている上記遠景の光像のうち、凸レンズ２１の重力方向下方部分を通過する光は集光されない。同様に、凸レンズ３１はその重力方向上方部分が欠如されているため、その焦点が設定されている上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、凸レンズ３１の重力方向上方部分を通過する光は集光されない。したがって、これら光像の集光されない部分はイメージャ６０に結像されることなく、その画像情報は排除される。
【００３４】
しかしながら、同図２に示されるように、上記遠景の光像のうち重力方向上方に位置する部分は、例えば光路Ｌ１１〜Ｌ１３をたどって凸レンズ２１に入射し、ここで集光および上下反転されてハーフミラー２２の重力方向下方部分に到達する。同様に、上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち重力方向下方に位置する部分は、例えば光路Ｌ２１〜Ｌ２３をたどって凸レンズ３１に入射し、ここで集光および上下反転されてミラー３３の重力方向上方部分に到達する。そして、同ハーフミラー２２の重力方向下方部分を介して透過した上記遠景の光像の一部と同ミラー３３の重力方向上方部分を介して反射した上記フロントウインドウ１４表面の光像の一部とがハーフミラー２２にて結合される。このように結合された光像は、イメージャ６０の重力方向下方部分Ｓ１および重力方向上方部分Ｓ２にそれぞれ矩形状に結像され、その画像情報が取得されることとなる。すなわち、車両１０の前方の光像は、上記凸レンズ２１および３１によって互いに異なる焦点をもって集光され、上記ハーフミラー２２および上記ミラー３３により互いに結合および補完された上で、上記イメージャ６０の表面に結像される。そして、イメージャ６０に配列された図示しない撮像素子によって１つの画像イメージとして画像情報が取得されることとなる。
【００３５】
図３は、本実施の形態を通じて取得される画像イメージの一例を示したものであり、この図３を併せ参照して本実施の形態を通じて取得される画像イメージについて詳述する。なお、図３に示す画像イメージは、実際には上記凸レンズ２１および３１によってその上下左右が反転されてイメージャ６０に結像されるが、ここでは便宜上、上下左右を反転しなおして図示している。
【００３６】
図３に示されるように、イメージャ６０の重力方向下方部分Ｓ１において取得される画像イメージにあっては、上記凸レンズ２１の焦点が上記遠景に設定されているとともにその被写界深度Ｄｆが上述のごとく深く設定されているため、当該車両１０の前方車両ＦＣ、建造物Ｂ１、および文字ＬＥ１の光像は、その外形が鮮明に撮像されている。一方、上記凸レンズ２１の焦点が設定されていない上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、雨滴Ｒｄ１の光像は、その外形がぼやけて撮像されている。
【００３７】
また同図に示されるように、イメージャ６０の重力方向上方部分Ｓ２において取得される画像イメージにあっては、上記凸レンズ３１の焦点が上記フロントウインドウ１４表面に設定されているとともにその被写界深度Ｄｎが上述のごとく浅く設定されているため、フロントウインドウ１４表面の雨滴Ｒｄ２の光像は、その外形が鮮明に撮像されている。一方、上記凸レンズ３１の焦点が設定されていない上記遠景の光像のうち、建造物Ｂ２や文字ＬＥ２の光像は、その外形がぼやけて撮像されている。
【００３８】
すなわち、焦点距離の異なる撮像対象についての複数の画像情報を高い精度をもって同時に取得することのできる車載撮像モジュールが実現されている。
以上説明したように、本実施の形態の撮像モジュールによれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【００３９】
（１）互いに焦点距離の異なる第１の光学系２０および第２の光学系３０を、例えば車両１０内に重力方向上方から下方にかけて並列に配設し、各々集光される光像の一部のみを互いに部分利用して結合した光像を単一のイメージャ６０に結像させることとした。これにより、焦点距離の異なる各々の撮像対象についての複数の画像情報を、高い精度をもって同時に取得することができるようになる。  
【００４０】
（２）第１の光学系２０および第２の光学系３０を構成する凸レンズ２１および３１をそれぞれ、その重力方向下方部分および重力上方部分が欠如された半円状に形成することで、それら凸レンズ２１および３１により集光される光像の一部だけを、一方ではハーフミラー２２を介して透過させ、他方ではミラー３３によって反射させるようにした。これにより、従来のレンズを利用しつつ簡易な構成をもって撮像モジュールが実現されるとともに、凸レンズ２１および３１の小型化、ひいては撮像モジュールとしての体格の小型化が図られるようになる。  
【００４１】
（３）上記凸レンズ２１および３１の焦点をそれぞれ、車両１０のフロントウインドウ１４越しの遠景および当該車両１０のフロントウインドウ１４表面に設定することとした。これにより、上記遠景の光像中の前方車両ＦＣおよび上記フロントウインドウ１４表面の光像中の雨滴Ｒｄの画像情報を、１つの画像イメージとして同時に取得することができるようになる。  
【００４２】
（４）上記凸レンズ２１および３１の被写界深度ＤｆおよびＤｎをそれぞれ、車両１０の先端部１０ａから前方車両ＦＣを十分に含む距離までの範囲および当該車両１０のフロントウインドウ１４表面に付着する雨滴などを十分に含む範囲に設定することとした。これにより、凸レンズ２１により集光される光像にあっては、その被写界深度Ｄｆの設定範囲外の部分がぼやけた画像情報が取得されることとなり、凸レンズ３１により集光される光像にあっては、その被写界深度Ｄｎの設定範囲外の部分がぼやけた画像情報が取得されることとなる。したがって、被写界深度ＤｆおよびＤｎの設定範囲内の光像についてはその輪郭の検出が容易になるため、当該車載撮像モジュールにて取得された画像情報に基づく当該車両１０の前方車両ＦＣやフロントウインドウ１４表面の雨滴Ｒｄなどを容易に検出することができるようになる。
（第１の比較例）
次に、第１の比較例について、図４および図５を参照して説明する。ここで、図４は、本比較例の撮像モジュールに設けられた光学系の内部構造、並びに光像の集光態様および結合態様を平面方向から模式的に示したものであり、図５は、本比較例の撮像モジュールを通じて撮像される画像イメージの一例を示したものである。なお、この図５に示す画像イメージにあっても、実際には凸レンズによってその上下左右が反転されてイメージャに結像されるが、ここでは便宜上、上下左右を反転しなおして図示している。
【００４３】
図４に示されるように、この比較例の撮像モジュールも、基本的には先の図１〜図３に示した上記実施の形態に準じた構成となっており、互いに焦点距離の異なる第１の光学系２０ａおよび第２の光学系３０ａを、例えば当該車両１０内に水平方向左方から右方にかけて並列に配設している。詳しくは、
・車両１０（図１）のフロントウインドウ１４越しの遠景にその焦点が設定された円形状の凸レンズ２１ａ。
・凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａに対して略４５度に傾斜して且つ同光軸Ｌ１ａから水平方向左方に偏倚して同凸レンズ２１ａとイメージャ６０ａとの間に配設されて、凸レンズ２１ａにより集光される光像の一部をイメージャ６０ａに至らしめるとともに同光像の他の部分を遮光する態様でイメージャ６０ａと対向する側に反射面を有するミラー２３。
・車両１０のフロントウインドウ１４表面にその焦点が設定された円形状の凸レンズ３１ａ。
・凸レンズ３１ａの光軸Ｌ２ａに対して略４５度に傾斜して且つ同光軸Ｌ２ａから水平方向左方に偏倚して配設されて、同凸レンズ３１ａにより集光される光像の一部をミラー２３の反射面に反射させるミラー３３ａ。
・ミラー３３ａおよび２３を介して反射される光像と、凸レンズ２１ａから直接その表面に至る光像とが互いに結合されて同表面に結像されるイメージャ６０ａ。
等々を備えて構成されている。
【００４４】
このように構成された撮像モジュールにおいては、図４に示されるように、凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａから水平方向左方に偏倚してミラー２３が配設されているため、その焦点が設定されている上記遠景の光像のうち、凸レンズ２１ａに対し水平方向右方から入射して水平方向左方へ透過する光は、例えば光路Ｌ１４〜Ｌ１６をたどって同ミラー２３によって遮光される。同様に、凸レンズ３１ａの光軸Ｌ２ａに対し水平方向左方に偏倚してミラー３３ａが配設されているため、その焦点が設定されている上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、凸レンズ３１ａに対し水平方向左方から入射して水平方向右方へ透過する光は、例えば光路Ｌ２４〜Ｌ２６をたどって同ミラー３３ａの水平方向右方を素通りする。すなわち、このような上記遠景および上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、ミラー２３により遮光される部分およびミラー３３ａを素通りする部分はイメージャ６０ａに結像されることなく、その画像情報は排除される。
【００４５】
しかしながら、同図４に示されるように、上記遠景の光像のうち水平方向左方に位置する部分は、例えば光路Ｌ１１〜Ｌ１３をたどって凸レンズ２１ａに入射し、ここで集光および上下反転されてミラー２３の水平方向右方を素通りする。同様に、上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち水平方向右方に位置する部分は、例えば光路Ｌ２１〜Ｌ２３をたどって凸レンズ３１ａに入射し、ここで集光および上下反転されてミラー３３ａに到達する。そして、同ミラー２３の水平方向右方を素通りした上記遠景の光像と同ミラー３３ａを介して反射した上記フロントウインドウ１４表面の光像とが結合されて、イメージャ６０ａの水平方向右方部分Ｓ１および水平方向左方部分Ｓ２にそれぞれ矩形状に結像されることとなる。すなわち、当該車両１０前方全体の光像は、上記凸レンズ２１ａおよび３１ａによって互いに異なる焦点をもって集光され、上記ミラー２３および３３ａにより互いに結合および補完された上で、上記イメージャ６０ａの表面に結像される。そして、イメージャ６０ａに配列された図示しない撮像素子によって画像情報が取得される。
【００４６】
ここで、図５に示されるように、イメージャ６０ａの水平方向右方部分Ｓ１により取得される画像イメージにあっては、上記凸レンズ２１ａの焦点が上記遠景に設定されているとともにその被写界深度が深く設定されているため、車両１０の前方車両ＦＣ（図１）、建造物Ｂ１、文字ＬＥ１などの光像は、その外形が鮮明に撮像されている。一方、上記凸レンズ２１ａの焦点が設定されていない上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、雨滴Ｒｄ１の光像は、その外形がぼやけて撮像されている。
【００４７】
また、同じく図５に示されるように、イメージャ６０ａの水平方向左方部分Ｓ２において取得される画像イメージにあっては、上記凸レンズ３１ａの焦点が上記フロントウインドウ１４表面に設定されているとともにその被写界深度が浅く設定されているため、雨滴Ｒｄ２の光像は、その外形が鮮明に撮像されている。一方、上記凸レンズ３１ａの焦点が設定されていない上記遠景の光像のうち、建造物Ｂ２の光像は、その外形がぼやけて撮像されている。
【００４８】
すなわち、このような構成によっても、焦点距離の異なる撮像対象についての複数の画像情報を高い精度をもって同時に取得することのできる車載撮像モジュールが実現される。
【００４９】
以上説明したように、この第１の比較例の撮像モジュールによれば、上記実施の形態の上記（１）、（３）、および（４）に準じた効果に加え、以下のような効果が得られるようになる。
【００５０】
（５）第１の光学系２０ａを構成するミラー２３および第２の光学系３０ａを構成するミラー３３ａをそれぞれ、凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａおよび凸レンズ３１ａの光軸Ｌ２ａに対して略４５度に傾斜して且つ同光軸Ｌ１ａおよびＬ２ａから水平方向左方に偏倚して配設することとした。これにより、通常のレンズを利用しつつ簡易な構成をもって車載撮像モジュールが実現されるとともに、ミラー２３および３３ａの小型化、ひいては車載撮像モジュールとしての体格の小型化を図ることが可能となる。
（第２の比較例）
次に、第２の比較例について、図６および図７を参照して説明する。ここで、図６は、本比較例の撮像モジュールに設けられた光学系の内部構造、並びに光像の集光態様および結合態様を側面方向から模式的に示したものであり、図７は、本比較例の撮像モジュールを通じて撮像される画像イメージの一例を示したものである。なお、この図７に示す画像イメージにあっても、実際には凸レンズによりその上下左右が反転されてイメージャに結像されるが、ここでは便宜上、上下左右を反転しなおして図示している。
【００５１】
同図６に示されるように、この比較例の撮像モジュールも、基本的には先の図１〜図３に示した上記実施の形態に準じた構成となっており、互いに焦点距離の異なる第１の光学系２０ｂおよび第２の光学系３０ｂを、例えば当該車両１０内に重力方向上方から下方にかけて並列に配設している。詳しくは、
・車両１０（図１）のフロントウインドウ１４越しの遠景にその焦点が設定された円形状の凸レンズ２１ａ。
・凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａに対して略４５度に傾斜して且つ中央領域に円形の開口Ｈを有して凸レンズ２１ａと以下で説明するイメージャ６０ｂとの間に配設されたミラー２３ａ。詳しくは、凸レンズ２１ａにより集光される光像の中央部分を同開口Ｈを介してイメージャ６０ｂに至らしめるとともに同光像の他の部分を遮光する態様でイメージャ６０ｂと対向する側に反射面を有するミラー２３ａ。
・当該車両１０のフロントウインドウ１４表面にその焦点が設定された円形状の凸レンズ３１ａ。
・凸レンズ３１ａの光軸Ｌ２ａに対して略４５度に傾斜した状態で同光軸Ｌ２ａ中にあって、同凸レンズ３１ａにより集光される光像をミラー２３ａの反射面に反射するミラー３３。
・ミラー３３および２３ａを介して反射される光像と、凸レンズ２１ａから開口Ｈを介して直接その表面に至る光像とが互いに結合されて同表面に結像されるイメージャ６０ｂ。
【００５２】
等々を備えて構成されている。  
このように構成された撮像モジュールにおいては、図６に示されるように、凸レンズ２１ａの焦点が設定されている上記遠景の光像のうち、周縁部に位置する光は、例えば光路Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１５、Ｌ１６をたどって同ミラー２３ａによって遮光される。同様に、凸レンズ３１ａの焦点が設定されている上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、中央部に位置する光は、例えば光軸Ｌ２ａをたどってミラー３３にて反射し、同ミラー２３ａの開口Ｈを通過する。すなわち、このような上記遠景および上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、ミラー２３ａにより遮光される部分およびミラー２３ａの開口Ｈを通過する部分については、イメージャ６０ｂに結像されることなく、その画像情報は排除される。
【００５３】
しかしながら、同図６に示されるように、上記遠景の光像のうち中央に位置する部分は、例えば光軸Ｌ１ａ、光路Ｌ１３、および光路Ｌ１４をたどって凸レンズ２１ａに入射し、ここで集光および上下反転されてミラー２３ａの開口Ｈを通過する。同様に、上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち周縁部に位置する部分は、例えば光路Ｌ２１〜Ｌ２３、Ｌ２４〜Ｌ２６をたどって凸レンズ３１ａに入射し、ここで集光および上下反転されてミラー３３に到達する。そして、同ミラー２３ａの開口Ｈを通過した上記遠景の光像と同ミラー３３を介して反射した上記フロントウインドウ１４表面の光像とが結合されて、イメージャ６０ｂの中央部分Ｓ１および周縁部分Ｓ２にそれぞれ円形状および矩形状にて結像されることとなる。すなわち、当該車両１０の前方の光像は、上記凸レンズ２１ａおよび３１ａによって互いに異なる焦点をもって集光され、上記ミラー２３ａおよび３３により互いに結合および補完された上で、上記イメージャ６０ｂの表面に結像される。そして、イメージャ６０ｂに配列された図示しない撮像素子によって画像情報が取得される。
【００５４】
ここで、図７に示されるように、イメージャ６０ｂの中央部分Ｓ１において取得される画像イメージにあっては、上記凸レンズ２１ａの焦点が上記遠景に設定されているとともにその被写界深度が深く設定されているため、車両１０の前方車両ＦＣ、建造物Ｂ１、文字ＬＥ１などの光像は、その外形が鮮明に撮像されている。一方、上記凸レンズ２１ａの焦点が設定されていない上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、雨滴Ｒｄ１の光像は、その外形がぼやけて撮像されている。
【００５５】
また、同じく図７に示されるように、イメージャ６０ｂの周縁部分Ｓ２において取得される画像イメージにあっては、上記凸レンズ３１ａの焦点が上記フロントウインドウ１４表面に設定されているとともにその被写界深度が浅く設定されているため、雨滴Ｒｄ２の光像は、その外形が鮮明に撮像されている。一方、上記凸レンズ３１ａの焦点が設定されていない上記遠景の光像のうち、建造物Ｂ２や文字ＬＥ２などの光像は、その外形がぼやけて撮像されている。
【００５６】
すなわち、このように構成しても、焦点距離の異なる撮像対象についての複数の画像情報を高い精度をもって同時に取得することのできる車載撮像モジュールが実現される。
以上説明したように、この第２の比較例の撮像モジュールによれば、上記実施の形態の上記（１）、（３）、および（４）に準じた効果に加え、新たに以下のような効果が得られるようになる。
【００５７】
（６）第１の光学系２０ｂを構成するミラー２３ａを、凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａに対して略４５度に傾斜して且つ中央領域に円形の開口Ｈを有して構成するとともに、第２の光学系３０ｂを構成するミラー３３を、凸レンズ３１ａの光軸Ｌ２ａに対して略４５度に傾斜した状態で同光軸Ｌ２ａ中に構成することとした。これにより、車両１０の前方車両ＦＣ、建造物Ｂ１、文字ＬＥ１などの光像を中央部に、フロントウインドウ１４表面に付着する雨滴Ｒｄ２などの光像をその周縁部に、それぞれの外形が鮮明に撮像された画像情報を取得することができるようになる。すなわち、車載撮像モジュールとして特に望ましい態様での画像表現を実現することができるようになる。
（第３の比較例）
次に、第３の比較例について、図８を参照して説明する。ここで、図８は、本比較例の撮像モジュールについて、光学系の内部構造、並びに光像の集光態様および結合態様を側面方向から模式的に示したものである。
【００５８】
図８に示されるように、この比較例の撮像モジュールも、基本的には先の図１〜図３に示した上記実施の形態に準じた構成となっており、大きくは、
・車両１０（図１）のフロントウインドウ１４越しの遠景にその焦点を設定して集光する同遠景の光像を透過させる第１の光学系２０ｃと、同車両１０のフロントウインドウ１４表面にその焦点を設定して集光される同フロントウインドウ１４表面の光像を反射および透過させる第２の光学系３０ｃとを有して形成される単一のプリズム４０。
・プリズム４０のうち、上記第１の光学系２０ｃに相当する部分の重力方向下方に位置する部分と上記第２の光学系３０ｃに相当する部分の重力方向上方に位置する部分とを分離する領域に対応して光像の入射面を覆う遮光板５０。
・遮光板５０により覆われた部分の外方から入射してプリズム４０を透過する上記遠景の光像の一部と、同遮光板５０により覆われた部分の外方から入射してプリズム４０内部で反射且つ透過する上記フロントウインドウ１４表面の光像の一部とが、当該プリズム４０の内部で結合されてその表面に結像されるイメージャ６０ｃ。
等々を備えて構成されている。
【００５９】
このように構成された撮像モジュールにおいては、図８に示されるように、第１の光学系２０ｃの焦点が設定されている上記遠景の光像のうち、重力方向下方に位置する光は、例えば光路Ｌｆｄをたどって遮光板５０によって遮光される。同様に、第２の光学系３０ｃの焦点が設定されている上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、重力方向上方に位置する光は、例えば光路Ｌｎｕをたどって遮光板５０によって遮光される。すなわち、このような上記遠景および上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち、遮光板５０により遮光される部分については、イメージャ６０ｃに結像されることなく、その画像情報は排除される。
【００６０】
しかしながら、同図８に示されるように、上記遠景の光像のうち重力方向上方に位置する部分は、例えば光軸Ｌｆａや光路Ｌｆｕをたどって第１の光学系２０ｃに入射し、ここで集光および上下反転される。同様に、上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち重力方向下方に位置する部分は、例えば光軸Ｌｎａや光路Ｌｎｄをたどって第２の光学系３０ｃに入射し、ここで集光および上下反転される。そして、遮光板５０の重力方向上方から入射された上記遠景の光像と遮光板５０の重力方向下方から入射された上記フロントウインドウ１４表面の光像とが当該プリズム４０の内部で結合されて、イメージャ６０ｃの重力方向下方部分Ｓ１および重力方向上方部分Ｓ２にそれぞれ矩形状にて結像することとなる。すなわち、車両１０の前方の光像は、上記第１の光学系２０ｃおよび第２の光学系３０ｃによって互いに異なる焦点をもって集光され、上記プリズム４０の内部で互いに結合および補完された上で、上記イメージャ６０ｃの表面に結像される。そして、イメージャ６０ｃに配列された図示しない撮像素子によって画像情報が取得される。  
【００６１】
以上説明したように、この第３の比較例の撮像モジュールによれば、先の上記実施の形態の上記（１）、（３）、および（４）に準じた効果に加え、新たに以下のような効果が得られるようになる。
【００６２】
（７）第１および第２の光学系２０ｃおよび３０ｃを単一のプリズム４０にて形成するとともに、このプリズム４０のうち、第１および第２の光学系２０ｃおよび３０ｃに相当する部分を分離する領域に対応して光像の入射面を覆う遮光板５０を備えることとした。これにより、第１の光学系２０ｃおよび３０ｃの小型化、ひいては車載撮像モジュールとして、体格のさらなる小型化を図ることができるようになる。
（変形例）
なお、上記実施の形態や比較例は例えば以下のような形態として実施することもできる。
【００６３】
・上記実施の形態では、凸レンズ２１および３１をそれぞれ、重力方向下方および重力方向上方を欠如させた半円状に形成することとしたが、逆に、凸レンズ２１および３１をそれぞれ、重力方向上方および重力方向下方を欠如させた半円状に形成することとしてもよい。また重力方向に限られず、凸レンズ２１および３１をそれぞれ、水平方向右方および水平方向左方を欠如させた半円状、あるいは、水平方向左方および水平方向右方を欠如させた半円状に形成することとしてもよい。またさらに、これら凸レンズ２１および３１の形状は半円状にも限られない。要は、ハーフミラー２２を介して透過する光像とミラー３３を介して反射される光像とを結合してイメージャ６０に結像することができれば、上記（１）の効果を得ることはできる。
【００６４】
・上記第１の比較例では、第１の光学系２０ａを構成するミラー２３および第２の光学系３０ａを構成するミラー３３ａをそれぞれ、凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａおよび凸レンズ３１ａの光軸Ｌ２ａに対して略４５度に傾斜させて且つ同光軸Ｌ１ａおよびＬ２ａから水平方向左方に偏倚させて配設することとしたが、これに限られない。先の図４に対応する図として図９に示すように、第２の光学系３０ｄを構成するミラー３３ａに、凸レンズ３１ａにより集光される上記フロントウインドウ１４（図１）表面の光像のうち水平方向左方に位置する光像を遮光する遮光膜３４を施すこととしてもよい。このような構成によれば、上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち水平方向左方に位置する部分は、例えば光路Ｌ２４〜Ｌ２６をたどって凸レンズ３１ａに入射し、ここで集光および上下反転されて遮光膜３４によって遮光されることとなる。一方、上記フロントウインドウ１４表面の光像のうち水平方向右方に位置する部分は、例えば光路Ｌ２４〜Ｌ２６をたどって凸
レンズ３１ａに入射し、ここで集光および上下反転されてミラー３３ａに到達する。そして、上記第１の比較例と同様に、ミラー２３の水平方向右方を素通りした上記遠景の光像と同ミラー３３ａを介して反射した上記フロントウインドウ１４表面の光像とが結合されて、イメージャ６０ａの水平方向右方部分Ｓ１および水平方向左方部分Ｓ２にそれぞれ矩形状に結像されることとなる。すなわち、このような構成によっても、焦点距離の異なる各々の撮像対象についての複数の画像情報を、高い精度をもって同時に取得することができるようになる。
【００６５】
・上記第１の比較例（図９の変形例を含む）では、上記光学系２０ａ並びに光学系３０ａおよび３０ｄを、車両１０（図１）内に水平方向左方から右方にかけて並列に備えることとしたが、逆に、水平方向右方から左方にかけて並列に備えることとしてもよい。またさらに、これら光学系の配列態様は水平方向に限られず、上記光学系２０ａ並びに光学系３０ａおよび３０ｄをそれぞれ、車両１０内に重力方向上方から下方にかけて、あるいは重力方向下方から上方にかけて並列に備えることとしてもよい。
【００６６】
・上記第２の比較例では、第１の光学系２０ｂを構成するミラー２３ａを、凸レンズ２１ａの光軸Ｌ１ａに対して略４５度に傾斜させて且つ中央領域に円形の開口Ｈを設けることとしたが、開口Ｈの形状については任意であり、他に矩形状や三角形状などの形状の開口を設けることとしてもよい。
【００６７】
・上記実施の形態、並びに上記第１、第２の比較例では、第１の光学系２０〜２０ｂ並びに第２の光学系３０〜３０ｂおよび３０ｄの構成として、
（イ）光軸Ｌ１ａおよびＬ２ａに対し、ハーフミラー２２およびミラー３３を略４５度に傾斜させる（上記実施の形態、図２参照）。
（ロ）光軸Ｌ１ａおよびＬ２ａに対し、ミラー２３および３３ａを略４５度に傾斜させる（上記第１の比較例およびその変形例、図４および図９参照）。
（ハ）光軸Ｌ１ａおよびＬ２ａに対し、ミラー２３ａおよび３３を略４５度に傾斜させる（上記第２の比較例、図６参照）。
等々の構成を採用したが、これら傾斜角度については４５度に限られない。要は、上記第１の光学系２０〜２０ｂにより集光される上記遠景の光像と上記第２の光学系３０〜３０ｂおよび３０ｄにより集光される上記フロントウインドウ１４表面の光像とを互いに部分利用して結合した光像を、単一のイメージャ６０〜６０ｂに結像させることができれば、その傾斜角度については任意である。
【００６８】
・上記第３の比較例では、プリズム４０のうち、第１の光学系２０ｃに相当する部分の重力方向下方に位置する部分と、第２の光学系３０ｃに相当する部分の重力方向上方に位置する部分とを分離する領域に対応して光像の入射面を覆う遮光板５０を配設することとした。しかし、プリズム４０および遮光板５０の配設態様はこれに限られず、プリズム４０を遮光板５０と共々、水平方向に９０度あるいは１８０度傾けた態様で車両１０内に配設することとしてもよい。このような構成によれば、上記遠景の光像および上記フロントウインドウ１４（図１）表面の光像が水平方向左方から右方にかけて結合された光像の画像情報あるいは、これら光像が水平方向右方から左方にかけて結合された光像の画像情報を取得することができる。
・上記実施の形態、並びに上記各比較例では、第１の光学系２０〜２０ｃの焦点距離を車両１０（図１）のフロントウインドウ１４越しの遠景に設定し、第２の光学系３０〜３０ｄの焦点距離を同車両１０のフロントウインドウ１４表面に設定したが、焦点距離についてはこれに限られない。要は、第１および第２の光学系の焦点距離が互いに異なれば、この発明は同様に適用できる。またその意味では、この発明にかかる撮像モジュールは、車載撮像装置に限らず、各種工業用カメラや防犯カメラなどの撮像装置への適用も可能であり、特に焦点距離の異なる複数の撮像対象についてその画像情報を同時に取得する撮像モジュールとして、その用途は広い。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明にかかる撮像モジュールの一実施の形態について、これを備える撮像装置の設置態様の一例を側面方向から模式的に示す側面図。
【図２】同実施の形態の車載撮像モジュールについて、その光学系の内部構造を側面方向から模式的に示す側面図。
【図３】同実施の形態を通じて取得される画像イメージの一例を示す図。
【図４】第１の比較例について、その光学系の内部構造を平面方向から模式的に示す平面図。
【図５】同比較例を通じて取得される画像イメージの一例を示す図。
【図６】第２の比較例について、その光学系の内部構造を側面方向から模式的に示す側面図。
【図７】同比較例を通じて取得される画像イメージの一例を示す図。
【図８】第３の比較例について、その光学系の内部構造を側面方向から模式的に示す側面図。
【図９】上記第１の比較例の変形例について、その光学系の内部構造を側面方向から模式的に示す側面図。
【符号の説明】
【００７０】
１０…車両、１１…撮像装置、１２…ルームミラー、１３…支持部、１４…フロントウインドウ、２０、２０ａ〜２０ｃ、３０、３０ａ〜３０ｄ…光学系、２１、２１ａ、３１、３１ａ…凸レンズ、２２…ハーフミラー、２３、２３ａ、３３、３３ａ…ミラー、３４…遮光膜、４０…プリズム、５０…遮光板、６０、６０ａ〜６０ｄ…イメージャ。
【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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