(57)【要約】【課題】従来の距離測定装置よりも距離測定の精度を向上させることができる距離測定装置を提供すること。【解決手段】ステレオカメラ１は、車両の筐体１２に固定されるカメラステイ４と、このカメラステイ４に設けられた一対のカメラ２及びカメラ３とを備え、カメラステイ４は、一対のカメラ２とカメラ３との間において車両の筐体に、固定部６、７、８を介して取り付けられる取付部４ａを備え、この取付部４ａは、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線方向に自由度を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に固定される固定体と、この固定体に設けられた一対の距離測定手段とを備え、対象物から前記一対の距離測定手段までの距離を測定する距離測定装置であって、
前記固定体は、前記一対の距離測定手段間において前記筐体に取り付けられる取付部を備え、
前記取付部は、前記一対の距離測定手段を結ぶ方向に自由度を有することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記距離測定手段は、前記対象物を撮像する撮像装置であることを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記取付部は、弾性ヒンジを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に搭載され、車両前方の物体から車両までの距離を測定する距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の距離測定装置としては、例えば２つのカメラの光軸を所定の距離だけ互いに離し、各カメラを車両前方に向けて配置し、各カメラが取得した画像の視差情報に基づいて車両前方の物体から車両までの距離を算出するものが知られている。この距離測定装置は、例えば、車間距離の検出や障害物を検知するシステムに利用されている。
【０００３】
ここで、一般に距離測定の精度は、２つのカメラの配置精度に依存する。したがって、２つのカメラ間の距離が変わったり、カメラの光軸が所定の方向よりずれたりした場合には、距離測定の精度が低下するという課題があった。
【０００４】
この課題を解決することを目的として、例えば特許文献１に記載された車載カメラが提案されている。図４にこの従来の車載カメラ２１の概念的な構造を示す。
【０００５】
図４に示すように、特許文献１に記載された車載カメラ２１は、一対のカメラ２２及びカメラ２３と、カメラ２２とカメラ２３とを所定の位置で保持するカメラステイ２４と、このカメラステイ２４と一体構造で構成され車両の筐体２６に固定される取り付け部２５とを備えている。そして、この車載カメラ２１は、取り付け部２５に設けられた３つの取り付け穴２７、２８、２９を利用して３本のビスによって車両の筐体２６の取り付け穴３０、３１、３２に強固に固定されることにより、カメラ相互間の相対位置を正確に維持することができるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−８８６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のものは、例えば、直射日光が照り付け高温になると膨張し、距離測定の精度が低下するという課題があった。具体的には、車載カメラ２１の取り付け部２５は、車両の筐体２６に固定されているため膨張し難いが、カメラステイ２４は、車両の筐体２６に固定されていないため温度に応じて膨張するので、従来のものは、取り付け部２５とカメラステイ２４との間の膨張の違いにより、カメラステイ２４が歪んでしまいカメラ２２とカメラ２３とを結ぶ基線のずれや、カメラ２２及びカメラ２３の光軸のずれが生じ、距離測定の精度が低下するという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができる距離測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の距離測定装置は、筐体に固定される固定体と、この固定体に設けられた一対の距離測定手段とを備え、対象物から前記一対の距離測定手段までの距離を測定する距離測定装置であって、前記固定体は、前記一対の距離測定手段間に前記筐体に取り付けられる取付部を備え、前記取付部は、前記一対の距離測定手段を結ぶ方向に自由度を有する構成を有している。
【０００９】
この構成により、本発明の距離測定装置は、取付部が一対の距離測定手段を結ぶ方向に自由度を有するので、取付部及び固定体が温度に応じて同様に膨脹し、又は収縮することとなる。したがって、本発明の距離測定装置は、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の距離測定装置は、前記距離測定手段は、前記対象物を撮像する撮像装置である構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明の距離測定装置は、取付部が一対の撮像装置を結ぶ方向に自由度を有するので、一対の撮像装置を結ぶ基線のずれや、撮像装置の光軸のずれの発生を防止することができる。したがって、本発明の距離測定装置は、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の距離測定装置は、前記取付部は、弾性ヒンジを有する構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の距離測定装置は、弾性ヒンジを介して筐体に取り付けられることにより、取付部が一対の距離測定手段を結ぶ方向に自由度を有するので、取付部及び固定体が温度に応じて同様に膨脹し、又は収縮することとなる。したがって、本発明の距離測定装置は、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができるという効果を有する距離測定装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明に係る距離測定装置を、一対のカメラによって車両前方の物体から車両までの距離を測定する距離測定装置（以下「ステレオカメラ」という。）に適用した例を挙げて説明する。
【００１６】
まず、本実施の形態におけるステレオカメラの構成について図１及び図２を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態におけるステレオカメラ１の斜視図である。図２は、本実施の形態におけるステレオカメラ１の車体の筐体への取り付け状態を示した斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本実施の形態におけるステレオカメラ１は、車両前方の物体を被写体として撮像する一対のカメラ２及びカメラ３と、カメラ２とカメラ３とを所定の位置で保持するカメラステイ４と、カメラ２及びカメラ３の撮像データを処理する撮像処理部５とを備えている。
【００１９】
一対のカメラ２及びカメラ３は、図示を省略したが、被写体光を集光するレンズと、被写体からの光量を調節する光学絞りと、被写体光を光電変換する撮像素子とを備え、車両前方の被写体を撮像するようになっている。
【００２０】
カメラステイ４は、軽量で高い剛性を有し、かつ熱伝導率の高い金属や合金、例えばアルミニウム合金により構成されている。アルミニウム合金を使用することによりステレオカメラの軽量化を実現し、また、カメラステイ４に取り付けられた撮像処理部５において発生する熱を放熱する放熱効果が高くなるので、信頼性の高いステレオカメラを実現することができる。なお、カメラステイ４は、本発明の固定体を構成している。
【００２１】
また、カメラステイ４には、取付部４ａが設けられている。取付部４ａは、カメラステイ４を車両の筐体１２に固定するための固定部６、７、８を備えている。なお、図２においては、固定部６、７、８の図示を簡略化している。固定部６、７、８は、固定部６を頂点とする２等辺３角形を構成するように配置されている。なお、固定部６、７、８それぞれの構成の詳細については後述する。
【００２２】
前述のようにカメラステイ４は、取付部４ａの固定部６、７、８を介して車両の筐体１２に固定されることにより、図１に示した座標軸におけるＰＩＴＣＨ、ＲＯＬＬ、ＹＡＷの３方向の回転を防止することができる。ここで、図１に示した座標軸において、ＰＩＴＣＨは、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線を軸とする回転を、ＲＯＬＬは、カメラ２及びカメラ３の光軸方向の回転を、ＹＡＷは、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線と、カメラ２及びカメラ３の光軸とを含む平面に対して垂直方向を軸とする回転を示している。なお、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線とは、例えばカメラ２の撮像素子の撮像面と、カメラ３の撮像素子の撮像面とを結ぶ線をいう。
【００２３】
撮像処理部５は、図示を省略したが、例えば、カメラ２及びカメラ３の撮像データを処理する撮像処理回路基板と、音声や警報音を出力するスピーカと、警報光を発する表示ランプとを備え、カメラ２及びカメラ３の撮像データに基づいて、撮像処理を行うものである。具体的には、撮像処理部５は、カメラ２の撮像画像から得られる車両前方の被写体の位置と、カメラ３の撮像画像から得られる車両前方の被写体の位置とのずれ量、すなわち視差を利用して、三角測量の原理に基づき、車両前方の被写体から車両までの距離を算出するようになっている。
【００２４】
車両の筐体１２には車体側取付穴１３、１４、１５が設けられており、カメラ２及びカメラ３を保持するカメラステイ４は、取付部４ａに設けられた固定部６、７、８を介して、３本のビス９、１０、１１によって車両の筐体１２に締め付け固定されるようになっている。
【００２５】
図３は、本実施の形態におけるステレオカメラ１の取付部４ａの固定部６、７、８を概念的に示した図であって、図３（ａ）は取付部４ａの固定部６、７、８の概念的な構成を示す平面図、図３（ｂ）は本実施の形態におけるステレオカメラ１を車両の筐体１２に取り付けた際の固定部６の断面を示す図（ビス９の断面図を含む）であって、図３（ａ）中のＡ−Ａ面に沿った矢視断面図である。
【００２６】
以下に本実施の形態におけるステレオカメラ１の取付部４ａの固定部６、７、８の構成について、固定部６を例に挙げて説明する。
【００２７】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定部６は、貫通孔６ｂが形成された受け部６ａと、接続部６ｃとを備えている。なお、受け部６ａ及び接続部６ｃは、本発明の弾性ヒンジを構成する。
ここで、貫通孔６ｂが形成された受け部６ａは、ビス９の頭部を受けるようになっている。受け部６ａの外径は、図３（ｂ）に示すように、ビス９の頭部外径と同程度とするのが好ましい。
また、接続部６ｃは、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線と直交する線上で、受け部６ａと取付部４ａとを接続するようになっている。
さらに、受け部６ａ及び接続部６ｃと取付部４ａとの間には、間隙部６ｄが形成されている。
なお、取付部４ａ、受け部６ａ及び接続部６ｃの各厚さは、カメラステイ４を構成する部材の強度や、ステレオカメラ１の重量、使用温度条件等によって適切な厚さとすることが好ましい。
【００２８】
前述のような構成により、接続部６ｃが貫通孔６ｂを支点として図３（ａ）に示した矢印ａ方向（基線方向）と平行な方向に傾動可能なので、固定部６は、基線方向に自由度を有することとなる。その結果、ステレオカメラ１は、取付部４ａ及びカメラステイ４が温度に応じて同様に膨脹し、又は収縮することとなる。
【００２９】
なお、図３（ａ）及び（ｂ）において、固定部６を例に挙げて説明したが、その他の固定部７、８についても固定部６と同様の構成となっている。
【００３０】
次に、本実施の形態におけるステレオカメラ１の動作について説明する。
【００３１】
まず、カメラ２及びカメラ３は、車両前方の対象物を撮像し、撮像した撮像データを撮像処理部５に出力する。
【００３２】
次いで、撮像処理部５は、カメラ２及びカメラ３から入力した撮像データを用いて、三角測量の原理に基づき、車両前方の被写体から車両までの距離を算出する。
【００３３】
そして、撮像処理部５は、車両前方の被写体から車両までの距離が予め設定された距離と一致したとき、スピーカから音声や警報を発するとともに、表示ランプを点滅させることにより、例えば車間距離が所定値以下になったことを運転者に報知する。
【００３４】
前述の撮像処理部５による距離の算出処理において、カメラステイ４の膨張や収縮により、一対のカメラ２とカメラ３とを結ぶ基線のずれや、カメラ２及びカメラ３の光軸のずれが生じると、車両前方の対象物から車両までの距離測定の精度が低下することとなる。
【００３５】
しかしながら、本実施の形態におけるステレオカメラ１は、前述のように構成されているので、カメラステイ４が膨張し、又は収縮する場合であっても、取付部４ａが基線方向に自由度を有するので、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線のずれや、カメラ２及びカメラ３の光軸のずれを防止することができ、距離測定の精度の向上を図ることができる。
【００３６】
したがって、ステレオカメラ１は、従来のものよりも、例えば前方車両との車間距離を高精度で検知し、また前方にある障害物までの距離を高精度で検知することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態におけるステレオカメラ１によれば、ステレオカメラ１の周囲の温度に応じてカメラステイ４が膨脹し、又は収縮しても、取付部４ａが基線方向に自由度を有しているので、取付部４ａ及びカメラステイ４が温度に応じて同様に膨脹し、又は収縮することとなり、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線のずれや、カメラ２及びカメラ３の光軸のずれの発生を抑制して、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができる。
【００３８】
なお、前述の実施の形態において、距離測定手段としてカメラ２及びカメラ３を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、距離測定手段が三角測量の原理に基づき距離を測定するものであればよく、例えば電波、音波等を利用して距離を測定するものであってもよい。
【００３９】
また、前述の実施の形態において、固定部の個数を３つとしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、固定部が例えば２つ又は４つ以上であってもよい。
【００４０】
また、前述の実施の形態において、一対のカメラ２及びカメラ３は、図１に示すように、例えばカメラ２、カメラ３を１台ずつ対に配置した例を挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えばカメラ２の代わりに複数のカメラをカメラステイ４の一端側に配置し、他端側にカメラ３の代わりに同じく複数のカメラを配置してもよい。
【００４１】
また、前述の実施の形態において、接続部６ｃは、図３（ａ）に示すものに限定されるものではなく、基線方向に自由度を有するものであればよく、例えば、カメラ２とカメラ３とを結ぶ基線と直交する線上に、受け部６ａと取付部４ａとを接続するように２つ設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明に係る距離測定装置は、従来のものよりも距離測定の精度を向上させることができるという効果を有し、車両に搭載され、車両前方の物体から車両までの距離を測定する距離測定装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る距離測定装置の一実施の形態におけるステレオカメラの斜視図
【図２】本発明に係る距離測定装置の一実施の形態におけるステレオカメラの車体への取り付け状態を示した斜視図
【図３】本発明に係る距離測定装置の一実施の形態におけるステレオカメラの取付部の固定部を概念的に示した図（ａ）本発明に係る距離測定装置の一実施の形態におけるステレオカメラの取付部の固定部の概念的な構成を示す平面図（ｂ）本発明に係る距離測定装置の一実施の形態におけるステレオカメラを車体側取付部に取り付けた際の固定部を示す断面図であって、図３（ａ）中のＡ−Ａ面に沿った矢視断面図
【図４】従来の車載カメラの斜視図
【符号の説明】
【００４４】
１  ステレオカメラ（距離測定装置）
２  カメラ（距離測定手段）
３  カメラ（距離測定手段）
４  カメラステイ（固定体）
４ａ  取付部
５  撮像処理部
６、７、８  固定部
６ａ、７ａ、８ａ  受け部（弾性ヒンジ）
６ｂ、７ｂ、８ｂ  貫通孔
６ｃ、７ｃ、８ｃ  接続部（弾性ヒンジ）
６ｄ、７ｄ、８ｄ  間隙部
９、１０、１１  ビス
１２  車両の筐体
１３、１４、１５  車体側取付穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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