(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され車両周辺の３方向を撮像する撮像カメラであって、
その前部における左右の側面および下面にそれぞれ左右の撮像領域からの光を取り込むための透孔部および斜め下方向の撮像領域からの光を取り込むための透孔部が設けられており、その前部が車両外に突出される様にして前記車両に設置されるケースを有し、そのケース内に、
その中心軸を水平にして配置された撮像素子部と、
前記撮像素子部の前側に配置され、その光軸を水平にし且つその光軸を前記撮像素子部の中心軸上に対して下方に偏心して配置されたレンズ系と、
前記レンズ系の上部の前側に配置され、それぞれ、断面三角形状を有し、その第１の側面が光を受け入れる光入射面とされ、その第２の側面が鏡面とされ、その第３の側面が光を射出する光射出面とされた左右一対の断面三角形状のプリズムと、
が収容され、
前記左／右の撮像領域からの光がそれぞれ、前記左／右のプリズムの前記第１の側面から前記左／右のプリズム内に入射して、そのプリズムの前記第２の側面および前記第１の側面で順に内面反射されて、そのプリズムの前記第３の側面から射出された後に、前記レンズ系を介して前記撮像素子部に結像され、他方、前記斜め下方の撮像領域からの光が、前記プリズムを介さずに前記レンズ系を介して前記撮像素子部に結像されることを特徴とする撮像カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像カメラにおいて、
前記レンズ系又は前記撮像素子部の一方が、前記レンズ系又は前記撮像素子部のいずれか他方に対して上下方向に沿って移動可能に設けられ、
前記一方を上下方向に沿って駆動する駆動機構が設けられることを特徴とする撮像カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ系によって結像された像を撮像素子部により撮像する撮像カメラに関し、特に車両に搭載され、車両周辺を撮像する撮像カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は従来の撮像カメラの構成を模式的に示す図である。この従来の撮像カメラでは、図１６に示すように、撮像素子部１及びレンズ系３が、撮像素子部１の中心軸とレンズ系３の光軸５とが直線上に重なるように配置されている。このため、当然のことながら、撮像の際には撮像対象の方向にレンズ系３の光軸５が向くように、撮像カメラを配置する必要がある。例えば、図１６に示すように、水平方向７の上側領域よりも下側領域の方をより広範囲に撮像しようとすると、光軸５が水平方向７に対して斜め下方を向くように、撮像素子部１及びレンズ系３の配置、あるいは撮像カメラの配置を行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来の撮像カメラを車両に搭載して車両周辺における水平方向７に対して斜め下方の領域を撮像する場合には、図１６に示すように光軸５が水平方向７に対して斜め下方向を向くように、撮像素子部１及びレンズ系３の配置、あるいは撮像カメラの配置を行う必要がある。このように撮像素子部１及びレンズ系３の配置、あるいは撮像カメラの配置では、光軸５が水平方向７と平行になるように撮像素子部１及びレンズ系の配置、あるいは撮像カメラの配置とした場合と比して、撮像カメラの車両への設置スペースが大きくなる等の問題がある。なお、この点に関しては、後に図８及び図９等を参照して詳細に説明する。
【０００４】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、レンズ系の光軸を一定の方向に向けたままで撮像カメラの撮像方向を変更することができ、車両への設置スペースの省スペース化等が図れる撮像カメラを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段は、車両に搭載され車両周辺の３方向を撮像する撮像カメラであって、その前部における左右の側面および下面にそれぞれ左右の撮像領域からの光を取り込むための透孔部および斜め下方向の撮像領域からの光を取り込むための透孔部が設けられており、その前部が車両外に突出される様にして前記車両に設置されるケースを有し、そのケース内に、その中心軸を水平にして配置された撮像素子部と、前記撮像素子部の前側に配置され、その光軸を水平にし且つその光軸を前記撮像素子部の中心軸上に対して下方に偏心して配置されたレンズ系と、前記レンズ系の上部の前側に配置され、それぞれ、断面三角形状を有し、その第１の側面が光を受け入れる光入射面とされ、その第２の側面が鏡面とされ、その第３の側面が光を射出する光射出面とされた左右一対の断面三角形状のプリズムと、が収容され、前記左／右の撮像領域からの光がそれぞれ、前記左／右のプリズムの前記第１の側面から前記左／右のプリズム内に入射して、そのプリズムの前記第２の側面および前記第１の側面で順に内面反射されて、そのプリズムの前記第３の側面から射出された後に、前記レンズ系を介して前記撮像素子部に結像され、他方、前記斜め下方の撮像領域からの光が、前記プリズムを介さずに前記レンズ系を介して前記撮像素子部に結像されることを特徴とする。
【０００９】
また、好ましくは、前記レンズ系又は前記撮像素子部の一方が、前記レンズ系又は前記撮像素子部のいずれか他方に対して上下方向に沿って移動可能に設けられ、前記一方を上下方向に沿って駆動する駆動機構が設けられるのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る撮像カメラの縦断面の構成を模式的に示す図であり、図２は図１の撮像カメラの要部の平面的な構成を示す図である。この撮像カメラ１０は、図１及び図２に示すように、レンズ系１１と、撮像素子部１３と、左右方向の光を反射してレンズ系１１に導入する光学素子である２つのプリズム１５，１７と、これらを収容するケース１９とを備えており、例えば車両前端部（例えば、エンブレムの下部等）に設置され、車両前方側における左方向の撮像領域Ａ１（図４参照）、右方向の撮像領域Ａ２（図４参照）及び斜め下方向の撮像領域Ａ３（図４及び図５参照）を撮像する。レンズ系１１及び撮像素子部１３は、撮像部２０を構成している。
【００１１】
レンズ系１１は、レンズ１１ａ〜１１ｄを備えて構成されており、入射側を車両前方側に向けて設置され、その光軸２１が水平方向と平行になるように設定されている。
【００１２】
撮像素子部１３は、少なくとも１つの撮像素子（ここではＣＣＤ撮像素子）を備えて構成されており、レンズ系１１からの光を受光し、３方向の撮像領域Ａ１〜Ａ３を撮像し、撮像した映像（映像信号）を出力する。
【００１３】
本実施形態では、図１及び図３に示すように、レンズ系１１の光軸２１が撮像素子部１３の中心軸２３上から下方（所定方向）に所定の偏心距離Ｄだけ平行移動されて偏心配置され、これによって、撮像カメラ１０の撮像範囲が下方側に拡大されている。すなわち、レンズ系１１の光軸２１を水平方向に向けたままで、撮像カメラ１０の撮像方向が水平方向から斜め下方に向けられている。
【００１４】
レンズ系１１の偏心距離Ｄは、例えば、レンズ系１１の垂直画角が７０度であり、撮像素子部１３のＣＣＤ撮像素子が１／４インチサイズ（垂直方向の撮像有効寸法が２．７ｍｍ）である場合において、その７０度の垂直画角のうちの上側から２３．４度の範囲α（図３参照）が水平方向よりも上側の範囲を撮像し、垂直画角のうちの下側から４６．６度の範囲β（図３参照）が水平方向よりも下側の範囲を撮像するように設定する場合には、０．４５ｍｍに設定される。つまり、レンズ系１１の光軸２１がＣＣＤ撮像素子の下端部から上方に１／３の位置を通過するように、偏心距離Ｄが設定される。
【００１５】
各プリズム１５，１７は、図２に示すように、断面三角形状を有し、その三角形状のいずれかのコーナ部１５ａ，１７ａを車両前方側に向けて、レンズ系１１の前面側において、光軸２１に対して左右対称になるように、上下方向に沿って立設されている。各プリズム１５，１７の第１の側面１５ｂ，１７ｂは、光を受け入れる光入射面となっており、第２の側面１５ｃ，１７ｃは、鏡面加工（アルミ膜を蒸着した上に黒色塗料による保護膜形成）が施されて鏡面とされており、第３の側面１５ｄ，１７ｄは、光を出射させる光出射面となっている。また、各プリズム１５，１７の下部底面には、図示しない遮光部材（遮光膜を含む）が付与されている。
【００１６】
そして、各プリズム１５，１７は、左右の撮像領域Ａ１，Ａ２からの光を、第１の側面１５ｂ，１７ｂから受け入れ、鏡面加工された第２の側面１５ｃ，１７ｃで第１の側面１５ｂ，１７ｂ側に反射させてその側面１５ｂ，１７ｂでレンズ系１１側に全反射させた後、第３の側面１５ｄ，１７ｄから出射させる。
【００１７】
このような各プリズム１５，１７は、その下端面が車両前方側に向けて斜め下方向に傾斜しており、レンズ系１１の全垂直画角（ここでは７０度）のうちの上方から所定角度θ１の領域（例えば、全垂直画角のうちの上方から水平方向から下方に２０度までの領域）を覆うように配置されている。
【００１８】
このため、レンズ系１１の垂直画角のうちの上方から所定角度θ１の範囲は、各プリズム１５，１７を介して左右の撮像領域Ａ１，Ａ２からの光が入射し、垂直画角のうちの下方側の残余の角度θ２の範囲は、プリズム１５，１７を介さない車両前方側の撮像領域Ａ３からの光が入射するようになっている。これによって、左右の撮像領域Ａ１，Ａ２及び前方側斜め下方の撮像領域Ａ３からの光がレンズ系１１によって撮像素子部１３上の異なる領域にそれぞれ結像され、単一の撮像素子部１３によって、図４及び図５に示す左右及び前方側斜め下方向の３方向の撮像領域Ａ１〜Ａ３が一度に撮像される。例えば、前方側斜め下方向の撮像領域Ａ３によって、図５に示すように、車両のフロントノーズによって遮られた車両前方側における車両前端部近傍の死角領域を的確に撮像することができる。
【００１９】
なお、図１に示す構成では、レンズ系１１の水平画角は１２０度に設定され、垂直画角は９０度に設定されており、前述の角度θ１は４０度に設定されている。
【００２０】
ケース１９には、左右の撮像領域Ａ１，Ａ２からの光を取り込むための図示しない透孔部、及び前方側斜め下方向の撮像領域Ａ３からの光を取り込むための透孔部１９ａが設けられている。
【００２１】
撮像カメラ１０によって撮像された映像は、車室内に備えられた表示装置によって表示され、車両周辺の視認に利用される。
【００２２】
次に、図６及び図７を参照して、図１の撮像カメラ１０において、仮に、前述の図１６の従来技術のようにレンズ系１１の光軸２１と撮像素子部１３の中心軸２３とが一致するようにレンズ系１１及び撮像素子部１３を配置して、図１の構成と同様な撮像範囲を撮像する場合の構成について説明する。
【００２３】
図６及び図７の構成では、レンズ系１１の光軸２１と撮像素子部１３の中心軸２３とが同軸に設定されているため、撮像方向を水平方向３１に対して斜め下方に向ける場合には、撮像カメラ１００を斜め下方に向けて配置して、レンズ系１１の光軸２１を水平方向３１に対して所定角度θ３（ここでは約２５度）だけ斜め下方に傾ける必要がある。
【００２４】
このようにレンズ系１１を傾斜配置した構成では、図６に示すように、図１に示す構成と比して撮像カメラ１０，１００の構成（水平方向及び上下方向のサイズ）の大型化を招いている。
【００２５】
図８は図１の撮像カメラ１０の車両への設置状態を示す図であり、図９は図６の撮像カメラ１００の車両への設置状態を示す図である。図８及び図９の設置例では、撮像カメラ１０，１００がエンブレム３３の下部に設置されている。図８及び図９に示されるように、撮像カメラ１０の方が撮像カメラ１００よりも、設置スペース（特に、上下方向の占有高さＨ）及び車両前面（フロントグリル等）からの前方への突出長さＬが小さくなっている。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、レンズ系１１の光軸２１が撮像素子部１３の中心軸２３上から下方向に所定距離Ｄだけ平行移動されて偏心され、撮像カメラ１０の撮像範囲が下側に拡大されているため、レンズ系１１の光軸２１を水平方向に向けたままで撮像カメラ１０の撮像方向を水平方向に対して斜め下方向に変更することができ、撮像カメラ１０の車両への設置スペースの省スペース化等が図れる。
【００２７】
また、レンズ系１１の前面側におけるレンズ系１１の垂直画角の上方から所定領域を部分的に覆うように光学素子である２つのプリズム１５，１７が設けられているため、単一の撮像素子部１３によって左右方向及び斜め下方向の３方向の撮像領域Ａ１〜Ａ３を撮像することができる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図１０は、本発明の第２実施形態に係る撮像カメラの縦断面の構成及びその設置状態の構成を模式的に示す図である。本実施形態に係る撮像カメラ４０が第１実施形態に係る撮像カメラ１０と実質的に異なっている点は、プリズム１５，１７が省略されて車両前方の撮像領域Ａ４のみが撮像されるようになっている点のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本実施形態においても、図１０に示すように、レンズ系１１の光軸２１が撮像素子部１３の中心軸２３上から下方に所定の偏心距離だけ平行移動されて偏心配置され、これによって、撮像カメラ１０の撮像領域Ａ４が図１１に示すように下方側に拡大されている。すなわち、レンズ系１１の光軸２１を水平方向に向けたままで、撮像カメラ１０の撮像方向（撮像領域Ａ４の中心方向）が水平方向から斜め下方に向けられている。撮像領域Ａ４からの光は、ケース１９に設けられた透孔部１９ｂを介してケース１９内に取り込まれるようになっている。
【００３０】
次に、図１２を参照して、図１０の撮像カメラ１０において、仮に、前述の図１６の従来技術のようにレンズ系１１の光軸２１と撮像素子部１３の中心軸２３とが一致するようにレンズ系１１及び撮像素子部１３を配置して、図１０の構成と同様な撮像範囲を撮像する場合の構成について説明する。
【００３１】
図１２の構成では、レンズ系１１の光軸２１と撮像素子部１３の中心軸２３とが同軸に設定されているため、撮像方向を水平方向３１に対して斜め下方に向ける場合には、撮像カメラ１１０を斜め下方に向けて配置して、レンズ系１１の光軸２１を水平方向３１に対して所定角度θ４（ここでは約１２度）だけ斜め下方に傾ける必要がある。
【００３２】
このようにレンズ系１１を傾斜配置した構成では、図１２に示すように、図１０に示す構成と比して撮像カメラ４０，１１０の構成（水平方向及び上下方向のサイズ）の大型化を招いている。このため、図１０及び図１２に示すように、撮像カメラ４０の方が撮像カメラ１１０よりも、車両前面（フロントグリル等）からの前方への突出長さＬ等が小さくなっているとともに、車両への固定用のブラケット４１，４３の形状を簡単化することができる。
【００３３】
＜第３実施形態＞
図１３（ａ）は本発明の第３実施形態に係る撮像カメラの要部の縦断面の構成を模式的に示す図であり、図１３（ｂ）はその正面図である。本実施形態に係る撮像カメラ５０が前述の第２実施形態に係る撮像カメラ４０と実質的に異なっている点は、レンズ系１１が駆動機構５１によって上下方向に駆動されるようになっている点のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施形態では、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、レンズ系１１が撮像素子部１３に対して上下方向に移動可能に設けられるともに、レンズ系１１をレンズケース２０ａごと上下方向に駆動する駆動機構５１が設けられている。なお、本実施形態では、駆動機構５１によってレンズ系１１を駆動するようにしたが、撮像素子部１３をレンズ系１１に対して駆動する構成としてもよい。
【００３５】
駆動機構５１としては、種々のものが考えられるが、本実施形態では、図１３（ｂ）に示すように、レンズ系１１のレンズケース２０ａに連結されたラック５１ａと、ラック５１ａに噛合したピニオン５１ｂと、ピニオン５１ｂを回転駆動するモータ５１ｃとを備えて構成されている。そして、モータ５１ｃによってピニオン５１ｂを正逆転駆動することにより、ラック５１ａと一体的にレンズ系１１がレンズケース２０ａごと上下に駆動され、これによって撮像カメラ５０の撮像方向が上下に変更されるようになっている。
【００３６】
例えば、撮像方向を車両の水平方向３１（正面方向）に向ける際には、レンズ系１１の位置が、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、撮像素子部１３の中心軸２３と同軸になる位置にセットされる。また、撮像方向を車両の水平方向３１（正面方向）に対して斜め下方向に向ける際には、レンズ系１１が、その中心軸１１ａの位置が、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、撮像素子部１３の中心軸２３から下方に所定距離だけ平行移動された位置にセットされる。
【００３７】
図１５は、レンズ系１１の移動可能範囲Ｅを示す図であり、撮像素子部１のＣＣＤ撮像素子の有効撮像領域Ｆが、レンズ系１１のイメージサークル５３内から実質的にはみ出さない範囲Ｅで、レンズ系１１の移動が可能である。なお、本実施形態の場合、撮像映像の端部でのケラレを防止するため、イメージサークル５３の大きなレンズ系１１を使用するのが好ましいが、映像の端部では少々のケラレは影響がない場合もある。
【００３８】
レンズ系１１の位置切り替えは、ユーザのスイッチ操作に連動して行われるようにしてもよく、車両の各種信号（例えば、方向指示器の作動を示す信号）に連動して行われるようにしてもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態においても前述の第２実施形態と同様な効果が得られるとともに、レンズ系１１を駆動機構５１により撮像素子部１３に対して上下方向に駆動することにより、撮像カメラ５０の撮像方向を上下方向に容易に変更することができる。
【００４０】
なお、上述の各実施形態では、撮像カメラ１０，４０，５０を車両前端部に設置し、車両前方側の領域を撮像するようにしたが、撮像カメラ１０，４０，５０を車両後端部に設置して車両後方側の領域を撮像するようにしてもよく、あいは撮像カメラ１０，４０，５０を車両の他の部分に設置し、車両周辺におけるさらに他の領域を撮像するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、レンズ系を、その光軸を水平にし且つその光軸を撮像素子部の中心軸上に対して下方に偏心して配置させるので、レンズ系の光軸を水平方向に向けたままで撮像カメラの撮像方向を下方に変更することができ、撮像カメラの車両への設置スペースの省スペース化等が図れる。
【００４３】
また、レンズ系の上部の前側に左右一対のプリズムが設けられているので、単一の撮像素子部により左右方向および斜め下方向の３方向の撮像領域を撮像することができる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、レンズ系又は撮像素子部の一方を駆動機構により上下方向に沿って駆動することにより、撮像カメラの撮像方向を上下方向に容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像カメラの縦断面の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の撮像カメラの要部の平面的な構成を示す図である。
【図３】図１の撮像カメラにおけるレンズ系と撮像素子部との配置関係を示す図である。
【図４】図１の撮像カメラの撮像領域を示す図である。
【図５】図１の撮像カメラの撮像領域を示す図である。
【図６】図１の撮像カメラに従来技術が適用された場合の構成を示す図である。
【図７】図６の撮像カメラの要部の平面的な構成を示す図である。
【図８】図１の撮像カメラの車両への設置状態を示す図である。
【図９】図６の撮像カメラの車両への設置状態を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る撮像カメラの縦断面の構成及びその設置状態の構成を模式的に示す図である。
【図１１】図１０の撮像カメラの撮像領域を示す図である。
【図１２】図１０の撮像カメラに従来技術が適用された場合の構成を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は本発明の第３実施形態に係る撮像カメラの要部の縦断面の構成を模式的に示す図であり、図１３（ｂ）はその正面図である。
【図１４】図１４（ａ）は本発明の第３実施形態に係る撮像カメラの要部の縦断面の構成を模式的に示す図であり、図１４（ｂ）はその正面図である。
【図１５】レンズ系の移動可能範囲を示す図である。
【図１６】従来の撮像カメラにおけるレンズ系と撮像素子部との配置関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  撮像カメラ
１１  レンズ系
１３  撮像素子部
１５，１７  プリズム
４０，５０  撮像カメラ
５１  駆動機構
５１ａ  ラック
５１ｂ  ピニオン
５１ｃ  モータ
【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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【図１１】
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【図１２】
0003860039.tif 000013
【図１３】
0003860039.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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