DE102004043236B4

DE102004043236B4 - Kameraeinheit und Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung

Info

Publication number: DE102004043236B4
Application number: DE102004043236A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Yokkaichi Imoto
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: US20050083427A1; DE102004043236A1; JP4766841B2; JP2005110207A; US7605856B2; CN100462836C; CN1607452A

Abstract

Eine Kameraeinheit mit:
einem Aufnahmeelement; und
einem Linsensystem, in welchem Lichtstrahlen von einem bestimmten Bereich eines Gesichtsfeldes auf dem Aufnahmeelement abgebildet werden, wobei
bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe eines entsprechenden Bildabschnittes eines auf dem Bildaufnahmeelement abgebildeten Bildes und einem Bildwinkel von Lichtstrahlen, welche auf die entsprechenden Bildabschnitte einfallen, das Linsensystem so ausgelegt ist, dass ein Änderungsbetrag in der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel an einem Randabschnitt des Bildes größer als in einem Mittelteil des Bildes ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraeinheit und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung.
Bei der Anwendung in einem Fahrzeug und zu Überwachungszwecken ist es sehr zu empfehlen, dass von einer einzelnen Kamera ein größeres Gesichtsfeld aufgenommen werden kann. In diesem Fall gibt es viele Fälle, wo es wünschenswert ist, dass der Gesichtsfeldbereich in Vertikalrichtung größer als in Horizontalrichtung ist.
Eine Kameraeinheit mit einem Prisma an der Vorderseite der Kamera und die dafür ausgelegt ist, Bilder in drei Richtungen aufzunehmen, ist bekannt ( JP 2000-89301 A ). Durch Einbauen der Kameraeinheit am vorderen Endteil eines Fahrzeuges können Gesichtsfeldbereiche A1 und A2 in linken und rechten Richtungen vorderhalb des Fahrzeuges und ein diagonal nach unten verlaufender Gesichtsfeldbereich A3 in Vorwärtsrichtung hiervon gleichzeitig aufgenommen werden, wie in den der vorliegenden Beschreibung begefügten 34 und 35 gezeigt.
Eine Vorrichtung zur visuellen Überwachung der Rückseite des Fahrzeuges, mit der die Rückseite des Fahrzeuges durch eine Kameraeinheit mit einer Fischaugenlinse aufgenommen werden kann, ist ebenfalls bekannt ( JP 7-285379 A ).
Weiterhin ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche einen großen Bereich in der Umgebung des Fahrzeuges unter Verwendung einer Fischaugenlinse aufnimmt, einen Teil des aufgenommenen Bildes durch eine Bildverarbeitung bearbeitet und umsetzt und dieses vergrößert und in einer Anzeigeeinheit darstellt, bekannt ( JP 2003-143596 A ).
In der JP 2000-89301 A ergeben sich gemäß begefügter 33, da die Gesichtsfelder A1 bis A3 auf Teilbereiche in linken und rechten Richtungen vorderhalb des Fahrzeuges und auf einen Teilbereich diagonal nach unten vorderhalb des Fahrzeuges begrenzt sind, Totwinkelbereiche B1 und B2, welche nicht aufgenommen werden, vorderhalb des Fahrzeuges.
Da bei der JP 7-285379 A das Gesichtsfeld unter Verwendung einer Fischaugenlinse einfach vergrößert wird, und das Gesichtsfeld durch die Fischaugenlinse vergrößert wird und die Totwinkelbereiche hinterhalb des Fahrzeuges schmal gemacht werden, erhöht sich die Verzerrung des aufgenommenen Bildes, beispielsweise in dem Teil C1, der in beigefügter 36 eingekreist ist, wodurch sich die visuelle Wahrnehmbarkeit verringert. Weiterhin wird beispielsweise in dem in 36 eingekreisten Bereich C2 ein Objekt sehr klein aufgenommen, so dass sich der Fall einer Verringerung der visuellen Wahrnehmbarkeit ergibt. Weiterhin wird beispielsweise in dem Teil C3, der in 36 mit dem Kreis eingefasst ist, die Himmelshalbkugel durch eine Fischaugenlinse aufgenommen, wodurch durch unnötige Lichtstrahlen, wie Sonnenlicht, Strassenbeleuchtung etc. beim Aufnehmen durch ein Aufnahmeelement die Helligkeitseinstellung einer Kamera fehlerhaft wird (d. h., wenn ein helles Objekt aufgenommen wird, wird die Kamerablende so eingestellt, dass sie abdunkelt). Zusätzlich tritt aufgrund des unnötigen Lichts ein Geisterbild, Schatten etc. auf, wodurch die visuelle Wahrnehmbarkeit der Bilder weiter verschlechtert wird.
Da weiterhin bei der JP 2003-143596 A die Anzahl der Pixel der Kamera begrenzt ist, wird das Bild grobkörnig, wenn es durch einen Bildprozess vergrößert wird, so dass die visuelle Wahrnehmbarkeit abnimmt. Das heißt, die Auflösungsleistung eines aufgenommenen Bildes wird durch die Anzahl von Abtastzeilen des NTSC bestimmt. Insbesondere ist die Bildverschlechterung aufgrund eines Vergrößerungsprozesses in vertikaler Richtung stärker wahrnehmbar als in horizontaler Richtung. Weiterhin wird durch eine normale Fischaugenlinse ein aufgenommenes Bild an Randabschnitten kleiner aufgenommen als in einem mittigen Abschnitt, was aufgrund der Verzerrung erfolgt, wodurch, wenn die Randabschnitte des aufgenommenen Bildes vergrößert werden, die Bildverschlechterung besonders wahrnehmbar wird.
Aus der DE 197 21 915 C1 , die als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird, ist eine Kameraeinheit bekannt, die ein Aufnahmeelement in Form eines Fotoarrays und ein Linsensystem aufweist, in wel chem Lichtstrahlen von einem bestimmten Bereich eines Gesichtsfeldes auf dem Aufnahmeelement abgebildet werden.
Weitere Kameraeinheiten bzw. Vorrichtungen, mit denen eine Fahrzeugumgebung aufnehmbar oder überwachbar ist, sind z. B. aus der EP 1 148 461 A2 , der DE 198 01 884 A1 oder der EP 1 004 916 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kameraeinheit und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung zu schaffen, welche in der Lage sind, ein Bild in einem großen Gesichtsfeldbereich aufzunehmen, wobei die Gesichtsfelder in Horizontal- und Vertikalrichtungen adäquat eingestellt werden und wobei gleichzeitig die visuelle Wahrnehmbarkeit dargestellter Bilder verbessert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Kameraeinheit: ein Aufnahmeelement; und ein Linsensystem, in welchem Lichtstrahlen von einem bestimmten Bereich eines Gesichtsfeldes auf dem Aufnahmeelement abgebildet werden ( DE 197 21 915 C1 ), wobei bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe eines entsprechenden Bildabschnittes eines auf dem Bildaufnahmeelement abgebildeten Bildes und einem Bildwinkel von Lichtstrahlen, welche auf die entsprechenden Bildabschnitte einfallen, das Linsensystem so ausgelegt ist, dass ein Änderungsbetrag in der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel an einem Randabschnitt des Bildes größer als in einem Mittelteil des Bildes ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Linsensystem so ausgelegt, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in einer Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die Beziehung von Y < f·θerfüllen, wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung f ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Linsensystem so ausgelegt, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in einer Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die Beziehung von Y < 2f·tan(θ/2)erfüllen, wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung f ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Linsensystem so ausgelegt, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in einer Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die Beziehung von Y = pf·tan(θ/p),unter Verwendung eines Parameters p von 1 < p < 4 erfüllen, wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung f ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Parameter p auf 2 gesetzt.
Durch diese Ausgestaltung ist es, da Bilder von Objekten an den Randteilen (insbesondere den Randteilen in Horizontalrichtung) des Gesichtsfeldbereiches auf einem Bildaufnehmeelement groß ausgebildet werden können, möglich, die visuelle Wahrnehmbarkeit von Objektbildern an den Randteilen des Gesichtsfeldbereiches zu verbessern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt in dem Linsensystem der Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung 180° oder mehr und 270° oder weniger. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich einen großen Bereich eines Gesichtsfeldes in Horizontalrichtung aufzunehmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist eine Vorrichtung, welche eine Fahrzeugumgebung überwacht und die in ein Fahrzeug eingebaut ist, die oben beschriebene Kameraeinheit, welche die Umgebung des Fahrzeugs aufnimmt; und eine Anzeigeeinheit auf, welche das von der Kameraeinheit aufgenommene Bild darstellt.
Durch diese Ausgestaltung kann ein Bild, das in einem großen Gesichtsfeldbereich in der Umgebung eines Fahrzeugs aufgenommen wurde, mit ausreichender visueller Wahrnehmbarkeit erhalten werden und kann dargestellt werden und es ist möglich, die Umgebung eines Fahrzeugs befriedigend zu überwachen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der Erfindung weist eine Kameraeinheit auf: ein Aufnahmeelement; und ein Linsensystem, in welchem Lichtstrahlen, welche von einem bestimmten Bereich eines Gesichtsfeldes auf das Aufnahmeelement fallen, dargestellt werden, wobei das Linsensystem aufweist: ein Weitwinkellinsensystem, dessen Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung 120° oder mehr beträgt, und ein anamorphes Linsensystem, dessen anamorphisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, wobei bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe eines auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes und einem Bildwinkel der Lichtstrahlen, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, das Linsensystem so ausgelegt, dass ein Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel am Randabschnitt des Bildes größer als in einem Mittelteil des Bildes ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung 180° oder mehr und 270° oder weniger. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, einen größeren Gesichtsfeldbereich in Horizontalrichtung aufzunehmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Linsensystem so ausgelegt, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in Horizontalrichtung abweichen und ein Bildwinkel θ der Lichtstrahlen, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, eine Beziehung von Y = pf·tan(θ/p)erfüllen, wobei ein Parameter p von 1 < p < 4 verwendet wird und wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung als f angenommen wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Parameter p auf 2 gesetzt.
Das Bild eines Objektes am Rand (insbesondere am Rand in Horizontalrichtung) in dem Gesichtsfeldbereich kann auf dem Bildaufnahmeelement als groß ausgebildet werden, so dass die visuelle Wahrnehmbarkeit von Objektbildern am Rand im Gesichtsfeldbereich verbessert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verkleinert das anamorphe Linsensystem das auf dem Aufnahmeelement ausgebildete Bild in Horizontalrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vergrößert das anamorphe Linsensystem das auf dem Aufnahmeelement abgebildete Bild in Vertikalrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Optik des Linsensystems in Vertikalrichtung bezüglich einer Mitte des Aufnahmeelementes exzentrisch. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die Aufnahmerichtung der Aufnahmekamera in Vertikalrichtung durch Einstellung des Exzentrizitätsbetrages hiervon zu ändern, so dass der Gesichtsfeldbereich der Kameraeinheit in eine passende Richtung bezüglich der optischen Achse des Linsensystems festgesetzt werden kann, welches in einer festen Richtung gehalten ist (beispielsweise in Horizontalrichtung) Beispielsweise ist es möglich, leicht das Verhältnis des Abschnittes des Himmels einzustellen, der in dem Gesichtsfeldbereich enthalten ist.
Zusätzlich können verschiedene Anzeigen durchgeführt werden, beispielsweise ein Bild eines Teilbereiches des Gesichtsbereiches einer Kameraeinheit kann vergrößert und in einer Anzeigeeinheit dargestellt werden.
Weiterhin kann der Anzeigezeitpunkt etc. eines aufgenommenen Bildes der Kameraeinheit abhängig von der Situation des Fahrzeuges passend gesteuert werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung.
Weitere Einzelheiten und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
2 eine Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Kameraeinheit, mit der die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 1 ausgestattet ist;
3 eine Ansicht, welche ein Einbaumuster der Kameraeinheit von 2 in einem Fahrzeug zeigt;
4 eine Darstellung, welche ein Einbaumuster der Kameraeinheit von 2 in einem Fahrzeug zeigt;
5 eine Ansicht, welche den Aufbau eines anamorphen Systems in der Kameraeinheit von 2 zeigt;
6 eine Ansicht, welche das Prinzip des anamorphen Systems von 5 zeigt;
7 eine Ansicht, welche ein Anzeigebeispiel eines von der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenen Bildes zeigt und veranschaulicht ein Festsetzbeispiel eines Verarbeitungsbereichs bei der Bildverarbeitung;
8 eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines von der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenen Bildes zeigt;
9 eine Ansicht, welche ein Setzbeispiel für einen Verarbeitungsbereich der Bildverarbeitung eines von der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenen Bildes zeigt;
10 eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines Bildes zeigt, das von der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommen wurde;
11 eine Ansicht, die ein Einbaumuster einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
12 eine Ansicht, die ein Einbaumuster einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
13 eine Ansicht, die ein Einbaumuster einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt;
14 eine Ansicht, die ein Einbaumuster einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt;
15 eine erläuternde Darstellung einer Situation, bei der die Umgebung eines Fahrzeugs durch die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß 13 überwacht wird;
16 eine Teildarstellung eines von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 13 aufgenommenen Bildes;
17 eine Ansicht zur Darstellung eines Einbaumusters einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung;
18 eine Ansicht zur Darstellung eines Einbaumusters einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung;
19 eine erläuternde Darstellung einer Situation, wenn die Umgebung eines Fahrzeuges durch die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 17 überwacht wird;
20 eine Ansicht eines von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 17 aufgenommenen Bildes;
21 eine Draufsicht auf ein Linsensystem einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung;
22 eine Seitenansicht auf das Linsensystem von 20;
23 eine Ansicht eines Aufbaus eines anamorphen Systems in dem Linsensystem von 21;
24 eine Erläuterung, die das Prinzip eines anamorphen Systems von 23 beschreibt;
25 eine Draufsicht auf ein Linsensystem einer Kameraeinheit, mit der eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung ausgestattet ist;
26 eine Seitenansicht auf das System von 25;
27 eine erläuternde Darstellung des Aufbaus einer Kameraeinheit, die in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung eingebaut ist;
28 eine Ansicht, die den Aufnahmebereich einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt;
29 eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines aufgenommenen Bildes im ersten Anzeigemodus einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt;
30 eine Darstellung, die ein Anzeigebeispiel eines aufgenommenen Bildes in dem zweiten Anzeigemodus und dem dritten Anzeigemodus durch eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt;
31 eine Ansicht, die ein Beispiel eines aufgenommenen Bildes einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 9 der Erfindung zeigt;
32 eine Ansicht, die ein Bild zeigt, welches durch einen Bildverarbeitungsabschnitt in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 9 der Erfindung anamorphisch gemacht wurde;
33 eine Ansicht, welche Eigenschaften eines Linsensystems gemäß Ausführungsform 10 der Erfindung zeigt;
34 eine Ansicht eines Einbaumusters einer Kameraeinheit gemäß JP 2000-89301 A in einem Fahrzeug;
35 eine Ansicht eines Einbaumusters einer Kameraeinheit gemäß JP 2000-89301 A in einem Fahrzeug; und
36 eine Ansicht, die ein aufgenommenes Bild einer Wahrnehmungseinheit für die Fahrzeugrückseite gemäß JP 7-285379 A zeigt.
[Ausführungsform 1]
1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und 2 ist eine Längsschnittdarstellung des Aufbaus einer Kameraeinheit mit der die Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung von 1 ausgestattet ist.
Wie in 1 gezeigt, ist die Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung ausgestattet mit einer Kameraeinheit 1, einer Anzeigeeinheit 3 und einer Steuereinheit 5. Weiterhin weist der Aufbau in dieser Ausführungsform eine einzelne Kamera 1 auf. Wie jedoch gestrichelt in 1 dargestellt, kann der Aufbau zwei oder mehr Kameraeinheiten aufweisen.
Die Kameraeinheit 1 hat einen Aufbau, wie er in 2 dargestellt ist, und ist im mittleren Teil des vorderen Endabschnittes eines Fahrzeugs eingebaut, wie in den 3 und 4 gezeigt, wobei die Kameraeinheit 1 so vorgesehen ist, dass sie einen großen Bereich A4 eines Gesichtsfelds in Vorwärtsrichtung vorne (einschliesslich diagonal nach unten vorderhalb eines Fahrzeuges) des Fahrzeuges zu den linken und rechten Seiten hiervon aufnehmen kann. Weiterhin ist die Kameraeinheit 1 an der Fahrzeugkarosserie durch Schrauben über beispielsweise eine Halteklammer befestigt.
Wie in 2 gezeigt, weist eine solche Kameraeinheit 1 ein Linsensystem 11, ein Aufnahmeelement 13 und ein wasserdichtes Gehäuse 15 auf, in welchem das Linsensystem 11 und das Aufnahmeelement 13 aufgenommen sind. Das Linsensystem 11 in dem wasserdichten Gehäuse 15 in einem Zustand aufgenommen, in welchem der gesamte Abschnitt hiervon mit Ausnahme des vorderen Endabschnittes hiervon in einem Linsengehäuse 17 aufgenommen ist, wobei nur der vorderseitige Teil einer Linse 25a am Vorderende hiervon zur Aussenseite des wasserdichten Gehäuses 15 vorsteht. Das Aufnahmeelement 13 ist beispielsweise aus einer CCD gebildet und ist an der rückwärtigen Seite des Linsensystems 11 in dem wasserdichten Gehäuse 15 eingebaut, wobei es auf einem Substrat 19 gehalten ist. Ein Kabel 23, das mit einem wasserdichten Verbinder 21 verbunden ist, wird zur Versorgung mit einer Energiequelle und für Steuersignale zu der Kameraeinheit 1 und zum Abgriff von Bildsignalen hiervon verwendet. Das wasserdichte Gehäuse 15 wird unter Verwendung eines O-Rings (nicht gezeigt) wasserdicht gehalten, so dass innere Bauteile der Kameraeinheit 1 vor Wind und Regen geschützt sind.
Das Linsensystem 11 ist mit ersten bis dritten Linsengruppen 25, 27 und 29 ausgestattet. Hierbei kann eine Linsengruppe wenigstens eine Linse beinhalten. Der Gesichtsfeldwinkel H in Horizontalrichtung des Linsensystems 11 wird auf 180° oder mehr und 270° oder weniger (beispielsweise 190°) gesetzt und der Gesichtsfeldwinkel V in Vertikalrichtung wird beispielsweise auf 21° gesetzt, so dass das Verhältnis des Gesichtsfeldwinkels H in Horizontalrichtung zu demjenigen von V in Vertikalrichtung, d. h. H/V zu 2,7 wird (H/V = 2,7). Daher können die Gesichtsfeldwinkel passend der Überwachung unter Verwendung von Bildern der Umgebung des Fahrzeuges entsprechen, bei denen ein größerer Bereich in horizontaler Richtung als in vertikaler Richtung notwendig ist. Zusätzlich werden die oben beschriebenen Gesichtsfeldwinkel H und V im Bereich des Gesichtsfelds eines Bildes auf der lichtempfangenden Ebene des Aufnahmeelementes 13 durch das Linsensystem 11 abgebildet.
Die erste Linsengruppe (Weitwinkellinsensystem) 25 ist so aufgebaut, dass sie zwei Linsen 25a und 25b hat, so dass der Gesichtsfeldwinkel von 120 Grad oder mehr erzeugt werden kann und hat einen negativen Brechwert. Weiterhin nimmt sie die Rolle als Fischaugen-Wandlungslinse zur Umwandlung des Gesichtsfeldbereiches der dritten Linsengruppe, welche als Abbildungssystem dient, in einen weiten Winkel ein. Da die erste Linsengruppe 25 so aufgebaut ist, dass sie ein afokales System wird, emittiert sie einen parallelen Lichtstrahl, während sie seine Bildhöhe umwandelt, wenn paralleles Licht eintritt. Hierbei führt die erste Linsengruppe 25 eine Umwandlung derart durch, dass sich die Bildhöhe verkleinert (d. h. so dass der Bildwinkel groß wird).
Die zweite Linsengruppe (anamorphisches Linsensystem) 27 ist mit zwei Linsen 27a und 27b ausgestattet (hier: Zylinderlinsen), welche auf der Bildseite der ersten Linsengruppe 25 liegen und bildet ein anamorphes System, bei dem die Vergrößerungen in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung voneinander unterschiedlich sind und nimmt die Rolle der Einstellung des Gesichtsfeldbereiches in Länge und Breite des Linsensystems 11 ein. In der vorliegenden Ausführungsform hat die zweite Linsengruppe 27 im wesentlichen einen negativen Brechwert in vertikaler Richtung, hat jedoch keinerlei Brechwert in horizontaler Richtung. Hierbei bildet die zweite Linsengruppe 27 ein afokales System, welches so gewählt ist, dass das anamorphische Bildverhältnis in Länge und Breite 1,5 oder mehr wird (beispielsweise 2,0).
Genauergesagt, die zweite Linsengruppe 27 hat eine Zusammensetzung des Galilei-Typs bezüglich der Vertikalrichtung, wie in 5 gezeigt, bei der die Brennweite f1 der objektseitigen Linse 27a auf f1 = 12,7 [mm] gesetzt ist, die Brennweite f2 der bildseitigen Linse 27b auf f2 = –6,35 [mm] gesetzt ist und ein Abstand d zwischen den Linsen 27a und 27b auf d = f1 – f2 = 12,7 – 6,35 = 6,35 gesetzt wird (in der vorliegenden Ausdrückung sind f1 und f2 Absolutwerte), wohingegen die Vergrößerung r des afokalen Systems zu r = f1/f2 = 2,0 wird.
Weiterhin wird, wie in 6 gezeigt, wenn ein Lichtstrahl in die zweite Linsengruppe 27 mit einem Einfallwinkel α1 bezüglich der Vertikalrichtung einfällt, die Beziehung zwischen dem Einfallwinkel α1 des Lichtstrahls und dem Ausfallwinkel α2 hiervon zu r = tanα2/tanα1 = 2,0. Im Ergebnis wird das auf dem Aufnahmeelement 13 ausgebildete Bild in Vertikalrichtung durch die zweite Linsengruppe 27 zweifach vergrößert.
Aus diesem Grund wird der Gesichtsfeldwinkel V in Vertikalrichtung des Linsensystems 11 annähernd 142 Grad für den Fall, dass die zweite Linsengruppe 27 nicht verwendet wird. Jedoch wird der Gesichtsfeldwinkel V zu 71 Grad durch den Beitrag der zweiten Linsengruppe 27.
Die dritte Linsengruppe (Abbildungslinsensystem) 29 hat drei Linsen 29a bis 29c, welche auf der Bildseite der ersten und zweiten Linsengruppe 25 und 27 liegen. Lichtstrahlen, welche von dem Gesichtsfeldbereich A4 über die ersten und zweiten Linsengruppen 25 und 27 kommen, werden auf der lichtempfangenden Ebene des Aufnahmeelementes 13 ausgebildet.
Obgleich hier in der ersten Ausführungsform die erste Linsengruppe 25 auf der Subjektseite der zweiten Linsengruppe 27 liegt, kann auch ein Aufbau verwendet werden, bei dem die zweite Linsengruppe 27 auf der Objektseite der ersten Linsengruppe 25 liegt und das System 11 bildet.
Was weiterhin in dem Linsensystem 11 die Beziehung zwischen den Bildhöhen jeweiliger Bildabschnitte eines Bildes betrifft, welches auf dem Aufnahmeelement 13 ausgebildet wird und den Bildwinkel (Einfallswinkel bezüglich der optischen Achse) von Lichtstrahlen betrifft, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, ist der Aufbau so, dass der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel am Rand des oben beschriebenen Bildes größer als in einem mittleren Teil hiervon gemacht wird. Weiterhin bevorzugt ist der Aufbau so, dass in einem Zustand, in dem die zweite Linsengruppe 27 entfernt ist, die Bildhöhe Y der jeweiligen Abschnitte eines in der lichtempfindlichen Ebene des Aufnahmeelementes 13 durch das Linsensystem abgebildeten Bildes und der Einfallswinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Abschnitte einfallen, die Beziehung von Y = pf × tan(θ/p) erfüllt, wobei ein Parameter p von 1 < p < 4 verwendet wird, wenn die Brennweite des Linsensystems 11f beträgt.
Genauer gesagt, da in der vorliegenden Ausführungsform der Wert des obengenannten Parameters p auf 2 gesetzt ist und ein stereografisches Projektionssystem verwendet wird, ist das Linsensystem 11 so ausgelegt, dass die oben beschriebene Bildhöhe Y und der oben beschriebene Bildwinkel θ die Beziehung von Y = f × tan(θ/2) erfüllen. Da in der Ausführungsform die zweite Linsengruppe 27 keinerlei Brechleistung bezüglich der Horizontalrichtung hat, kann die obengenannte Beziehung von Y = 2f × tan(θ/2) bezüg lich der Horizontalrichtung in dem Linsensystem 11 in dem Zustand beibehalten werden, in welchem die zweite Linsengruppe 27 eingesetzt ist. Das heißt, im gesamten Linsensystem 11 erfüllen die Bildhöhe Y der jeweiligen Bildabschnitte, welche von der Mitte des Bildes abweichen, das auf der lichtempfindlichen Ebene des Aufnahmeelementes 13 in Horizontalrichtung ausgebildet wird und der Einfallswinkel θ bezüglich der optischen Achse der Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildbereiche eintreten, die obige Beziehung von Y = 2f × tan(θ/2) (jedoch ist f die Brennweite des Linsensystems 11 in Horizontalrichtung). Daher wird es möglich, ein Bild eines Objektes an den Rändern des Aufnahmeelementes 13 auch an den Rändern des aufgenommenen Gesichtsfeldes A4 in Horizontalrichtung groß auszubilden.
Bildsignale eines Bildes in dem Gesichtsfeldbereich A4, die von dem Aufnahmeelement 13 aufgenommen werden, werden der Steuereinheit 5, welche an einer bestimmten Stelle im Fahrzeug eingebaut ist, über das Kabel 23 übertragen.
Die Anzeigeeinheit 3 ist aus einer Flüssigkristallanzeige etc. gebildet und in ein Fahrzeug eingebaut und zeigt ein Bild, das von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, unter Steuerung der Steuereinheit 5.
Die Steuereinheit 5 ist so aufgebaut, dass sie einen Umschaltsteuerabschnitt 5a und einen Bildverarbeitungsabschnitt 5b hat. Auf der Grundlage von Betriebseingaben seitens eines Fahrers und Fahrzeugsituationen, welche durch verschiedene Arten von Eingangssignalen angezeigt werden, wird das Anzeigezeitverhalten, mit welchem ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild in der Anzeigeeinheit 3 angezeigt wird, gesteuert, der in der oben beschriebenen Anzeigeeinheit im Gesichtsfeldbereich A4 der Kameraeinheit 1 anzuzeigende Anzeigeumfang wird ausgewählt und der Inhalt der Bildverarbeitung, der an dem oben beschriebenen aufgenommenen Bild zur Anzeige in der Anzeigeeinheit durchzuführen ist, wird ausgewählt. Der Umschaltsteuerabschnitt 5a handhabt den Steuerinhalt der Steuereinheit 5. Der Bildverarbeitungsabschnitt 5b führt eine Bildverarbeitung betreffend des Inhalts, der von dem Umschaltsteuerabschnitt 5a bestimmt worden ist, an einem von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bild durch und bewirkt, dass die Anzeigeeinheit 3 dies anzeigt.
Gemäß 1 steuert der Umschaltsteuerabschnitt 5a den Anzeigeinhalt etc. der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage wenigstens eines Betriebssignals, das über einen Befehlsschalter (nicht dargestellt) für den Betrieb eingegeben wird oder eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, das von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht dargestellt) eingegeben wird oder eines Schaltpositionssignals, welches die Schaltposition anzeigt, oder eines Zündsignals zur Erkennung des Zustands eines Zündschalters, oder eines Hinderniserkennungssignals von einem Hinderniserkennungssensor (nicht dargestellt), um das Vorhandensein irgendeines Hindernisses in der Umgebung des Fahrzeuges zu erkennen, oder eines Fahrtrichtungsanzeigersignals, das den Betriebszustand eines Fahrtrichtungsanzeigers angibt, oder eines Lenkwinkelsignals von einem Lenksensor (nicht dargestellt) zur Erkennung des Drehwinkels beim Lenken. Die in der Anzeigeeinheit 3 darzustellenden Bilder umfassen ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild, ein Navigationsbild von einer Navigationseinheit 31, welche eine Routenführung zu einem Zielpunkt durchführt (einschliesslich Bilder zum Betrieb der Navigationseinheit 31) und Fernsehbilder, welche von einem Fernsehtuner 33 kommen und von der Umschaltsteuereinheit 5a wird gesteuert, welches dieser Bilder auf der Anzeigeeinheit 3 anzuzeigen ist.
Bei einem von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b durchzuführenden Bildbearbeitungsprozess, beispielsweise auf der Grundlage von Anweisungen des Umschaltsteuerabschnittes 5a, wird ein derartiger Prozess durchgeführt, bei dem wenigstens ein Teilbereich des Gesichtsfeldbereiches A4 der Kameraeinheit 1 ausgeschnitten und verkleinert wird, wenigstens ein Bildprozess wie Vergrößerung, Verkleinerung, Bewegung, Drehung und Verformung an dem aufgenommenen Bild des Teilabschnittes durchgeführt wird, eine Anzeige erfolgt auf der Anzeigeeinheit 3 und gleichzeitig wird ein vorbestimmtes Überlappungsbild synthetisiert und nach dem Bildprozess dem aufgenommenen Bild überlappt und es erfolgt eine Anzeige auf der Anzeigeeinheit 3. Hierbei vergrößern und verkleinern die Vergrößerungs- und Verkleinerungsvorgänge die Bildgröße und das Bild wird auf der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. Im Fall der Vergrößerung wird ein Interpolationsvorgang zusammen mit der Vergrößerung durchgeführt. Der Bewegungsprozess bewegt die Anzeigeposition eines Bildes auf der Anzeigeeinheit 3. Der Drehprozess dreht den Rotationswinkel des Anzeigeschirms, wenn ein Bild auf der Anzeigeeinheit 3 dargestellt wird. Der Verformungsprozess ist ein Kompensationsprozess zur Kompensierung von Verzerrungen eines Bildes, welche bei der Aufnahme erzeugt werden. Die Verzerrungen, die kompensiert werden, umfassen eine Linsenverzerrung aufgrund der Eigenschaften von beispielsweise dem Linsensystem 11. Das Überlappungsbild kann eine Markierung etc. beinhalten, welche zeigt, in welcher Fahrtrichtung ein ausgeschnittenes und verkleinertes Bild aus dem Gesichtsfeldbereich A4 der Kameraeinheit 1 dem Gesichtsfeldbereich A4 entspricht.
Was ein detailliertes Anzeigebeispiel eines von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bildes betrifft, so wird beispielsweise wenn es notwendig ist, einen großen Bereich vorderhalb eines Fahrzeuges insgesamt zu überprüfen, wie in 7 gezeigt, ein Bild I1 im Gesichtsfeldbereich A4, der von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt.
Auch wenn es notwendig ist, die Situationen in den Richtungen links und rechts vorderhalb des Fahrzeuges zu überprüfen, werden Bilder in den beiden ausgeschnittenen Bereichen (Verarbeitungsbereichen) D1 und D2 entsprechend den linken und rechten Richtungen in dem Gesichtsfeldbereich A4 von 7 ausgeschnitten und verkleinert, wohingegen ein Vergrößerungsprozess und Linsenverzerrungs-Entfernungsprozess an den so ausgeschnittenen und verkleinerten Bildern durchgeführt wird. Wie in 8 gezeigt, sind die bearbeiteten Bilder I2 und I3 in den linken und rechten Richtungen in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. Im Anzeigebeispiel von 8 werden die Bilder von I2 und I3 in den linken und rechten Richtungen Seite an Seite auf dem Schirm der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. Ein linienförmig längs verlaufendes Maskenbild zur Trennung wird von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b synthetisiert und mit einer bestimmten Farbe (beispielsweise schwarz) zwischen den Bildern I2 und I3 dargestellt. Wie weiterhin in 8 gezeigt, wird, wenn ein Bild eines Teilbereiches (beispielsweise ausgeschnittene Bereiche D1 und D2), welches im Gesichtsfeldbereich A4 enthalten ist, ausgeschnitten und für die Anzeige verkleinert wird, ein Überlappungsbild (nicht gezeigt) zur Identifizierung, welchem Teilbereich des Gesichtsfeldbereiches A4 das Bild entspricht, durch den Bildverarbeitungsabschnitt 5b synthetisiert, dem entsprechenden Bild überlappt und dargestellt. Wenn beispielsweise die Bilder I2 und I3 in den linken und rechten Richtungen ausgeschnitten, verkleinert und dargestellt werden, wird eine Markierung, welche angibt, dass die dargestellten Bilder den Bildern I2 und I3 der linken und rechten Richtungen entsprechen, als Überlappungsbild überlappt und dargestellt.
Weiterhin wird als anderes Beispiel, wie in 9 gezeigt, in Betracht gezogen, dass Verarbeitungsbereiche D3 bis D5 in dem aufgenommenen Bild I1 im Gesichtsfeldbereich A4 eingerichtet werden und Bildprozesse, welche zueinander unterschiedlich sind, werden an die Verarbeitungsbereiche D3 bis D5 für die Anzeige angelegt. In dem in 9 gezeigten Beispiel ist der Gesichtsfeldbereich A4 in Längsrichtung in drei (linke, mittlere und rechte) Verarbeitungsabschnitte D3 bis D5 unterteilt und die Bilder I1a und I1c der linken und rechten Verarbeitungsbereiche D3 und D5 werden in Horizontalrichtung vergrößert und kompensiert, um Linsenverzerrungen zu entfernen. Weiterhin wird das Bild I1b im mittleren Verarbeitungsbereich D4 einem Verkleinerungsprozess in Horizontalrichtung unterworfen, so dass die visuelle Wahrnehmbarkeit der Bilder I1a und I1c der linken und rechten Verarbeitungsbereiche D3 und D5 verbessert wird. Bei diesem Prozess wird ein Bild I4 gemäß 10 in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. In dem Bild I4, wie es in 10 gezeigt ist, sind die Bilder I1a und I1b der linken und rechten Verarbeitungsbereiche D3 und D5 in Horizontalrichtung vergrößert und ihre visuelle Wahrnehmbarkeit ist verbessert.
Nachfolgend wird ein detailliertes Beispiel der Steuervorgänge des Anzeigeinhaltes der Anzeigeeinheit 3 beschrieben. Beispielsweise wird bei dem Betriebsbeispiel des Anlassens eines Fahrzeuges ein Zündsignal, welches zeigt, dass der Zündschalter eingeschaltet worden ist, dem Umschaltsteuerabschnitt 5a eingegeben. Wenn danach die Schaltposition in die Stellung D (drive) geändert wird, wird ein Schaltpositionssignal, welches eine Änderung in die Stellung D anzeigt, dem Änderungssteuerabschnitt 5a eingegeben.
In Antwort auf die Eingabe des Zündsignals und des Schaltpositionssignals wird das aufgenommene Bild I1 des Gesichtsfeldbereiches A4 in der Anzeigeeinheit 3 in dem Anzeigeformat des Bildes E4 gemäß 10 auf der Grundlage einer Steuerung durch die Steuereinheit 5 angezeigt, so dass ein Totbereich diagonal vorderhalb der Vorderseite des Fahrzeuges überwacht werden kann. Wenn auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals erkannt wird, dass das Fahrzeug angelassen ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit eine erste bestimmte Geschwindigkeit erreicht (beispielsweise 10 km/h), wird der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 vom aufgenommenen Bild I1 in ein Navigationsbild der Navigationseinheit 31 auf der Grundlage einer Steuerung durch die Steuereinheit 5 geändert. Wenn auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals während der Fahrt erkannt wird, dass das Fahrzeug vorübergehend anhält oder die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite bestimmte Geschwindigkeit (beispielsweise 10 km/h) oder weniger als Fahrzeuggeschwindigkeit absinkt, werden die Bilder I2 und I3 der ausgestellten Bereiche D1 und D2 in linken und rechten Richtungen auf der Anzeigeeinheit 3 in dem Anzeigeformat von 8 auf der Grundlage der Steuerung durch die Steuereinheit 5 dargestellt.
Als Steuervorgang auf der Grundlage eines Lenkdrehwinkelsignales oder eines Fahrtrichtungsanzeigesignals kann überlegt werden, dass auf der Grundlage eines Lenkwinkelsignals oder eines Fahrtrichtungsanzeigersignals eine Kurvenfahrt des Fahrzeuges nach links oder rechts erkannt wird und ein aufgenommenes Bild E1 wird in der Anzeigeeinheit 3 im Anzeigeformat von 10 dargestellt, um die linken und rechten Richtungen zu überprüfen. Als Steuervorgang auf der Grundlage eines Hinderniserkennungssignals des Hinderniserkennungssensors, wo beispielsweise durch den Hinderniserkennungssensor, der am vorderen Endteil des Fahrzeuges eingebaut ist (beispielsweise an linken und rechten Eckbereichen vorne am Fahrzeug) erkannt wird, dass ein Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugs vorhanden ist, kann daran gedacht werden, dass ein aufgenommenes Bild I1 in der Anzeigeeinheit 3 im Anzeigeformat gemäß 10 dargestellt wird, um die Umgebung des Fahrzeugs zu überprüfen. Als Steuervorgang auf der Grundlage eines Beleuchtungssignals kann überlegt werden, dass die Anzeigehelligkeit der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage eines Beleuchtungssignals bei Nacht abgesenkt wird.
Wie oben beschrieben ist es bei Kameraeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, da das Linsensystem 11 durch Kombination der ersten Lin sengruppe (Weitwinkellinsensystem) 25, dessen Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung 120° oder mehr beträgt und der zweiten Linsengruppe (anamorphisches Linsensystem) 27, dessen anamorphisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, möglich, einen großen Bereich A4 des Gesichtsfeldes aufzunehmen, während die Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung eingestellt werden und gleichzeitig läßt sich die visuelle Wahrnehmbarkeit der angezeigten Bilder verbessern. Wenn beispielsweise unnötige Abschnitte in den Randbereichen des Gesichtsfeldbereiches der ersten Linsengruppe 25 enthalten sind (z. B. ein Abschnitt, in dem der obere Himmel aufgenommen ist), werden die unnötigen Abschnitte (beispielsweise obere und untere Randabschnitte) aus dem auf dem Rahmenbild 13 ausgebildeten Bild entfernt, in dem das anamorphische Verhältnis der zweiten Linsengruppe 27 (beispielsweise durch Vergrößern des Bildes in Vertikalrichtung etc.) eingestellt wird und dann die Aufnahme durchgeführt wird. Daher können effektive Abschnitte (z. B. Abschnitte, in denen Fahrbahnen und Gebäude aufgenommen werden) des Gesichtsfeldbereiches der ersten Linsengruppe 25 mit einer großen Bildgröße auf dem Aufnahmeelement 13 ausgebildet werden, so dass die Pixel des Aufnahmeelementes 13 effektiv genutzt werden können und die Bildqualität kann verbessert werden.
Da zusätzlich mit der Kameraeinheit 1 der Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung auf 190° gesetzt ist, ist es möglich, einen großen Bereich A4 des Gesichtsfeldes in Horizontalrichtung aufzunehmen.
Da weiterhin in der Kameraeinheit die ersten und zweiten Linsengruppen 25 und 27 als afokales System ausgeführt sind, können die ersten und zweiten Linsengruppen 25 und 27 mit dem existierenden Bildabbildenden Linsensystem kombiniert werden, wodurch es möglich wird, einfach das Linsensystem 11 zusammenzusetzen.
Da weiterhin in der Kameraeinheit 1 das Linsensystem 11 so ausgelegt ist, dass es die obige Beziehung Y = 2f·tan(θ/2) bezüglich der Horizontalrichtung erfüllt, ist es möglich, Bilder von Objekten an Randabschnitten in großer Größe auf dem Aufnahmeelement 13 auch an den Randabschnitten in horizontaler Richtung in dem Aufnahmegesichtsfeld A4 auszubilden. Im Ergebnis kann die visuelle Wahrnehmbarkeit von Objektbildern an den Randabschnitten in horizontaler Richtung des Gesichtsfeldbereiches A4 weiter verbessert werden.
Da zusätzlich eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der Ausführung eine Kameraeinheit 1 gemäß obiger Beschreibung verwendet, läßt sich ein Aufnahmebild in einem großen Gesichtsfeldbereich A4 in der Fahrzeugumgebung (d. h. vorderhalb des Fahrzeuges in der vorliegenden Ausführungsform) erzielen und mit befriedigender visueller Wahrnehmbarkeit darstellen, so dass es möglich ist, eine Überwachung der Fahrzeugumgebung besser durchzuführen.
Auch können verschiedene Anzeigearten abhängig von den Situationen des Fahrzeuges durchgeführt werden, bei denen ein aufgenommenes Bild E1 der Kameraeinheit 1 teilweise ausgeschnitten und verkleinert wird und in dem Anzeigeformat gemäß 8 dargestellt wird oder es wird teilweise verkleinert oder vergrößert und in dem Anzeigeformat gemäß 10 dargestellt.
Es ist möglich, das Anzeigezeitverhalten, etc. von Bildern, welche von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wurden, in der Anzeigeeinheit 3 abhängig von den Situationen des Fahrzeuges passend zu steuern.
Auch kann in einer modifizierten Abwandlung dieser Ausführungsform die erste Linsengruppe 25 beim Aufbau des Linsensystems der Kameraeinheit 1 weggelassen werden.
[Ausführungsform 2]
Die 11 und 12 sind Ansichten, welche Einbaumuster einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigen. Bei der vorhandenen Ausführungsform ist eine Kameraeinheit 1, deren Aufbau praktisch identisch zu demjenigen der Kameraeinheit 1 gemäß Ausführungsform 1 ist, gemäß den 11 und 12 im mittleren Teil am rückwärtigen Abschnitt eines Fahrzeuges eingebaut und so angeordnet, dass ein großer Gesichtsfeldbereich A5 von der Rückseite hinterhalb des Fahrzeuges (einschliesslich eines diagonal nach unten gerichteten Abschnittes hinterhalb des Fahrzeuges) zu den linken und rechten Seiten vorliegt. Der andere Aufbau ist praktisch identisch zu demjenigen von Ausführungsform 1 und eine Beschreibung hiervon wird weggelassen.
Als Beispiel zur Steuerung des Umschaltens des Anzeigeinhaltes der Anzeigeeinheit 3, wenn beispielsweise von der Steuereinheit 5 auf der Grundlage eines Schaltpositionssignals erkannt wird, dass die Schaltposition in R (Rückwärtsgang) bewegt wird, schaltet der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 von einem Navigationsbild und Fernsehbild auf ein Bild um, welches von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, um die Rückseite des Fahrzeuges zu überwachen. Zu diesem Zeitpunkt wird das von der Kameraeinheit 1 aufgenommene Bild bezüglich der linken und rechten Seite durch die Bildverarbeitungseinheit 5b umgekehrt und verarbeitet, um eine Anpassung an das rückseitige Bild zu haben, welches sich im Innenspiegel ergibt und dann auf der Anzeigeeinheit 3 dargestellt.
Somit kann bei der vorliegenden Ausführungsform ein Effekt erreicht werden, dass es möglich ist, ein Bild in einem großen Bereich A5 des Gesichtsfeldes an der Rückseite des Fahrzeuges mit verbesserter visueller Wahrnehmbarkeit aufzunehmen und darzustellen und es ist möglich, einen Zusammenstoß mit einem Hindernis hinterhalb des Fahrzeuges zu vermeiden.
[Ausführungsform 3]
Die 13 und 14 sind Ansichten, welche Einbaumuster einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführung 3 der Erfindung zeigen. In der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß der 13 und 14 eine Kameraeinheit, deren Aufbau praktisch identisch zu derjenigen der Kameraeinheit 1 gemäß Ausführungsform 1 ist, an einem Eckteil eines Fahrzeuges eingebaut (in der vorliegenden Ausführungsform an dem linken Abschnitt der Vorderseite des Fahrzeugs (beispielsweise an der Ecke der Stoßstange)) und die Anordnung ist so, dass ein großer Bereich A6 eines Gesichtsfelds an der Umgebung des Eckabschnittes aufgenommen werden kann. Der verbleibende Aufbau ist praktisch identisch zu der Ausführungsform 1 und eine Beschreibung hiervon erfolgt nicht.
Als Beispiel zur Steuerung des Umschaltens des Anzeigeinhaltes der Anzeigeeinheit 3 wird, wenn durch ein Hinderniserkennungssignal von einem Hinderniserkennungssensor (nicht gezeigt), der in dem linken Eckabschnitt im vorderen Endteil des Fahrzeuges vorhanden ist, erkannt wird, das ein Hindernis in Umgebung des linken Eckbereiches vorhanden ist, zur Überwachung der Umgebung des linken Eckbereiches der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 von einem Navigationsbild und einem Fernsehbild auf ein Bild umgeschaltet, das von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, in dem durch die Steuereinheit 5 entsprechend gesteuert wird. Wenn sich beispielsweise gemäß 15 der Abstand von dem linken Eckabschnitt vorderhalb des Fahrzeuges zu einem anderen Fahrzeug unter einen festen Abstand verringert, wenn entlang des rückwärtigen Teils oder der Seite des anderen Fahrzeuges gefahren wird, wird dies von dem Hinderniserkennungssensor erfasst und der Steuereinheit 5 mitgeteilt, so dass der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 in ein Bild I5 geändert wird, welches von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, wie in 16 gezeigt. Weiterhin zeigt 16 nur einen Teil des von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bildes I5 und Bezugszeichen 41 in 16 zeigt das Bild eines anderen Fahrzeuges, dem sich das Bezugsfahrzeug annähert und Bezugszeichen 41a ist das Bild eines hinteren Stoßfängers des Fahrzeugs.
Ein Umschalten des Anzeigeinhaltes in einer solchen Anzeigeeinheit 3 kann auch manuell durch einen Befehlsschalter (nicht gezeigt) durchgeführt werden.
Somit ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, ein Bild eines großen Bereiches A6 des Gesichtsfeldes am Umfang der Ecke (in der vorliegenden Ausführungsform dem linken Eckteil am vorderen Ende des Fahrzeugs) aufzunehmen und anzuzeigen, um eine visuelle Wahrnehmbarkeit bei Annäherung des Fahrzeuges zu erhalten, wobei sich ein Effekt verwenden läßt, mit dem es möglich ist, einen Zusammenstoß mit Hindernissen in der Umgebung des Fahrzeugs zu verhindern.
[Ausführungsform 4]
Die 17 und 18 sind Ansichten, welche Einbaumuster der Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigen. In der vorhandenen Ausführungsform ist gemäß der 17 und 18 eine Kameraeinheit 1, deren Aufbau praktisch identisch zu derjenigen der Kameraeinheit 1 gemäß Ausführungsform 1 ist, seitlich eines Fahrzeuges (in der vorliegenden Ausführungsform in einem mittleren Teil der Längsrichtung an der linken Seite des Fahrzeuges (beispielsweise einem Türgriffabschnitt)) eingebaut und es ist beabsichtigt, dass sie einen großen Bereich A7 eines Gesichtsfeldes seitlich des Fahrzeuges aufnehmen kann. Der übrige Aufbau ist praktisch identisch zu demjenigen von Ausführungsform 1 und eine Beschreibung hiervon erfolgt nicht.
Wenn in der vorhandenen Ausführungsform eine Situation in der Umgebung des Fahrzeuges so ist, wie in 19 gezeigt (d. h. eine Situation, in der das Fahrzeug in einer Parkfläche parkt), wird, da die Kameraeinheit 1 an dem linken Seitenabschnitt des Fahrzeuges vorhanden ist, ein Bild I6 gemäß 20 von der Kameraeinheit 1 aufgenommen und in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. Weiterhin bezeichnet Bezugszeichen 43 in 20 das Bild des vorderen Reifens des Fahrzeugs und Bezugszeichen 45 bezeichnet das Bild des Hinterreifens hiervon.
Als ein Beispiel zur Steuerung des Umschaltens des Anzeigeinhaltes der Anzeigeeinheit 3 kann beispielsweise eine Umschaltsteuerung in Antwort auf einen Betriebseingang von einem Befehlsschalter (nicht gezeigt) eine Umschaltsteuerung in Antwort auf ein Hinderniserkennungssignal von dem Hinderniserkennungssensor (nicht dargestellt) in Erwägung gezogen werden.
Infolgedessen wird in der vorhandenen Ausführungsform ein großer Bereich A7 des Gesichtsfeldes in der Umgebung der Seite des Fahrzeuges (in der vorliegenden Ausführungsform der linken Seite des Fahrzeuges) aufgenommen, wodurch eine Verbesserung der visuellen Wahrnehmbarkeit erhalten wird und es erfolgt eine Anzeige in der Anzeigeeinheit, so dass sich der Effekt ergibt, dass es möglich ist, zu verhindern, dass sich ein Rad löst oder das Fahrzeug in Kontakt mit irgendeinem Hindernis gebracht wird.
[Ausführungsform 5]
Die 21 und 22 sind eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Linsensystems für eine Kameraeinheit zur Ausstattung in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Ein Punkt, in welchem sich die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen von der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 1 unterscheidet, liegt im Aufbau des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1, wohingegen Teile, welche einander entsprechen, gleiche Bezugszeichen haben und eine Beschreibung hiervon nicht erfolgt.
In der vorliegenden Ausführungsform bildet gemäß den 21 und 22 die zweite Linsengruppe 27, welche das Linsensystem 11 bildet, ein anamorphes System mit positiver Brechkraft in horizontaler Richtung, jedoch keinerlei Brechkraft in Vertikalrichtung. Zusätzlich bildet in der vorliegenden Ausführungsform die zweite Linsengruppe 27 ein afokales System, wobei das anamorphische Verhältnis von Länge und Breite auf beispielsweise 1,5 oder mehr (beispielsweise 2,0) gesetzt ist.
Im Detail, die zweite Linsengruppe 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vom invertierten Galilei-Typ bezüglich der Horizontalrichtung, wie in 23 gezeigt, wobei die Brennweite f1 der objektseitigen Linse 27a auf f1 < 0 gesetzt ist, die Brennweite f2 der bildseitigen Linse 27b auf f2 > 0 gesetzt ist, der Abstand d zwischen den Linsen 27a und 27b auf d = f2 – f1 > 0 gesetzt ist (in der vorliegenden Formel sind f1 und f2 Absolutwerte), wobei die Vergrößerung r des afokalen Systems r = f1/fs < 1 beträgt. Wie weiter aus der Beschreibung hervorgeht und wie in 24 gezeigt, wird, wenn ein Lichtstrahl auf die zweite Linsengruppe 27 mit einem Einfallswinkel α1 bezüglich der Horizontalrichtung einfällt, die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel α1 des Lichtstrahls und dem Austrittswinkel α2 zu r = tanα 2/tanα1. Im Ergebnis wird das auf dem Aufnahmeelement 13 ausgebildete Bild in Horizontalrichtung durch die zweite Linsengruppe 27 verkleinert.
Aus diesem Grund wird der Gesichtsfeldwinkel H in Horizontalrichtung des Linsensystems 11 im Vergleich zu dem Fall vergrößert, bei dem die zweite Linsengruppe 27 nicht verwendet wird.
Eine Linsengruppe, welche identisch zur ersten Linsengruppe 25 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist, kann als erste Linsengruppe 25 verwendet werden. Da jedoch der Gesichtsfeldwinkel H in Horizontalrichtung in der vorliegenden Ausführungsform durch die zweite Linsengruppe vergrößert wird, kann eine Linsengruppe, dessen Weitwinkelumwandlungsvergrößerung klelner als diejenige der ersten Linsengruppe 25 gemäß Ausführungsform 1 ist, verwendet werden. Eine Linsengruppe, welche identisch zur dritten Linsengruppe 29 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist, kann als dritte Linsengruppe 29 verwendet werden.
Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform ein Anzeigebild mit einem großen Bereich des Gesichtsfeldes erhalten werden, passend entsprechend den Bereichen in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung, welche als Gesichtsfeldbereiche benötigt werden und eine visuelle Wahrnehmbarkeit des Anzeigebildes kann verbessert werden. Das heißt, Effekte die praktisch identisch zu denjenigen wie in der oben beschriebenen Ausführungsform 1 sind, lassen sich erzielen.
[Ausführungsform 6]
Die 25 und 26 sind eine Draufsicht bzw. Seitenansicht auf ein Linsensystem einer Kameraeinrichtung, die in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung eingebaut ist. Ein Punkt, in welchem die Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung gemäß der vorliegenden Erfindung sich wesentlich von der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 1 unterscheidet, ist der Aufbau des Linsensystems 11 der Kamera 1, wohingegen Teile, die einander entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und eine Beschreibung hiervon nicht erfolgt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Linsensystem 11 der Kameraeinheit 1 mit den ersten und zweiten Linsengruppen 51 und 53 versehen, wie in den 25 und 26 gezeigt.
Die erste Linsengruppe (anamorphes Linsensystem) 51 ist mit zwei Linsen (hier: Zylinderlinsen) 51a und 51b ausgestattet, welche am äußersten vorderen Abschnitt des Linsensystems 11 angeordnet sind und bildet ein anamorphes System, bei dem die Vergrößerung in Vertikalrichtung unterschiedlich zu der in Horizontalrichtung ist. In der Ausführungsform ist die erste Linsengruppe 51 so ausgebildet, dass sie insgesamt negative Brechkraft in Horizontalrichtung, jedoch keinerlei Brechkraft in Vertikalrichtung hat, so dass das anamorphische Verhältnis bezüglich Länge und Breite auf 1,5 oder mehr gesetzt ist.
Die zweite Linsengruppe 53 wirkt als bildabbildendes Linsensystem und ist mit fünf Linsen 53a bis 53e versehen, welche auf der Bildseite der ersten Linsengruppe 51 angeordnet sind. Die zweite Linsengruppe 53 bildet Lichtstrahlen aus dem Gesichtsfeldbereich, welcher über die erste Linsengruppe 51 eintreten, auf der lichtempfangenden Ebene des Aufnahmeelementes 13 ab.
Bei einem derartigen Aufbau verbleibt der Gesichtsfeldwinkel V in Vertikalrichtung unverändert, während der Gesichtsfeldwinkel H in Horizontalrichtung aufgrund der Funktion der ersten Linsengruppe 51 vergrößert wird, wodurch es möglich wird, einen großen Bereich eines Gesichtsfeldes durch die Kameraeinheit 1 in Horizontalrichtung aufzunehmen.
Damit kann auch in der vorliegenden Ausführungsform ein Anzeigebild mit einem großen Bereich des Gesichtsfeldes erhalten werden, passend entsprechend den Bereichen in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung, welche für den Gesichtsfeldbereich notwendig sind und gleichzeitig wird eine Verbesserung der visuellen Wahrnehmbarkeit des Anzeigebildes erhalten, so dass Effekte praktisch identisch zu denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform 1 erhalten werden können.
[Ausführungsform 7]
27 ist eine erläuternde Darstellung und zeigt den Aufbau einer Kameraeinheit, die in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung eingebaut ist. Ein Punkt, in welchem sich die Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 7 im wesentlichen zu der Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung gemäß einer der Ausführungsformen 6 unterscheidet, liegt in der Anordungsbeziehung zwischen dem Linsensystem 11 in der Kameraeinheit 1 und im Aufnahmeelement 13 und Teile, welche einander entsprechen, haben gleiche Bezugszeichen und eine Beschreibung hiervon erfolgt nicht. Zusätzlich zeigt 6 einen vereinfachten Aufbau des Linsensystems 11 etc..
In der Kameraeinheit 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die optische Achse 61 des Linsensystems 11 um einen bestimmten Exzentrizitätsbetrag E in Vertikalrichtung (beispielsweise in eine Richtung nach unten) bezüglich der Mittelsenkrechtenlinie 63 verschoben, welche durch den Mittelpunkt des Aufnahmeelementes 13 verläuft. Weiterhin wird die optische Achse 61 parallel zur Mittelsenkrechtenlinie 63 gehalten. Zusätzlich werden Bilder der jeweiligen Gesichtsfeldbereiche A4 bis A7 auf dem Aufnahmeelement 13 auf dem Kopf stehend abgebildet.
Infolgedessen ändert sich die Aufnahmerichtung der Kameraeinheit 1 in vertikaler Richtung bezüglich der optischen Achse 61 des Linsensystems 11. Beispielsweise in dem Konstruktionsbeispiel von 6 ist die optische Achse 61 des Linsensystems 11 bezüglich der Mittelsenkrechtenlinie 63 des Aufnahmeelementes 13 nach unten verschoben, wodurch die Aufnahmerichtung der Kameraeinheit 1 bezüglich der optischen Achse 61 des Linsensystems 11 diagonal nach unten verlegt ist. Im Ergebnis wird die Aufnahmerichtung bezüglich der Horizontalrichtung in einem Zustand diagonal nach unten verlegt, in dem die optische Achse 61 des Linsensystems 11 parallel zur Horizontalrichtung gehalten ist.
Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform ein Anzeigebild eines großen Bereichs des Gesichtsfeldes erhalten werden, passend ent sprechend den Bereichen in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung, welche für den Gesichtsfeldbereich notwendig sind und gleichzeitig wird eine Verbesserung der visuellen Wahrnehmbarkeit des Anzeigebildes erhalten, so dass Effekte praktisch identisch zu denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 6 erhalten werden können. Gleichzeitig lassen sich auch die folgenden Effekte erhalten.
Genauer gesagt, durch Einstellung des oben beschriebenen Exzentrizitätsbetrags E des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1 bezüglich des Aufnahmeelementes 13 ist es möglich, die Aufnahmerichtung der Kameraeinheit 1 in Vertikalrichtung zu ändern, wodurch es möglich ist, die Gesichtsfeldbereich A4 bis A7 der Kameraeinheit 1 in eine passende Richtung in einem Zustand festzusetzen, in welchem die optische Achse 61 des Linsensystems 11 in einer festen Richtung gehalten ist (beispielsweise in Horizontalrichtung). Beispielsweise ist es möglich, das Verhältnis eines Himmelabschnittes, der in den Gesichtsfeldbereichen A4 bis A7 enthalten ist, einzustellen.
Zusätzlich kann anstelle des Exzentrischmachens der optischen Achse 61 des Linsensystems 11 bezüglich des Aufnahmeelementes (oder des Hinzufügens einer Konstruktion, bei der die optische Achse 61 exzentrisch gemacht ist) eine Konstruktion als modifizierte Version der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, bei der die optische Achse 61 des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1 um einen bestimmten Winkel in Richtung der Bodenfläche bezüglich der Horizontalrichtung geneigt ist und die Aufnahmerichtung der Aufnahmekamera 1 bezüglich der Horizontalrichtung diagonal nach unten verlegt ist.
[Ausführungsform 8]
Eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung ist so aufgebaut, dass der erste Anzeigemodus (normaler Anzeigemodus) zur Bereitstellung eines Videobildes ohne toten Winkel in einem weiten Bereich unter Verwendung eines Superweitwinkellinsensystems 11, beispielsweise einer Fischaugenlinse etc., der zweite Anzeigemodus (Vergrößerungsanzeigemodus) zur Vergrößerung und An zeige eines Videobildes in einem notwendigen Bereich einer vorgezogenen Szene, bei der ein Gefühl für den Abstand notwendig ist, wenn in einer Garage eingeparkt wird oder in Längsrichtung eingeparkt wird, und der dritte Anzeigemodus (Mehrfachrichtungs-Bildsynthetisierungsanzeigemodus) umgeschaltet werden kann. Zusätzlich haben in der vorliegenden Ausführungsform Teile, welche annähernd ähnliche Funktionen zu denjenigen in den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen haben, gleiche Bezugszeichen.
Die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung ist mit einer Kameraeinheit 1, einer Anzeigeeinheit 3 und einer Steuereinheit 5 ausgestattet, wie bei der Ausführungsform 1 gemäß 1.
Hiervon ist die Kameraeinheit 1 annähernd in der Mitte des rückwärtigen Teils, beispielsweise einem Lüftungsschlitz im mittleren Teil des rückwärtigen Endteiles eines Fahrzeuges durch Schrauben über beispielsweise eine Klammer (nicht gezeigt) befestigt, wie in der Ausführungsform 2 etwa gemäß 11 gezeigt, wodurch ein weiter Bereich eines Gesichtsfeldes von der Oberfläche am rückwärtigen Teil an der Rückseite eines Fahrzeuges in den linken und rechten Richtungen aufgenommen werden kann.
Weiterhin ist die Kamera 1 wie in Ausführungsform 1 ausgebildet und wie beispielsweise in 2 gezeigt, wobei der Gesichtsfeldwinkel H in Horizontalrichtung des Linsensystems 11 auf 180° oder mehr gesetzt ist (beispielsweise auf 190°) und ein optisches System mit einem größeren Informationsbetrag an den Randabschnitten als demjenigen bei einer üblichen Fischaugenlinse wird verwendet, wodurch die Kameraeinheit 1 gleichzeitig sowohl ein Videobild an den linken und rechten Seiten der Rückseite eines Fahrzeuges und ein Videobild an der Unterseite am rückwärtigen Teil des Fahrzeuges an einem einzelnen Bild 17 aufnehmen kann, wie in 28 gezeigt und ein Modus, in welchem ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild in der Anzeigeeinheit 3 unverändert dargestellt wird, ist der erste Anzeigemodus.
Die Gesamtheit der Kameraeinheit 1 ist in einem wasserdichten Gehäuse 15 aufgenommen und mit einem O-Ring (nicht gezeigt) versiegelt, um die Kameraeinheit 1 vor Regen und Wind zu schützen und nur die Vorderseite der Linse 25a des vorderen Endabschnittes liegt zur Vorderseite des wasserdichten Gehäuses 15 hin frei.
In dem Linsensystem 11 ist beispielsweise die Bildhöhe Y entsprechender Teile eines auf der lichtempfangenden Ebene des Aufnahmeelementes 13 ausgebildeten Bildes und ein Bildwinkel θ eines Lichtstrahles, der auf jeweilige Teile einfällt so ausgelegt, dass die Beziehung von Y = pf·tan(θ/p)erfüllt ist, wobei ein Parameter p von 1 < p < 4 verwendet wird, die Brennweite des Linsensystems 11f beträgt und der obige Parameter p auf beispielsweise 2 gesetzt wird und ein kubisches Projektionsverfahren verwendet wird; das Linsensystem 11 ist so aufgebaut, dass die oben genannte Bildhöhe Y und der Bildwinkel θ die Beziehung Y = 2f·tan(θ/2) erfüllen. Somit wird ein Objekt am Rand in Horizontalrichtung an dem Aufnahmeelement 13 groß ausgebildet, so dass eine visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektes, welches sich von der Seite her nähert, verbessert werden kann.
Das randseitige Bild, welches auf der Oberfläche des Aufnahmeelementes 13 ausgebildet wird, wird dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuereinheit 5 übertragen und der Bildverarbeitung unterworfen.
In dem oben beschriebenen zweiten Anzeigemodus wird ein Teil 61, der den mittigen Abschnitt des Bildes 17 enthält, wie in 28 gezeigt, und der von der Aufnahmeeinheit erhalten wird, von der Bildverarbeitungseinheit 5b der Steuereinheit 5 herausgeschnitten und verkleinert und gleichzeitig wird der mittige Abschnitt in dem Bildrahmen teilweise vergrößert, so dass ein Gefühl für den Abstand noch besser erhalten werden kann, welches von dem Linsensystem 11 erhalten wird, welches eine Fischaugenlinse ist, wobei die Pixel hiervon interpoliert werden. Ein Bild 18, welches ein Anzeigebeispiel im zweiten Anzeigemodus ist, ist in 29 gezeigt.
Der dritte Anzeigemodus zeigt weiterhin nicht nur ein vergrößertes Bild am rückwärtigen Teil des Fahrzeuges, wie der zweite Anzeigemodus von 29, sondern auch Bilder I9b und I9c (d. h. linke und rechte Bilder an der Rückseite des Fahrzeuges) an den linken und rechten Enden eines Bildes, welches vom Linsensystem 11 erhalten wird, wie in 30 gezeigt, wobei diese an den linken und rechten oberen Teilen des Bildes I9a als Bild des zweiten Anzeigemodus von 29 überlappt werden, so dass ein Fahrer dazu gezwungen wird, Aufmerksamkeit auf ein Objekt zu richten, welches sich aus toten Winkeln in den linken und rechten rückwärtigen Teilen des Fahrzeuges nähert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Bilder I9b und I9c an den linken und rechten Enden des vom Linsensystem 11 erhaltenen Bildes nicht so wie sie sind in einem bestimmten Bereich der Anzeigeeinheit 3 dargestellt, sondern werden vergrößert, wobei ihre Pixel interpoliert werden und gleichzeitig werden ihre Koordinaten so umgewandelt, dass die tatsächlichen Koordinaten in Vertikalrichtung eines in den Bildern I9b und I9c aufgenommenen Objektes Koordinaten in Vertikalrichtung in der Anzeigeeinheit 3 entsprechen. Eine Vergrößerung dieser Bilder I9b und I9c und die Koordinatenumwandlung hiervon wird vom Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuereinheit 5 durchgeführt.
Zwischen dem ersten Anzeigemodus und dem zweiten Anzeigemodus oder dem dritten Anzeigemodus wird durch den Umschaltsteuerabschnitt 5a der Steuereinheit 5 von 1 umgeschaltet. Das heißt, gemäß 1 steuert der Umschaltsteuerabschnitt 5a den Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage wenigstens eines Betätigungssignals, welches von einem Befehlsschalter (nicht dargestellt) für den Betrieb eingegeben wird, oder des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, eines Schaltpositionssignales betreffend die jeweilige Schaltposition eines Zündsignals zur Erkennung des Zustands des Zündschalters, eines Hinderniserkennungssignals von einem Hinderniserkennungssensor (nicht dargestellt), der das Vorhandensein eines Hindernisses in der Umgebung des Fahrzeuges erkennt, eines Fahrtrichtungsanzeigesignals, welches den Betätigungszustand von Fahrtrichtungsanzeigern wiedergibt und eines Lenkdrehwinkelsignals, welches von einem Lenksensor zur Erkennung des Drehwinkels beim Lenken kommt.
Beispielsweise in einem Fall, in welchem ein Fahrzeug eingeparkt wird, wobei seine Vorderseite in einer Garage nach vorne weist, wo es für den Fahrer schwierig ist, direkt und visuell die linken und rechten Seiten an der Rückseite des Fahrzeuges zu überwachen, wird, wenn das Zündsignal eingegeben wird und danach das Schaltpositionssignal von einem Signal, welches Parken angibt, in ein Signal, welches den R-Gang (rückwärts) angibt, umgeschaltet wird, ein Bild mit den Totwinkelbildern an der gesamten rückwärtigen Umgebung des Fahrzeuges, welches von der Kameraeinheit 1 aufgenommen worden ist, im ersten Anzeigemodus in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. Wenn somit der Fahrer nach dem Parken und Anhalten mit dem Rückwärtsfahren beginnt (d. h. mit dem Rückwärtsfahren anfängt), kann ein Bild, welches die Rückseite des Fahrzeuges, das in einem großen Bereich eines Gesichtsfeldes aufgenommen worden ist und einen vollen Bereich ohne einen fehlenden Winkel im Gesichtsfeld abdeckt, in der Anzeigeeinheit dargestellt werden. Da es beispielsweise möglich ist, andere Fahrzeuge oder Fussgänger festzustellen, welche sich dem eigenen Fahrzeug nähern, kann ein sicheres Rückwärtsfahren durchgeführt werden.
Weiterhin, wenn auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals beurteilt wird, ob das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit (einschließlich vorwärts und rückwärts) als eine bestimmte Geschwindigkeit fährt oder nicht und das Schaltpositionssignal in R (rückwärts) geändert worden ist, wenn mit niedriger Geschwindigkeit gefahren wird, wird beurteilt, dass versucht wird, mit dem Fahrzeug einzuparken oder rückwärts zu fahren, so dass ein vergrößertes Bild, dem eine Bildverarbeitung so verliehen worden ist, dass ein Gefühl für einen Abstand leicht erfassbar ist, als zweiter Anzeigemodus (29) angezeigt wird und nicht nur ein vergrößertes Bild hinterhalb eines Fahrzeuges, sondern auch linke und rechte Bilder I9b und I9c des hinteren Bereiches, welchen eine Bildverarbeitung verliehen worden ist, gleichzeitig wie im dritten Anzeigemodus (30) dargestellt werden und ein Fahrer wird dazu gezwungen, Aufmerksamkeit auf ein Objekt zu richten, welches sich aus linken und rechten toten Winkeln von hinten annähert.
Da somit die Anzeigeinhalte der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage von wenigstens entweder Betätigungssignal von Befehlsschaltern oder Geschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor oder Schaltpositionssignal betreffend die Schaltposition oder Zündsignal, oder Hinderniserkennungssignal von einem Hinderniserkennungssensor, oder Fahrtrichtungssignal oder Lenkdrehwinkelsignal von einem Lenksensor gesteuert werden, ist es möglich, die Anzeige auf der Anzeigeeinheit 3 automatisch in Antwort auf verschiedene Situation des Fahrzeuges passend umzuschalten, was vorteilhaft ist.
Hierbei werden der zweite Anzeigemodus und der dritte Anzeigemodus durch eine bestimmte Betätigung seitens des Fahrers umgeschaltet. Beispielsweise ist eine Anzeigeeinheit des Einmal-Berührungs-Typs als Anzeigeeinheit 3 vorgesehen, wobei ein Umschaltsymbol in einem Teil (beispielsweise rechter unterer Teil) der jeweiligen Bilder I8 und I9 berührt und gedrückt wird, so dass von einem Anzeigemodus in einen anderen Anzeigemodus umgeschaltet wird. Genauer gesagt, ein Symbol 63 zum Umschalten in den dritten Anzeigemodus, welches beispielsweise mit "DREI RICHTUNGEN" beschriftet ist, wird auf dem Bildschirm des zweiten Anzeigemodus (29 dargestellt und ein Symbol 65 zum Umschalten in den zweiten Anzeigemodus, welches beispielsweise mit "WEIT" beschrieben ist, wird auf dem Bildschirm des dritten Anzeigemodus dargestellt, so dass, wenn das Umschaltsymbol 63 oder 65 in dem jeweiligen Anzeigemodus des zweiten und dritten Anzeigemodus durch Berühren betätigt wird, dann der Anzeigemodus in den anderen Anzeigemodus umschaltet. Wenn somit eine Anzeigeeinheit des Berührungstyps als Anzeigeeinheit 3 verwendet wird, kann festgelegt werden, dass die Anzeigemodi durch Berühren des Bildschirms der Anzeigeeinheit 3 umgeschaltet werden. Wenn jedoch eine solche Anzeigeeinheit des Berührungstyps nicht als Anzeigeeinheit 3 verwendet wird, wird nahe der Anzeigeeinheit 3 ein Umschalter (nicht dargestellt) vorgesehen, mit dem zwischen dem zweiten Anzeigemodus und dem dritten Anzeigemodus durch Betätigung des Umschalters umgeschaltet werden kann. Durch Verwendung vorgeschriebener Betätigungselemente, beispielsweise Umschaltsymbole oder eines Umschalters ist es möglich, problemlos zwischen dem Anzeigemodus in der Anzeigeeinheit 3 in Abhängigkeit von den Notwendigkeiten seitens des Fahrers etc. umzuschalten.
Es kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem die Informationen betreffend des eigenen Fahrzeuges, beispielsweise Fahrzeugbreite, Bewegungskurs, Abstand etc. in dem Bildschirm als Zeicheninformation überlappt und synthetisiert werden und zusätzlich zu den Bildern I7, I8 und I9 darge stellt werden, welche von der Kameraeinheit 1 als auf der Anzeigeeinheit 3 darzustellende Bilder erhalten werden, so dass es möglich wird, einen Fahrer beim Einparken und Rückwärtsfahren zusätzlich mit den Zeicheninformationen integral zu unterstützen.
Der verbleibende Aufbau ist praktisch identisch zu demjenigen von Ausführungsform 1 und eine Beschreibung hiervon entfällt.
Da in der vorliegenden Ausführungsform eine Fischaugenlinse verwendet wird, bei der der Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung des Linsensystems 11 180 Grad oder mehr beträgt, kann in dem ersten Anzeigemodus nicht nur ein großer Bereich eines Gesichtsfeldes in Horizontalrichtung aufgenommen werden, sondern auch die hintenliegenden linken und rechten Bilder I9b und I9c können ohne Hindernisse in dem dritten Anzeigemodus aufgenommen werden.
Da zusätzlich im zweiten Anzeigemodus und dritten Anzeigemodus die Bilder I8 und I9 (I9a, I9b und I9c) notwendiger Abschnitte durch den Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuereinheit 5 vergrößert und in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt werden, ist es möglich, Bilder von Objekten großer Größe auf dem Aufnahmeelement auszubilden, während verschiedene Arten von Anzeigen durchgeführt werden, so dass ein Gefühl für einen Abstand leicht entwickelt werden kann. Da insbesondere im dritten Anzeigemodus nicht nur ein Bild I9a direkt hinterhalb eines Fahrzeuges, sondern auch rückwärts liegende linke und rechte Bilder I9b und I9c vergrößert und dargestellt werden können, lassen sich diese Modi wirksam beim Einparken eines Fahrzeuges in einer Garage oder beim Längseinparken in einer Reihe verwenden.
Da der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage von wenigstens entweder Betriebssignal von einem Befehlsschalter oder Geschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor oder Schaltpositionssignal betreffend die Schaltposition oder Zündsignal oder Hinderniserkennungssignal von dem Hinderniserkennungssensor, oder Fahrtrichtungsanzeigersignal oder Lenkdrehwinkelsignal von dem Lenksensor gesteuert wird, ist es möglich, die Anzeige in der Anzeigeeinheit 3 auto matisch in Antwort auf verschiedene Situationen des Fahrzeuges passend umzuschalten, was vorteilhaft ist.
Insbesondere wird nicht nur die Gesamtheit hinterhalb des Fahrzeuges normal in dem ersten Anzeigemodus angezeigt, wenn erkannt wird, dass die Schaltposition in R (rückwärts) unmittelbar nach dem Anlassen des Motors umgeschaltet worden ist, sondern auch ein bestimmter Bereich wird aus dem Gesichtsfeld herausgeschnitten und verkleinert und vergrößert, gedreht und interpoliert, wenn das Schaltpositionssignal in ein Signal wechselt, welches R (rückwärts) anzeigt, wenn eingeparkt oder rückwärts gefahren wird und ein Bild I8, welches im zweiten Anzeigemodus vergrößert wird, wird dargestellt und Bilder I9a, I9b und I9c in den drei Richtungen werden gleichzeitig im dritten Anzeigemodus dargestellt. Somit ist es möglich, automatisch die Bilder I7, I8 und I9 darzustellen, so dass ein Fahrer problemlos visuell abhängig von den Fahrzeugsituationen überwachen kann.
Da weiterhin die Anzeigemodi (der zweite Anzeigemodus und der dritte Anzeigemodus) wahlweise durch Betätigung der Umschaltsymbole umgeschaltet werden können, welche in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt werden oder durch den Umschalter, der im Bereich der Anzeigeeinheit 3 angeordnet ist, ist es möglich, zwischen den Anzeigemodi in der Anzeigeeinheit 3 abhängig von den Notwendigkeiten seitens des Fahrers etc. problemlos umzuschalten.
Da weiterhin Informationen über das eigene Fahrzeug, beispielsweise Fahrzeugbreite, Fahrkurs und Abstand etc. auf dem Bildschirm als Zeicheninformation überlappt und synthetisiert werden und in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt werden, wird es möglich, einen Fahrer zusammenfassend beim Einparken und Rückwärtsfahren auf der Grundlage nicht nur der Bilder I7, I8 und I9, sondern auch auf der Grundlage der Zeicheninformationen zu unterstützen.
Weiterhin ist in Ausführungsform 8 die Kameraeinheit 1 ungefähr in der Mitte hinten angebaut und nimmt einen großen Bereich A5 eines Gesichtsfeldes von der Rückseite hinterhalb des Fahrzeuges zu den linken/rechten Richtungen auf. Zusätzlich kann die Kameraeinheit 1 annähernd in der Mitte des vorderen Teils, seitlich des Fahrzeuges oder an einem Eckabschnitt hiervon eingebaut sein. Weiterhin kann in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 7 die Kameraeinheit 1 an jeglicher Position eingebaut sein, an der die Umgebung des Fahrzeuges aufzunehmen ist.
Weiterhin werden in Ausführungsform 8 die Bilder I9a, I9b und I9c in den drei Richtungen überlappt und in der Anzeigeeinheit 3 als dritter Anzeigemodus synthetisiert (Mehrfachrichtungs-Bildsynthetisierungsanzeigemodus). Es ergibt sich jedoch kein Problem, auch wenn eine Mehrzahl von Bildern in zwei oder vier oder mehr Richtungen überlappt, synthetisiert und angezeigt wird.
Weiterhin werden im dritten Anzeigemodus (Mehrfachrichtungs-Bildsynthetisierungsanzeigemodus) von Ausführungsform 8 die hinterhalb liegenden linken und rechten Bilder I9b und I9c in dem vergrößerten Bild I9a überlappt und synthetisiert und in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt. Jedoch können die linken und rechten endseitigen Bilder I9b und I9c im Bild I7 (28) überlappt und synthetisiert werden, welches von der Aufnahmeeinheit aufgenommen wird und sie können in der Anzeigeeinheit 3 ohne irgendeine Verarbeitung angezeigt werden.
[Ausführungsform 9]
In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen werden Objekte am Rand des Gesichtsfeldes größer als bei einer üblichen Fischaugenlinse dargestellt. Im Gegensatz hierzu ist in diesem Fall eine Verzerrung von Objekten im mittleren Teil gering und ein Fahrer empfindet, dass diese Objekte weiter entfernt als tatsächlich sind, so dass es schwierig wird, ein genaues Gefühl für den Abstand zu entwickeln.
Daher wird bei einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 9 ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild anamorphisch gemacht, so dass der mittlere Teil des Bildes von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuereinheit 5 vergrößert wird und dieses normal auf der Anzeigeeinheit 3 dargestellt wird, oder ein so auf genommenes anamorphisches Bild wird auf einem Teilbereich überlappt und synthetisiert und hierin dargestellt.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass das in 31 gezeigte Bild ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild ist, wird das Bild von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b des Steuerabschnittes 5 anamorphisch gemacht und zu der Darstellung von 32. In 32 ist der mittlere Teil stärker als die Randteile vergrößert. Da somit der mittlere Teil anamorphisch gemacht ist, um vergrößert zu sein, kann der Abstand zu einem Objekt leicht erfasst werden, wenn auf die Anzeigeeinheit 3 geblickt wird. Weiterhin ist es angenehmer, den mittleren Teil anamorphisch zu machen, als nur den mittleren Teil einfach zu vergrößern und diesen darzustellen, da ein Fahrer dann ein Empfinden zur Annäherung an ein Objekt hat, welches im mittleren Teil aufgenommen wird. Das heißt, durch Durchführen eines Prozesses, mit welchem ein entsprechendes Empfinden durch beispielsweise Krümmen des mittleren Teils erzeugt wird, kann ein aufgenommenes Bild in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt werden, wobei der Abstand sensorisch besser erfasst werden kann.
[Ausführungsform 10]
Bei einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung ist der Aufbau des Linsensystems 11 praktisch identisch mit demjenigen zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 9. Jedoch wird die Eigenschaft des Linsensystems 11 so eingestellt, dass der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels an den Randteilen größer gemacht wird als im mittleren Teil des Bildes. Nachfolgend wird hauptsächlich die Eigenschaft des Linsensystems 11 gemäß Ausführungsform 10 beschrieben. Da weiterhin ein Auf bau ähnlich zu der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 9 mit Ausnahme der Eigenschaften des Linsensystems 11 verwendet werden kann, haben einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen und eine Beschreibung hiervon erfolgt nicht.
Eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 10 ist mit einer Kameraeinheit 1, einer Anzeigeeinheit 3 und einer Steuereinheit 5 wie in der Ausführungsform 1 von 1 ausgestattet. Die Kameraeinheit 1 hat einen Aufbau ähnlich zu demjenigen der Kameraeinheit 1, wie beispielsweise in 2 gezeigt. Beispielsweise ist gemäß den 3 und 4 die Kameraeinheit 1 im mittleren Teil am Vorderende eine Fahrzeugs eingebaut, so dass ein großer Bereich des Gesichtsfeldes A4 von der vorderen Oberfläche (einschliesslich eines diagonal unten liegenden Teils des Fahrzeugs) an der Vorderseite hiervon bis zu den linken und rechten Seitenteilen aufgenommen werden kann. Die Kameraeinheit 1 ist am Fahrzeug durch Schrauben über beispielsweise eine Klammer befestigt.
Um die Kameraeinheit 1 vor Regen und Wind zu schützen, ist die Gesamtheit der Kameraeinheit 1 in einem wasserdichten Gehäuse 15 aufgenommen, welches von einem O-Ring verschlossen ist (nicht gezeigt), wobei nur der vordere Oberflächenteil eine Linse 25a am vorderen Endteil von der Vorderseite des wasserdichten Gehäuses 15 vorsteht.
Ein Aufnahmeelement 13 ist beispielsweise aus einer CCD aufgebaut. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung auf der Annahme, dass das Aufnahmeelement 13 eine Aufnahmeebene des 1/4-Inch-Typs hat, dessen Abmessungen 3,6 mm in horizontaler Richtung und 2,8 mm in vertikaler Richtung beträgt.
Der Gesichtsfeldwinkel H in horizontaler Richtung des Linsensystems 11 gemäß Ausführungsform 10 wird auf 180 Grad oder mehr und 270 Grad oder weniger (beispielsweise 190 Grad) wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 9 gesetzt.
33 ist eine Darstellung, welche die Eigenschaften zeigt, welche der Horizontalrichtung des Linsensystems 11 gemäß Ausführungsform 10 zugehörig sind. 33 zeigt eine gekrümmte Linie L4 (dickgestrichelte Linie), welche die Beziehung zwischen der Bildhöhe jeweiliger Bildabschnitte eines auf dem Aufnahmeelement 13 ausgebildeten Bildes und dem Bildwinkel (Einfallswinkel bezüglich der optischen Achse) von Lichtstrahlen zeigt, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte fallen (nachfolgend "Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft" genannt). Weiterhin zeigt 33 eine gekrümmte Linie L0 (gestrichelte Linie) die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft einer üblichen Fischaugenlinse und eine gekrümmte Linie L1 (dicke Linie) zeigt die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft des Linsensystems 11 gemäß der Ausführungsform 1 gemäß obiger Beschreibung zum Vergleich. Zusätzlich zeigt in 33 die Koordinatenachse die Bildhöhe jeweiliger Bildabschnitte eines auf dem Aufnahmeelement 13 ausgebildeten Bildes, während die Abszissenachse den Bildwinkel (Einfallswinkel bezüglich der optischen Achse) von Lichtstrahlen zeigt, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte fallen.
Wie beispielsweise durch die gekrümmte Linie L4 in 33 gezeigt, ist das Linsensystem 11 gemäß Ausführungsform 10 insgesamt so aufgebaut, dass das Linsensystem so ausgelegt ist, dass eine Bildhöhe Y jeweiliger Bildabschnitte, welche von dem Bildmittelpunkt, ausgebildet auf dem Aufnahmeelement, in Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die folgende Beziehung erfüllen Y < 2f·tan(θ/2),wobei die Brennweite des Linsensystems in horizontaler Richtung f ist (hierbei ist f die Brennweite des Linsensystems 11 bezüglich seiner Horizontalrichtung).
Im Detail, wo beispielsweise die zweite Linsengruppe 27 ausgenommen sei, erfüllen die Bildhöhe Y entsprechender Teile eines durch das Linsensystem 11 auf der lichtempfangenden Ebene des Aufnahmeelementes 13 ausgebildeten Bildes und der Winkel von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Teile einfallen, die Beziehung von Y < 2f·tan(θ/2),wobei die Brennweite des Linsensystems 11 in Horizontalrichtung f beträgt.
Weiterhin sind die Eigenschaften einer üblichen Fischaugenlinse (welche eine System verwendet, welches "äquidistante Projektion" genannt wird) in horizontaler Richtung gemäß der gekrümmten Linie L0 in 33 so, dass die der oben beschriebenen horizontalen Richtung zugehörige Bildhöhe Y, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11 in horizontaler Richtung die folgende Beziehung erfüllen: Y = f·θ.
Die Eigenschaften des Linsensystems (welches ein System verwendet, welches "kubisches Projektionssystem" genannt wird) gemäß Ausführungsform 1 bezüglich seiner horizontalen Richtung sind, wie durch die gekrümmte Linie L1 in 33 gezeigt, dass die Bildhöhe Y, die der oben beschriebenen Horizontalrichtung zugehörig ist, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11 in horizontaler Richtung die Beziehung erfüllen: Y = 2f·tan(θ/2)
Wenn hier angenommen wird, dass die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft (gekrümmte Linie L0) wie bei einer üblichen Fischaugenlinse vorläufig als Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft des Linsensystems 11 verwendet wird, wird gemäß 36 ein Objekt C2 am Rand bezüglich der Horizontalrichtung zu klein aufgenommen, so dass es für einen Fahrer sehr schwierig ist, ein Fahrzeug zu erkennen, welches sich von den linken und rechten vorderhalb liegenden Seiten des eigenen Fahrzeugs nähert. Wenn weiter angenommen wird, dass die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft (gekrümmte Linie L1) vorläufig als Linsensystem verwendet wird, welches Ausführungsform 1 zugeordnet ist, wird ein Objekt an den Rändern bezüglich der Horizontalrichtung vergleichsweise groß ausgebildet und es wird für einen Fahrer einfacher, ein Fahrzeug zu erkennen, welches sich von den linken und rechten vorderhalb liegenden Seiten des eigenen Fahrzeugs annähert, verglichen zu dem Fall, bei dem die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft wie bei einer normalen Fischaugenlinse verwendet wird. Wenn jedoch im Vergleich zur JP 2000-89301 A , bei der sich ein dem eigenen Fahrzeug annäherndes Fahrzeug mit einem Spiegel und einem Prisma etc. an der Vorderseite der Kamera aufgenom men wird, wie in 34 und 35, Aufmerksamkeit nur einer leichten Erkennbarkeit eines sich von vorwärts links und vorwärts rechts an das eigene Fahrzeug annähernden Fahrzeugs gerichtet wird, wird ein am Rand bezüglich der Horizontalrichtung liegendes Objekt als klein aufgenommen und es wird für einen Fahrer schwierig, ein Fahrzeug zu erkennen, welches sich von den linken und rechten Vorwärtsseiten des eigenen Fahrzeuges her annähert.
Daher ist im Linsensystem 11 gemäß Ausführungsform 10 die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft des äußeren Umfangsabschnittes des Linsensystems 11 gegenüber der Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft des Linsensystems gemäß Ausführungsform 1 abgeändert, so dass ein am Rand bezüglich der Horizontalrichtung liegendes Objekt als groß aufgenommen werden kann.
Im Detail, wie beispielsweise durch die gekrümmte Linie L4 in 33 gezeigt, ist das Linsensystem 11 so ausgelegt, dass die Bildhöhe Y zu 1,00 wird, wenn der Bildwinkel θ gleich 80 Grad ist und die Bildhöhe Y wird zu 1,6 mm wenn der Bildwinkel θ gleich 90 Grad ist. Die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft um den Bildwinkel θ von 80 bis 90 Grad in Horizontalrichtung des Linsensystems 11 wird festgelegt, wobei Eigenschaften angestrebt werden, mit denen ein Objekt mit praktisch der gleichen Größe wie in dem Fall aufgenommen werden kann, als in einem Fall, wo der Aufbau so ist, dass die jeweiligen Bereiche der Gesichtsfelder in linken und rechten Richtungen der JP-2000-89301 A gemäß den 34 und 35 insgesamt 60 Grad betragen.
Somit ist das Linsensystem 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich der Änderung des Bildwinkels am Rand stärker erhöht ist als im mittleren Teil des Bildes im Gegensatz zur Verwendung der Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft (gekrümmte Linie L1) bei dem Linsensystem gemäß Ausführungsform 1. Somit kann an den Randteilen in Horizontalrichtung des aufgenommenen Gesichtsfeldes A4 (3) das Bild eines Objektes an den Randteilen auf dem Aufnahmeelement 13 groß ausgebildet werden. Somit ist es möglich, die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen im Bereich des Gesichtsfeldes zu verbessern.
Wenn beispielsweise in der JP 2000-89301 A gemäß den 34 und 35 ein solcher Aufbau verwendet wird, bei dem die jeweiligen Bereiche der Gesichtsfelder in den linken und rechten Richtungen insgesamt 85 Grad werden, läßt sich eine visuelle Wahrnehmbarkeit eines sich von der linken oder rechten Richtung her nähernden Fahrzeuges verbessern. Wenn daher angenommen wird, dass die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft um den Bildwinkel θ mit 80 bis 90 Grad in Horizontalrichtung des Linsensystems 11 gemäß Ausführungsform 10 gesetzt wird, wobei nach der Eigenschaft getrachtet wird, mit der ein Objekt mit praktisch der gleichen Größe wie in dem Fall aufgenommen werden kann, wo die jeweiligen Bereiche der Gesichtsfelder in linken und rechten Richtungen in der JP 2000-89301 A gemäß den 34 und 35 85 Grad insgesamt werden, wird die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft betreffend der Horizontalrichtung des Linsensystems 11 so, wie in der gekrümmten Linie L3 (Zwei-Punkt-Kettenlinie) in 33. Selbst wenn die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft des Linsensystems 11 so gesetzt wird, wird das Linsensystem 11 so aufgebaut, dass die Bildhöhe Y, die der Horizontalrichtung zugehörig wird, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11, welche der Horizontalrichtung zugehörig ist, die Beziehung von: Y < 2f·tan(θ/2)erfüllen, wie durch die gekrümmten Linien L1 und L3 in 33 gezeigt.
Das heißt, Eigenschaften wie durch die gekrümmte Linie L4 in 33 gezeigt, werden als Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft betreffend die Horizontalrichtung des Linsensystems 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Es ist jedoch nicht notwendig, die Eigenschaften auf das obengesagte zu begrenzen. Wenn das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass die Bildhöhe Y, welche der Horizontalrichtung zugehörig ist, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11 betreffend die Horizontalrichtung die Beziehung von: Y < 2f·tan(θ/2)erfüllen, kann ein Bild eines Objektes am Rand weiter größer an den Rändern in Horizontalrichtung im Bereich A4 des Gesichtsfeldes (3) als in dem Fall ausgebildet werden, bei dem eine Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft (gekrümmte Linie L1) bei dem Linsensystem gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird. Im Ergebnis kann eine visuelle Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs, welches sich von der linken oder rechten Richtung nähert, weiter verbessert werden.
Zusätzlich und wie oben beschrieben, wenn die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft (gekrümmte Linie L0) verwendet wird, welche einer üblichen Fischaugenlinse zugeordnet ist, wird der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels sowohl im mittleren Teil eines Bildes als auch in Randteilen hiervon gleich, so dass sich die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs, welches sich von der linken oder rechten Richtung annähert, verschlechtert. Von daher ist das Linsensystem 11 so aufgebaut, dass der Änderungsbetrag in der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel an den Randteilen größer als im Mittelteil des Bildes gemacht wird. Das heißt, allein durch Aufbauen des Linsensystems 11 so, dass die Bildhöhe Y betreffend die Horizontalrichtung, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11 betreffend die Horizontalrichtung die Beziehung von Y < f·θerfüllen, ist es möglich, ein Bild eines Objektes an den Randteilen des Aufnahmeelementes 13 auch an den Randteilen in Horizontalrichtung im Bereich A4 des Gesichtsfeldes A4 (3) im Vergleich zu dem Fall auszubilden, wo die Bildwinkel-/Bildhöheneigenschaft betreffend eine übliche Fischaugenlinse beim Linsensystem 11 angewendet wird, so dass die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen im Bereich des Gesichtsfeldes verbessert werden kann.
Um die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen im Bereich des Gesichtsfeldes zu verbessern, ist es daher bevorzugt, dass das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass die Bildhöhe Y betreffend die Horizontalrichtung, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11 betreffend die Horizontalrichtung die Beziehung von Y < f·θ erfüllen.
Zusätzlich ist es weiterhin bevorzugt, dass das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass die Beziehung von Y < 2f·tan(θ/2) erfüllt ist.
Ein Randbild, welches auf der Ebene des Aufnahmeelementes 13 aufgenommen worden ist, wird dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuereinheit 5 wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 9 übertragen und wird durch einen Befehl des Umschaltsteuerabschnittes 5a einer Bildverarbeitung unterworfen. Danach wird das aufgenommene und bildverarbeitete Bild auf der Anzeigeeinheit 3 dargestellt.
Auch in der vorliegenden Erfindung wurde wie oben beschrieben ein Beispiel erläutert, bei dem die Kameraeinheit 1 am vorderen Endabschnitt des Fahrzeuges angebracht ist, wie in der Ausführungsform 1 der 3 und 4 dargestellt; die Kameraeinheit 1 kann an verschiedenen Positionen bezüglich des Fahrzeuges angebracht werden, beispielsweise an der Rückseite des Fahrzeuges, wie in den Ausführungsformen 2, 4, 8 und 9.
Der Inhalt der Bildverarbeitung eines aufgenommenen Bildes in dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b und eines aufgenommenen Bildes in der Anzeigeeinheit 3, welche ähnlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis Ausführungsform 9 sind, werden nachfolgend in den detaillierten Beispielen aufgeführt. Zusätzlich kann ein Bild mit einem Anzeigemuster ähnlich dem Anzeigemuster, welches der Rückseite der oben beschriebenen Ausführungsform 8 und Ausführungsform 9 zugehörig ist, auf der Grundlage des aufgenommenen Bildes angezeigt werden, das von der Aufnahmekamera 1 auf der Rückseite des Fahrzeuges erhalten wird.
Weiterhin kann wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 5 und 6 das Linsensystem 11 beispielsweise durch variables Ändern des Auf baus der jeweiligen Linsengruppen in dem Linsensystem 11 aufgebaut werden, so dass die Bildhöhe Y, die der Horizontalrichtung zugehörig ist, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11, welche der Horizontalrichtung zugehörig ist, die Beziehung von Y < f·θerfüllen; weiterhin bevorzugt kann das Linsensystem 11 so aufgebaut sein, dass Y < 2f·tan(θ/2) erfüllt ist.
Wie oben beschrieben, ist es bei der Kamera 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da in dem Linsensystem 11 gemäß Ausführungsform 1 das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels an den Randteilen größer als im mittleren Teil des Bildes gemacht ist, möglich, die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektfeldes an den Randteilen im Bereich des Sichtfeldes zu verbessern. Genauer gesagt, wenn das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass die Bildhöhe Y, welche der Horizontalrichtung zugehörig ist, der Bildwinkel θ und die Blendweite f des Linsensystems 11, welche der Horizontalrichtung zugeordnet ist, die Beziehung von Y < f·θerfüllen, ist es möglich, die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen zu verbessern, welche der Horizontalrichtung im Bereich des Gesichtsfeldes zugeordnet ist. Da wie bei der JP 2000-89301 A keine speziellen Bauteile wie Prismen etc. notwendig sind, kann der Aufbau der Kameraeinheit 1 vereinfacht werden.
Wenn weiterhin das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels an den Umfangsteilen weiter vergrößert wird im Gegensatz zu dem mittleren Teil eines Bildes, ist es möglich, die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen im Bereich des Gesichtsfeldes weiter zu verbessern. Im Detail, wenn das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass die Bildhöhe Y betreffend die Horizontalrichtung, der Bildwinkel θ und die Brennwei te f des Linsensystems 11, welche der Horizontalrichtung zugeordnet ist, die Beziehung von Y < 2f·tan(θ/2)erfüllen, ist es möglich, die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen betreffend die Horizontalrichtung im Bereich des Gesichtsfeldes weiter zu verbessern.
Da zusätzlich der Gesichtswinkel H in Horizontalrichtung, der mit dem Linsensystem 11 einhergeht, auf 180 Grad oder mehr und 270 oder weniger wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 9 beschrieben, gesetzt ist, ist es möglich, einen großen Bereich des Gesichtsfeldes in Horizontalrichtung aufzunehmen.
Obgleich weiterhin in der oben beschriebenen Ausführungsform 10 das Linsensystem 11 so aufgebaut ist, dass in Horizontalrichtung der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel an den Randteilen größer als im mittleren Teil eines Bildes gemacht ist, kann das Linsensystem 11, um die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen eines Bereichs des Gesichtsfeldes zu verbessern, so aufgebaut sein, dass der Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel an den Randteilen größer als im mittleren Teil eines Bildes nicht nur in der horizontalen oder der vertikalen Richtung sondern in allen Richtungen gemacht wird.
Um weiterhin die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Objektbildes an den Randteilen im Bereich eines Gesichtsfeldes zu verbessern, kann das Linsensystem 11 so aufgebaut werden, dass die Bildhöhe Y, der Bildwinkel θ und die Brennweite f des Linsensystems 11 bevorzugt die Beziehung von Y < f·θerfüllen und weiterhin bevorzugt kann das Linsensystem so aufgebaut sein, dass die Beziehung von Y < 2f·tan(θ/2)erfüllt ist.

Claims

Eine Kameraeinheit mit: einem Aufnahmeelement; und einem Linsensystem, in welchem Lichtstrahlen von einem bestimmten Bereich eines Gesichtsfeldes auf dem Aufnahmeelement abgebildet werden, wobei bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe eines entsprechenden Bildabschnittes eines auf dem Bildaufnahmeelement abgebildeten Bildes und einem Bildwinkel von Lichtstrahlen, welche auf die entsprechenden Bildabschnitte einfallen, das Linsensystem so ausgelegt ist, dass ein Änderungsbetrag in der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel an einem Randabschnitt des Bildes größer als in einem Mittelteil des Bildes ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 1, wobei das Linsensystem so ausgelegt ist, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in einer Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die Beziehung von Y < f·θerfüllen, wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung f ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 2, wobei das Linsensystem so ausgelegt ist, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in einer Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die Beziehung von Y < 2f·tan(θ/2) erfüllen, wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung f ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 1, wobei das Linsensystem so ausgelegt ist, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in einer Horizontalrichtung verschoben sind und ein Bildwinkel θ von Lichtstrahlen, welche in die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, die Beziehung von Y = pf·tan(θ/p)unter Verwendung eines Parameters p von 1 < p < 4 erfüllen, wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung f ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 4, wobei der Parameter p auf 2 gesetzt ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 1, wobei ein Gesichtsfeldwinkel des Linsensystems in Horizontalrichtung 180 Grad oder mehr und 270 Grad oder weniger ist.
Eine Vorrichtung, welche eine Fahrzeugumgebung überwacht, eingebaut in ein Fahrzeug und mit: einer Kameraeinheit nach Anspruch 1, welche die Umgebung des Fahrzeugs aufnimmt; und einer Anzeigeeinheit, welche ein von der Kameraeinheit aufgenommenes Bild darstellt.
Eine Kameraeinheit mit: einem Aufnahmeelement; einem Linsensystem, in welchem Lichtstrahlen, welche von einem bestimmten Bereich eines Gesichtsfeldes auf das Aufnahmeelement kommen, abgebildet werden; wobei das Linsensystem aufweist: ein Weitwinkellinsensystem, dessen Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung 120 Grad oder mehr beträgt, und ein anamorphes Linsensystem, dessen anamorphisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, wobei bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe eines auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes und einem Bildwinkel der Lichtstrahlen, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, das Linsensystem so ausgelegt ist, dass ein Änderungsbetrag der Bildhöhe bezüglich einer Änderung im Bildwinkel am Randabschnitt des Bildes größer als in einem Mittelteil des Bildes ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 8, wobei der Gesichtsfeldwinkel in Horizontalrichtung 180 Grad oder mehr und 270 Grad oder weniger beträgt.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 8, wobei das Linsensystem so ausgelegt ist, dass eine Bildhöhe Y entsprechender Bildabschnitte, welche von einer Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement ausgebildeten Bildes in Horizontalrichtung abweichen und ein Bildwinkel θ der Lichtstrahlen, welche auf die jeweiligen Bildabschnitte einfallen, eine Beziehung von Y = pf·tan(θ/p)erfüllen, wobei ein Parameter p von 1 < p < 4 verwendet wird und wobei eine Brennweite des Linsensystems in Horizontalrichtung als f angenommen wird.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 10, wobei der Parameter p auf 2 gesetzt ist.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 11, wobei das anamorphe Linsensystem das auf dem Aufnahmeelement ausgebildete Bild in Horizontalrichtung verkleinert.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 8, wobei das anamorphe Linsensystem das auf dem Aufnahmeelement abgebildete Bild in Vertikalrichtung vergrößert.
Eine Kameraeinheit nach Anspruch 8, wobei eine Optik des Linsensystems in Vertikalrichtung bezüglich einer Mute des Aufnahmeelementes exzentrisch ist.
Verwendung einer Kameraeinheit nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 bis 14 in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung.