JP2001257923A

JP2001257923A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001257923A
Application number: JP2000070226A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hibino; 克彦日比野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の画角の映像を同時に得ることができる撮
像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、撮像素子１６上の上下方向
の略中央付近に仕切り板１８を設け、その上下で別の焦
点距離を持つレンズである望遠レンズ１２及び広角レン
ズ１４を設ける。そして、撮像素子１６の上半分の撮像
面に望遠レンズ１２による像を結像させ、下半分に広角
レンズ１４による像を結像させる。このようにすること
で、望遠側映像と広角側映像とを同時に得ることができ
る。また、従来のように、広角側と望遠側のメカニカル
な切替を行う必要がないため信頼性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、車両の周囲の映像を
得ることで、道路・交通環境等の車外の状況を認識・監
視するためのカメラ等の撮像装置が知られている。この
ような認識・監視のためには、相対的に望遠側の映像
と、相対的に広角側の映像とを必要とする場合がある。
例えば、車両の近辺の映像と、車両の遠方の映像を得る
ことで、車両の近辺も遠方も認識できるシステム等があ
る。

【０００３】このように望遠側の映像と広角側の映像を
とらえるためには、２台の撮像装置が必要となり、コス
トがかかるという問題があった。この問題を解決するた
めに、特開平９−２６６５７２号に記載のカメラでは、
光学系の光路中に、光学系の焦点距離を望遠用と広角用
に切り替える焦点切替レンズを装脱自在に設けている。
このようにすることで、一台のカメラで広角と望遠を切
り替えることができ、広角側と望遠側の映像を得ること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに可動部分のあるメカニカルな機構を採用すると、こ
の機構のためのコストがかかり、信頼性が低下するとい
う問題があった。また、広角側と望遠側とは切り替えて
使用するため、広角側と望遠側の映像を同時に得ること
ができなかった。

【０００５】そこで本発明は、複数の画角の映像を同時
に得ることができる撮像装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上述した
問題点を解決するためになされた請求項１に記載の撮像
装置によれば、焦点距離の異なるそれぞれの像の電気的
映像信号を１つの撮像手段で得ることができる。このよ
うにそれぞれの像を電気的映像信号として分離可能とす
る方法としては、例えば、請求項２に示す波長のような
光の物理的特性を利用して分離可能としてもよいし、請
求項３に示すように、結像させる撮像領域を異なる領域
とすることで分離可能としてもよい。

【０００７】請求項２に記載の撮像装置によれば、焦点
距離の異なる複数の像を波長の違いに基づいて分離可能
な状態で撮像手段の撮像面に結像させる光学部を備え
る。例えば、光学部を構成する焦点距離の異なる光学系
のそれぞれの光路に、それぞれ異なる所定の波長を通す
フィルターを設け、撮像手段はこれら異なる所定の波長
をそれぞれ電気的映像信号に変換して出力することで、
複数の焦点距離の映像を得ることができる。このような
撮像手段の例としては、例えば、カラー撮像素子等が挙
げられる。例えば、青フィルターを光路に設けた望遠レ
ンズと、赤フィルターを光路に設けた広角レンズとを光
学部として備え、それぞれのレンズによる像をカラー撮
像素子の撮像面に結像させる。すると、カラー撮像素子
から出力される赤の映像信号が広角側の映像に対応し、
青の映像信号が望遠側の映像に対応して出力される。し
たがって、１つの撮像素子で２つの焦点距離の映像を同
時に得ることができる。また、この例の場合、必要に応
じてフィルターを取り外し、一方の光路を遮断すること
で、通常のカラーの撮像装置としても使用できる。

【０００８】一方、請求項３に記載の撮像装置によれ
ば、撮像手段の撮像面を複数の撮像領域に分け、それぞ
れの撮像領域に異なる焦点距離の像を結像させる。よっ
て、一つの撮像領域は一つの焦点距離の像を受光するこ
ととなり、各々の撮像領域の位置に対応した像を電気的
映像信号をして分離することができる。このようにして
焦点距離の異なる複数の像を、それぞれの像の電気的映
像信号として得ることができる。

【０００９】このように、焦点距離の異なる複数の像を
それぞれの像の電気的映像信号として分離可能とするこ
とで、焦点距離の異なる像を同時に得ることができる。
したがって、焦点距離の異なる複数のカメラを用意する
必要がない。また、従来のように、焦点切替レンズを装
脱するなどして映像を切り替える必要がなく、このよう
な可動部分が不要となるため、信頼性も高いものとな
る。

【００１０】なお、撮像面をどのように撮像領域に分け
るかは、自由に決めることができる。つまり、撮像領域
をいくつの領域に分けるのかや、どういった方向で分け
るのか等は自由に決定できる。このような撮像領域の分
け方は本撮像装置の用途に応じて決めるとよい。例え
ば、車両に搭載される前方認識装置のための撮像装置で
あれば、走行路や前方車を認識するために、広い視野を
得ながら、遠方の詳細の画像を必要とする。したがっ
て、光学部は、車両の近辺の状況を得るための広角側映
像と、数十メートルから数百メートル先の先行車や道路
状況を得るための望遠側映像とを捉える焦点距離のレン
ズを配し、この２つの焦点距離の映像を得るように撮像
面を２つの撮像領域に分けるとよい。このようにすれ
ば、広角側と望遠側の映像を同時に得ることができる。

【００１１】なお、このような前方認識装置において
は、上下方向の画角はあまり必要としないが、左右方向
は、カーブ路でカーブの先を認識したり、左右からの割
込み車等を認識するために相対的に広い画角が必要とな
る場合がある。そこで、請求項４に示すように、映像の
水平方向を長くするように光学部を構成するとよい。例
えば、一般的な撮像手段である縦横比率が３：４の撮像
素子の撮像面を上下等分に２分割すると、３：８の横長
画像が得られる。このようにして前方認識装置に適した
映像を得ることができる。このように、用途に応じて撮
像領域を決定することで用途に適した映像を低コストで
得ることができる。よって、用途に応じて、例えば、撮
像面の上下方向、左右方向、斜め方向などを多分割する
ようにしてもよい。また、分割比率は均等でもよいし、
例えば１：２のように不均等でもよい。

【００１２】また、このように用途に応じて撮像面の分
割方法を決める以外に、請求項５に示すように、撮像手
段が撮像面に結像した被写体像を電気的映像信号に変換
する際の変換手順に基づいて、結像態様を決定するとよ
い。すなわち、撮像手段の特性に応じて結像態様を決定
する。例えば、撮像手段の変換手順に沿って結像領域の
配置を決定するとよい。

【００１３】この例としては、例えば、請求項６に示す
ものがある。例えば、一般的な撮像素子では、所定の画
素から水平方向に１ライン分の映像を走査し、垂直方向
に移動して同様に最終ラインまで走査することで１画面
分の映像を得る。そこで、これらいずれかのライン（水
平走査線）で撮像面を分割すれば、時間的に連続して同
一の焦点距離の映像を得ることができる。

【００１４】このとき、時間的に先に走査する側の撮像
領域に広角側の像を結像させるようにし、時間的に後に
走査する側の撮像領域に望遠側の像を結像させるとよ
い。このようにすれば、撮像手段からは広角側の映像信
号が先に出力され、望遠側の映像信号が後に出力される
ことになる。したがって、先に広角側の映像信号を利用
して大まかに画像認識を行い、その認識結果を利用して
望遠側の映像信号を利用して詳細に画像認識を行うこと
ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施例
について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の
形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発
明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうること
は言うまでもない。［第１実施例］本発明の第１実施例について、図１〜３
を参照して説明する。図１は、本実施例の撮像装置１の
構成を示す説明図である。また、図２（ａ）は、従来の
撮像装置による撮像画面の例を示し、図２（ｂ）は、本
実施例の撮像装置１による撮像画面の例を示す。そし
て、図３は、撮像装置１を利用した前方認識装置２の構
成を示すブロック図である。

【００１６】本発明の撮像装置１は、図１に示すように
１つの撮像素子１６上の上下方向の略中央付近に仕切り
板１８を設け、その上下で別の焦点距離を持つレンズで
ある望遠レンズ１２及び広角レンズ１４を設ける。な
お、レンズ配置は、望遠レンズ１２を上側に、広角レン
ズ１４を下側に配置する。そして、撮像素子１６の上半
分の撮像面に望遠レンズ１２による像を結像させ、下半
分に広角レンズ１４による像を結像させる。このとき撮
像面にはそれぞれ上下が倒立した像が結像することにな
る。なお、撮像素子１６は、撮像素子１６の撮像面の下
端から各ラインを走査し、図１に矢印で示す方向イを垂
直走査方向として１画面分の走査を行う。

【００１７】このように、撮像素子１６、望遠レンズ１
２、広角レンズ１４を設けた撮像装置１から出力された
電気的映像信号をモニター画面に表示した例を図２
（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように撮像装置１によ
れば、モニターの表示領域２０の上側の半分の表示領域
に広角側映像２０ａが表示され、下側の半分の表示領域
に望遠側映像２０ｂが表示される。したがって、図２
（ａ）に示す従来の通常の撮像装置による映像では得ら
れなかった広角側映像２０ａと望遠側映像２０ｂとを同
時に得ることができる。また、従来のように、広角側と
望遠側のメカニカルな切替を行う必要がないため信頼性
に優れる。

【００１８】このように、撮像装置１による映像は、例
えば防犯カメラや監視カメラ等に組み込み、単に表示装
置等に表示する目的で使用しても有用であるが、例えば
認識処理等に用いることもできる。図３は前方認識装置
２に撮像装置１を組み込んだ例を示す。図３に示すよう
に認識装置２は、撮像素子１６で得た電気的映像信号を
アンプ２２で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路２４でＡ／Ｄ変換
を行って、認識処理部２６に入力する。認識処理部２６
は、入力された映像の明るさを求め、露出制御値２８を
出力してアンプ２２及びシャッター制御部３０を制御
し、露出の制御を行う。このようにして、認識処理に適
した映像を得て、認識処理を行う。

【００１９】認識処理としては、さまざまな処理を行う
ことが可能であるが、例えば、図２（ｂ）に示す映像を
得た場合には、広角側映像２０ａからは、割込み車２１
ｂ等の近距離の情報を認識することができる。また、望
遠側映像２０ｂからは、先行車２１ａの状態（ウインカ
ーやストップランプの動作）を認識することができる。
また広角側映像２０ａと望遠側映像２０ｂの双方を利用
して詳細なカーブ度合い等を得ることができる。

【００２０】この他、例えば、広角側の映像からは、低
速度で走行する際の市街地の道路状況や、山道等の近距
離で曲率が大きいカーブの形状や、信号・標識・歩行者
等の近距離で視野の端にあるようなものを検出し認識す
ることができる。一方、望遠側の映像からは、高速道路
等のように曲率が小さく遠方にあるカーブの形状等、遠
方の詳細な状況を認識することができる。

【００２１】また、このように望遠側と広角側の映像を
得ることで、望遠側と同じ解像度で、且つ、広角側と同
じ視野を確保して処理する場合に比べ、処理すべきデー
タ量が少なくなり、認識処理が簡素（低コスト）で行え
る。すなわち、図２（ｂ）の望遠側映像２０ｂと同等の
解像度の映像を、図２（ａ）の従来の撮像装置で得よう
とすれば、望遠側映像２０ｂの解像度が確保できるよう
に解像度の高い撮像素子を用いる必要がある。そして、
このような解像度の高い撮像素子から出力される映像信
号の情報量は膨大なものとなり、認識処理のコストがき
わめて大きくなってしまう。しかし、本装置１によれ
ば、望遠側も広角側も同一の解像度で、低コストで処理
可能となる。

【００２２】なお、上述の第１実施例において、レンズ
配置は、望遠レンズ１２を上側に、広角レンズ１４を下
側に配置することとしたが、これとは逆に、広角レンズ
１４を上側に、望遠レンズ１２を下側に配置してもよ
い。基本的にどちらでもほぼ同じ効果を得ることができ
るが、望遠レンズ１２を上側に配置して広角レンズ１４
を下側に配置した方が画像処理的には望ましい場合があ
る。なぜなら、撮像素子１６は、図１に示すように下部
から順次走査して信号を出力するため、下部の映像が時
間的に先に認識部に送られる。したがって、広角側の映
像を先に得て概略的な状況の認識を行い、その後望遠側
の映像を得て詳細な認識を行うことができる。例えば、
図２（ｂ）の先行車２１ａの詳細を認識する場合には、
まず広角側映像２０ａを得た際に、先行車２１ａの位置
を検出しておき、望遠側映像２０ｂが得られた時に即座
にその位置に対応する位置の映像から詳細な認識処理を
行うことができる。

【００２３】なお、本第１実施例において、撮像領域
は、上下方向を分割して得たが、左右方向を分割して得
てもよい。そして、撮像素子１６は、例えば、ＭＯＳや
ＣＣＤのような固体素子でもよいし、撮像管でもよい。
またカラーの撮像素子でもよいし、白黒の撮像素子でも
よい。

【００２４】また、本第１実施例において、撮像素子１
６が撮像手段に相当し、望遠レンズ１２、広角レンズ１
４、仕切り板１８が光学部に相当する。［第２実施例］本発明の第２実施例について、図４を参
照して説明する。図４は、本実施例の撮像装置４の構成
を示す説明図である。

【００２５】本発明の撮像装置４は、図４に示すように
１つのカラー撮像素子４６上に青フィルタ４１を通過し
た望遠レンズ１２による像と、赤フィルタ４３を通過し
た広角レンズ１４による像を結像させる。カラー撮像素
子４６は、光の３原色に対応する赤の映像信号と緑の映
像信号と青の映像信号を出力する。よって、赤の映像信
号は、赤フィルタ４３を通過した広角レンズ１４による
像の映像信号となり、青の映像信号は、青フィルタ４１
を通過した望遠レンズ１２による像の映像信号となる。
したがって、望遠側と広角側の映像を同時に得ることが
できる。このように光の波長の違いを利用して複数の画
角の像を得ることができる。

【００２６】なお、この場合は、第１実施例の図１に示
した仕切板１８は、必ずしも必要でない。像が重なった
部分についても、波長によって分離可能であるからであ
る。したがって、焦点距離の異なる像を重ねて結像させ
ることが可能であり、第１実施例のように撮像素子の撮
像面を完全に各焦点距離の像毎に分けるよりも、広い映
像を得ることが可能となる。

【００２７】なお、本第２実施例において、フィルター
の色の組み合わせは任意である。また、本第２実施例に
おいて、カラー撮像素子４６が撮像手段に相当し、望遠
レンズ１２、広角レンズ１４が光学部に相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の撮像装置の構成を示す説明図であ
る。

【図２】従来の撮像装置と、第１実施例の撮像装置によ
る撮像画面の例を示す説明図である。

【図３】第１実施例の撮像装置を利用した前方認識装置
の構成を示すブロック図である。

【図４】第２実施例の撮像装置の構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１，４…撮像装置２…前方認識装置１２…望遠レンズ１４…広角レンズ１６…撮像素子１８…仕切り板２０…表示領域２０ａ…広角側映像２０ｂ…望遠側映像２１ａ…先行車２１ｂ…割込み車２２…アンプ２４…Ａ／Ｄ変換回路２６…認識処理部２８…露出制御値３０…シャッター制御
部４１…青フィルタ４３…赤フィルタ４６…カラー撮像素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像面に結像した像を電気的映像信号に変
換する撮像手段と、焦点距離の異なる複数の像をそれぞれの像の電気的映像
信号として分離可能な状態で前記撮像手段の撮像面に結
像させるための光学部とを備えることを特徴とする撮像
装置。
【請求項２】請求項１に記載の撮像装置において、前記光学部は、波長の違いに基づいて、前記分離可能な
状態とすることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の撮像装置におい
て、前記光学部は、前記複数の像を前記撮像手段の撮像面の
それぞれ異なる撮像領域に結像させることで、前記分離
可能な状態とすることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置
において、前記光学部は、前記電気的映像信号としての像において
水平方向が長くなるように設けることを特徴とする撮像
装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置
において、前記光学部は、前記撮像手段が撮像面に結像した像を電
気的映像信号に変換する際の変換手順に基づいて、その
撮像面への結像態様が決定されていることを特徴とする
撮像装置。
【請求項６】請求項５に記載の撮像装置において、前記変換手順は、撮像面に結像した像を走査によって変
換するものであり、前記光学部は、前記結像態様として、前記撮像面を走査
線で分割する撮像領域に、それぞれ焦点距離の異なる像
を結像させることを特徴とする撮像装置。