JP2006323270A - カメラ装置及びカメラ装置のピント調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像の周囲領域を用いた監視等に適した撮像画像を、比較的容易なピント調整により得ることができる技術を提供すること。
【解決手段】車両周辺の景色を撮像するカメラ装置であって、撮像面１３ａを有する撮像素子１３と、撮像面１３ａの前方に配設されたレンズ系１１とを備えている。レンズ系１１の光軸Ｏ上の位置よりもその周囲のピント調整スポットＢでピントが合うように、撮像素子１３に対してレンズ系１１が配設されている。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両周辺景色等を撮像するカメラ装置及びカメラ装置のピント調整方法に関する。

従来より、車体にカメラ装置を搭載して運転者の死角となる景色等を撮像し、これを車内の表示装置に表示させるようにする技術が知られている。この場合、例えば、広範囲を撮像するために、撮像素子の前方に魚眼レンズのレンズ系が配設される。

ところが、撮像素子の前方にレンズ系を配設した場合、像面湾曲によりレンズ系の光軸上の位置とその周辺部とでピント位置が異なる。このような場合、従来では、レンズ系の光軸上の位置でピントが合うようにピント調整を行い（第１の従来技術）、或は、撮像素子の撮像面全体でピントのずれが所定の範囲内になるようにバランスをとってピント調整を行っていた（第２の従来技術）。

しかしながら、例えば、車両の前方左右両側方を撮像するようなカメラ装置を前提とした場合、撮像画像中心での画質は比較的重要視されない。むしろ左右両側方から接近する車両が表示される部分、即ち、撮像画像のうち左右両側部での画質が最重要視される。

ところが、上記第１の従来技術では、撮像画像の左右両側部でピントがずれた状態になってしまい、撮像画像の周囲領域での監視等に適した適切な画像を得ることができないという問題がある。

また、上記第２の従来技術のように撮像面全体でピントのずれが所定の範囲内になるようにピント調整を行う場合にあっては、専用装置を用いて調整を行う必要があったり、また、ピント調整工数の増加を招く等、ピント調整が煩雑になるという問題を生じる。

そこで、本発明は、車両の前方左右両側方の監視に適した撮像画像を、比較的容易なピント調整により得ることができる技術を提供することを目的とする。

この発明は、車両周辺の景色を撮像するカメラ装置であって、撮像面を有する撮像素子と、前記撮像面の前方に配設されたレンズ系と、を備え、前記レンズ系の光軸上の位置よりもその周囲のピント調整スポットでピントが合うように、前記撮像素子に対して前記レンズ系が配設されたものである。

この場合に、前記ピント調整スポットは、撮像対象となる車両周辺景色を撮像する範囲内に設定されていてもよい。

また、例えば、レンズ系が回転対称レンズの光学系である場合等には、前記ピント調整スポットは、前記撮像面の最大像高の５０％以上の像高の領域に設定されていてもよい。

また、例えば、レンズ系がアナモルフィック光学系である場合等には、前記ピント調整スポットは、前記撮像面の水平方向における最大像高の５０％以上の像高の領域に設定されていてもよい。

また、前記レンズ系は、固定焦点レンズであってもよい。

また他の発明は、車両周辺の景色を撮像するカメラ装置のピント調整方法であって、撮像面を有する撮像素子と、前記撮像面の前方に配設されたレンズ系と、を準備し、前記レンズ系の光軸上の位置よりもその周囲のピント調整スポットでピントが合うように、前記撮像素子の撮像面に対する前記の位置を調整する、カメラ装置のピント調整方法である。

また、この発明の他のカメラ装置によると、レンズ系の光軸上の位置よりもその周囲のピント調整スポットでピントが合うように、前記撮像素子に対して前記レンズ系が配設されているため、撮像画像の周縁部を用いて車両周辺の監視を行うのに適した撮像画像を、比較的容易なピント調整により得ることができる。

また、この場合には、前記ピント調整スポットは、撮像対象となる車両周辺景色を撮像する範囲内に設定されていると、車両周辺の監視を行うのにより適した撮像画像を得ることができる。

また、例えば、レンズ系が回転対称レンズの光学系である場合等には、前記ピント調整スポットは、前記撮像面の最大像高の５０％以上の像高の領域に設定し、また、例えば、レンズ系がアナモルフィック光学系である場合等には、前記ピント調整スポットは、前記撮像面の水平方向における最大像高の５０％以上の像高の領域に設定されていると、車両周辺の監視を行うのにより適した撮像画像を得ることができる。

また、この発明のカメラ装置のピント調整方法によると、撮像面を有する撮像素子と、前記撮像面の前方に配設されたレンズ系と、を準備し、前記レンズ系の光軸上の位置よりもその周囲のピント調整スポットでピントが合うように、前記撮像素子の撮像面に対する前記の位置を調整するため、比較的狭い範囲に合わせて行う比較的容易なピント調整により、車両周辺の監視を行うのに適した撮像画像を得ることができる。

以下、この発明の実施形態に係るカメラ装置及びそのピント調整方法について説明する。

まず、このカメラ装置が適用される車両周辺監視装置の全体構成について説明する。図１及び図２は車両に設置された車両周辺監視を示す図である。この車両周辺監視装置は、車両に搭載され、撮像した車両周辺の画像を車室内で表示する装置であり、カメラ装置１と表示装置３と制御装置５とを備えている。なお、説明の便宜上、各図において前後左右上下を示してある。

カメラ装置１は、車両に搭載されて車両周辺を撮像する。ここでは、カメラ装置１は、車両前端部の略中央部に設置され、車両前方側における車両前方正面（車両前方側斜め下方を含む）から左右側方にかけての広い視野範囲Ａを撮像するようになっている。カメラ装置１の車両への取り付けは、例えばブラケットを介してネジ止め等により行われる。

表示装置３は、液晶表示装置等により構成され、車室内に設置されている。そして、表示装置３は、制御装置５の制御によりカメラ装置１によって撮像された画像を表示する。

制御装置５は、画像表示制御部及び画像処理部としての機能を有している。画像表示制御部は、運転者等による操作入力及び各種入力信号が示す車両状況等に基づいて、カメラ装置１の撮像画像を表示装置３に表示させる表示タイミングの制御や撮像画像に対して行う画像処理内容の決定等を行う。画像処理部は、カメラ装置１によって撮像された画像に対して当該決定内容に応じた画像処理を施して、表示装置３に表示させる。画像処理部でなされる処理の内容は、拡大、縮小、移動、回転、合成及び変形（補正処理等）等、視認に適した表示とするためになされる種々の処理を含む。

そして、運転者は、カメラ装置１によって撮像されて表示装置３に表示された車両周辺景色を視認しつつ、適切な操作を行うことができる。

カメラ装置１についてより詳細に説明する。図３はカメラ装置を示す説明図である。このカメラ装置１は、レンズ系１１と撮像素子１３とを備えており、これらレンズ系１１及び撮像素子１３は、ケース１０内に収容されている。

撮像素子１３は、撮像面１３ａに結像する像を電気信号に変換して画像信号として出力する手段であり、例えば、ＣＣＤによって構成されている。この撮像素子１３は基板１４に実装固定されている。

レンズ系１１は、所定の視野範囲からの光線を前記撮像素子１３上に結像させる光学的要素である。レンズ系１１は、単数又は複数のレンズの組合わせにより、所望の視野範囲を撮像面１３ａに結像させるべく所望の光学的特性を有するように設計された固定焦点レンズである（つまり、固定焦点レンズである）。ここでは、レンズ系１１は、車両前方の左右両側方を含む視野範囲からの光を撮像面１３ａに結像させるように、魚眼レンズや広角レンズ等、広角なレンズ特性を有するように設計されている。なお、レンズ系１１は、例えば、シリンドリカルレンズを含むレンズ系とすること等によって、アナモルフィック系の特性を有していてもよい。このレンズ系１１は、略筒状のレンズホルダ１２内に収容されることで所定の姿勢及び配列形態で保持されている。

これらの撮像素子１３及びレンズ系１１は、撮像面１３ａの前方にレンズ系１１を配設した位置関係で、ケース１０内に固定されている。撮像素子１３及びレンズ系１１の固定は、例えば、上記基板１４やレンズホルダ１２等を介して行われる。また、この状態で、撮像素子１３の撮像面１３ａに対するレンズ系１１のピント調整状態が一定状態となるように、撮像素子１３とレンズ系１１との相対的な位置関係が一定に保たれている。好ましくは、レンズホルダ１２に対して基板１４が固定されることで、撮像素子１３とレンズ系１１との相対的な位置関係が一定に保たれる。なお、レンズホルダ１２自体が、レンズ系１１をその光軸Ｏに沿って移動可能かつ固定可能に保持しており、レンズホルダ１２内でレンズ系１１を移動させることでピント調整がなされる構成であってもよい。

図４はカメラ装置による撮像画像例を示す図である。同図に示すように、このカメラ装置１を図１及び図２に示すようにして車両に設置すると、車両の前方左右両側方範囲を含む視野範囲を撮像した撮像画像が得られる。

図５は水平方向断面におけるレンズ系と撮像面との位置関係を示す図である。なお、説明の便宜上レンズ系１１を一枚のレンズとして模式的に示している。なお、レンズ系１１の光軸Ｏは撮像面１３ａの水平方向略中央部を通るように設定されている。

同図に示すように、レンズ系１１による像面Ｃは湾曲しており、撮像面１３ａの全体に亘ってピントが一致するようにピント調整することはできない。そこで、本カメラ装置１では、撮像面１３ａにおけるレンズ系１１の光軸Ｏ上の位置よりも、その周囲のピント調整スポットＢでピントが合うように、撮像素子１３に対してレンズ系１１を配設している。このピント調整スポットＢは、撮像面１３ａ全体よりも限定された領域である。

このように構成されたカメラ装置によると、図３に示す撮像画像において、光軸Ｏ上に対応する略中央位置ではピントずれにより多少不鮮明な像となり得るものの、監視上重要視される車両の前方左右両側方を写し出す左右領域では比較的鮮明な像となる。このため、車両の前方左右両側方から近づく車両等を鮮明に映し出すことができ、撮像画像の周縁部を用いて車両の前方左右両側方の監視を行うのに適した撮像画像を得ることができる。しかも、上記ピント調整は、上記第２の従来技術のように、撮像素子の撮像面全体でピントのずれが所定の範囲内になるようにバランスをとってピント調整を行う必要が無く、比較的限定されたピント調整スポットでピントが合うようにピント調整を行えばよい。このため、比較的容易にピント調整することができる。

なお、上記ピント調整スポットＢは、撮像面１３ａのうち車両の前方左右両側方を撮像する範囲内、即ち、カメラ装置１を車両に取付けた状態において車両の左右両側方が映り込む範囲内に設定するとよい。

このような設定は、例えば、レンズ系１１がアナモルフィック系の特性を有し、水平方向と鉛直方向とで像面の湾曲度合がずれているような場合に特に有効である。このような場合に、光軸Ｏ上に対応する位置の上下の位置でピントが合うように調整すると、車両の左右両側方の領域で多少不鮮明な像となり得る恐れがある。そこで、撮像面１３ａのうち車両の前方左右両側方を撮像する範囲内に設定されたピント調整スポットＢでピントが合うようにピント調整することで、車両の左右両側方の領域について比較的鮮明な像を得ることができる。

また、例えば、レンズ系１１が回転対称レンズ系である場合等には、ピント調整スポットは、撮像面１３ａの最大像高の５０％以上の像高の領域に設定されている、カメラ装置。

さらに、例えば、レンズ系１１がアナモルフィック光学系である場合等には、図６に示すように、ピント調整スポットＢは、撮像面１３ａの水平方向における最大像高Ｈの５０％（２分の１）以上の像高の領域に設定するとよい。このような領域は、撮像面１３ａにおける光軸Ｏの位置と撮像面１３ａの側方縁部との中点よりも外側の領域でもある。

この場合、車両の前方右方向及び左方向の景色が映り込むそれぞれの範囲において、各範囲の水平方向略中央部でピントが合うことになる。このため、左右の各範囲の略中央部でピントがあった比較的鮮明な画像を得ることができ、車両の左右両側方の監視により適した撮像画像を得ることができる。

なお、本カメラ装置に係る構成は、上記のように車両の前方左右両側方を撮像する装置の他、車両のフロントやバック、バンパー、サイドなど車両の周辺景色を撮像する種々のカメラ装置に適用し得る。特に、撮像対象となる車両周辺景色が、車両の一側方における前後方向の景色や、車両の後方左右両側方の景色である場合等、光軸から外れた以外の領域が主な撮像対象とされているカメラ装置に適用するのに好適である。

車両周辺監視装置を車両へ設置した形態を示す平面視説明図である。 車両周辺監視装置を車両へ設置した形態を示す側面視説明図である。 カメラ装置を示す説明図である。 カメラ装置による撮像画像例を示す図である。 水平方向断面におけるレンズ系と撮像面との位置関係を示す図である。 ピント調整スポットの設定位置の例を示す図である。

符号の説明

１ カメラ装置
１１ レンズ系
１３ 撮像素子
１３ａ 撮像面
Ｂ ピント調整スポット
Ｃ 像面
Ｏ 光軸

Claims (6)

1. 車両周辺の景色を撮像するカメラ装置であって、
   撮像面を有する撮像素子と、
   前記撮像面の前方に配設されたレンズ系と、
   を備え、
   前記レンズ系の光軸上の位置よりもその周囲のピント調整スポットでピントが合うように、前記撮像素子に対して前記レンズ系が配設された、カメラ装置。
2. 請求項１記載のカメラ装置であって、
   前記ピント調整スポットは、撮像対象となる車両周辺景色を撮像する範囲内に設定されている、カメラ装置。
3. 請求項１又は請求項２記載のカメラ装置であって、
   前記ピント調整スポットは、前記撮像面の最大像高の５０％以上の像高の領域に設定されている、カメラ装置。
4. 請求項１又は請求項２記載のカメラ装置であって、
   前記ピント調整スポットは、前記撮像面の水平方向における最大像高の５０％以上の像高の領域に設定されている、カメラ装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のカメラ装置であって、
   前記レンズ系は、固定焦点レンズである、カメラ装置。
6. 車両周辺の景色を撮像するカメラ装置のピント調整方法であって、
   撮像面を有する撮像素子と、前記撮像面の前方に配設されたレンズ系と、を準備し、
   前記レンズ系の光軸上の位置よりもその周囲のピント調整スポットでピントが合うように、前記撮像素子の撮像面に対する前記の位置を調整する、カメラ装置のピント調整方法。

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