JP2007065409A - 車両搭載用の撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 肉眼で認識される感覚に近い鮮明な像を取得でき、簡単な構造の撮像装置を提供する。
【解決手段】 車両周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群１１と、光学レンズ群１１で取得した対象像を結像させる撮像素子１４とを備えた車両搭載用の撮像装置１０であって、対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定し、結像領域を基準線に沿って車両からの遠方位置と近傍位置とに分け、光学レンズ群１１が、遠方位置にある対象物Ａの像を、近傍位置にある対象物Ｂの像よりも基準線に沿った方向に拡大するシリンダレンズ１３を備えると共に、遠方位置にある対象物Ａの像を、近傍位置にある対象物Ｂの像よりも基準線に沿った方向に対して垂直方向に拡大するよう、光学レンズ群１１と撮像素子１４とをアオリ姿勢に配置してある。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群と、当該光学レンズ群で取得した対象像を結像させる撮像素子とを備えた車両搭載用の撮像装置に関する。

従来、車両の周辺状況を認識するために車両周辺の対象物を撮像し、このとき取得された対象物に基づきデジタル画像を生成する装置が知られている。
撮像には光学レンズや撮像素子等を備えた撮像装置が用いられる。通常、できるだけ多くの周辺状況の情報を得るために、光学レンズとして画角が１２０〜１５０度程度の広角レンズを使用する。

特許文献１には、撮像装置によって取得されたオリジナル画像を所定の規則に従ってコンピュータにより変換し、変換画像を作成する車両周辺表示装置が記載してある。

詳述すると、特許文献１には、広角レンズを用いて取得されたオリジナル画像を、肉眼で認識される感覚にできるだけ近付けるための画像補正技術が開示してある。
広角レンズには特有のパースペクティブ効果がある。即ち、車両の近傍位置にある対象物の像は大きく、車両の遠方位置にある対象物の像は小さく撮像され、遠近感が誇張される。そのため、搭乗者がモニタに表示されたこのような画像を見た場合、周辺状況を肉眼で直接見た場合と比べて印象が大きく異なったものとなる。

当該特許文献１では、撮像に使用される広角レンズの特性が予め判明していることを利用し、オリジナル画像における歪曲した線を構成する複数の点における座標データを、当該レンズ特性に基づいた規則に従い、直線となるように変換することで歪曲補正処理を行う。このとき、各点の距離が拡大するように座標データを変換すると、拡大補正処理を同時に行うことができる。
これにより、車両とその周辺に存在する物体との位置関係を補正することで誇張された遠近感を改善して、肉眼で認識される感覚にできるだけ近付いた変換画像を得ることができ、車両とその周辺に存在する対象物との正確な距離感覚を把握し易くなる。

一方、誇張された遠近感を改善する手法は、上述したようにコンピュータを利用する方法の他に、光学系を利用する方法がある。

例えば光軸の中心から離れるに従い曲率が変化するように設計された非球面レンズが知られている。この非球面レンズでは、同じレンズの異なる領域において異なった焦点距離を持たせることが可能となる。

即ち、非球面レンズにおいて、遠方位置の状況を結像する上側領域を、歪曲補正処理および拡大補正処理に相当する曲率を持たせるように設計し、さらに、近傍位置の状況を結像する下側領域を、歪曲補正処理に相当する曲率を持たせるように設計する。

特開２００２−１２７８５２号公報

広角レンズを介して取得されたオリジナル画像の誇張された遠近感を改善するため、コンピュータにより種々の変換処理を行う場合、車両の近傍の画像では主に歪曲補正処理が行われる。このとき、変換画像における当該近傍位置に存在する物体の大きさは殆ど変化しない。一方、車両の遠方の画像では歪曲補正処理および拡大補正処理が行われるため、変換画像における当該遠方位置に存在する物体は大きく引き伸ばされる。

広角レンズを用いて取得されたオリジナル画像では、車両の遠方位置の対象物は小さく撮像されるため、当該遠方位置の対象物の１画素あたりの情報量は少ない。このように情報量の少ない当該遠方位置の対象物に拡大補正処理を実行すると、変換画像における当該遠方位置の対象物の輪郭自体は大きくなるが、解像度は改善されないためにぼやけた不鮮明な変換画像となる。

一方、非球面レンズを用いて誇張された遠近感を改善する場合、当該非球面レンズはレンズの一部で特殊な曲率を有するために製造が難しく、生産コストが嵩む。また、あえて特殊なレンズとするからには収差補正が必要となり、収差補正用の別のレンズを準備しなければならない。さらに、特定の車両用に設計された非球面レンズは、当該車両と同様の車高や車巾を有する特定の車種にしか利用できないため、汎用性に欠けることとなる。

従って、本発明の目的は、肉眼で認識される感覚に近い鮮明な像を取得でき、簡単な構造の撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る車両搭載用の撮像装置は、車両周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群と、当該光学レンズ群で取得した対象像を結像させる撮像素子とを備えた車両搭載用の撮像装置であって、その第一特徴構成は、前記対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定し、前記結像領域を前記基準線に沿って前記車両からの遠方位置と近傍位置とに分け、前記光学レンズ群が、前記遠方位置にある対象物の像を、前記近傍位置にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に拡大するシリンダレンズを備えると共に、前記遠方位置にある対象物の像を、前記近傍位置にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に対して垂直方向に拡大するよう、前記光学レンズ群と前記撮像素子とをアオリ姿勢に配置した点にある。

車両周辺の状況を撮影する撮像装置は、車両に設置される水平位置・高さ位置・光軸の設定角度等がある程度決まっている。そのため、ピントを合せたい範囲等、取得したい対象物の撮像条件は状況にかかわらず略一定である。
本発明の撮像装置は、車両に搭載されることに鑑み、撮像装置の車両への設置条件がある程度決まっている状況で、取得される画質を改善できるように、光学レンズ群および撮像素子の設計・配置を決定する。
そして、対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定したとき、結像領域を基準線に沿って車両からの遠方位置と近傍位置とに分け、特に、遠方位置にある対象物の像を、近傍位置にある対象物の像と同等の解像度で表示できる構成とする。さらに、距離感を正確に把握するべく遠近感を誇張しない画像を表示するため、主に遠方位置にある対象物の像を光学的に拡大できる構成とする。

本発明では、遠方位置にある対象物の像の拡大を「基準線に沿った方向」と「基準線に沿った方向に対して垂直方向」とに分けて考え、光学レンズ群がシリンダレンズを備えることにより基準線に沿った方向の拡大を行い、光学レンズ群と撮像素子とをアオリ姿勢に配置することにより基準線に沿った方向に対して垂直方向の拡大を行う。

シリンダレンズは、一般的には円柱の一部の曲面とそれに対向する平面とを有し、ある一定方向の光の屈折を矯正することができるレンズである。即ち、シリンダレンズを備えた光学レンズ群を一枚のレンズと見なした場合、その光学レンズ群において、焦点距離が異なる領域を生じさせることができる。そして、シリンダレンズにおいて入射光の屈折率が変化する方向を基準線に沿った方向に設定すると、主にこの基準線に沿った方向の光の屈折を矯正することができる。

本発明の撮像装置では、遠方位置にある対象物の像は、光学レンズ群において屈折率が低く、焦点距離が長い領域を透過して撮像素子に結像する。一方、近傍位置にある対象物の像は、光学レンズ群において屈折率が高く、焦点距離が短い領域を透過して撮像素子に結像する。

つまり、本構成の光学レンズ群によれば、シリンダレンズを用いない場合に比べて、近傍位置にある対象物の像は主に基準線に沿った方向に収束し、遠方位置にある対象物の像は、シリンダレンズを用いない場合に比べて基準線に沿った方向にそれ程変化することなく撮像素子に結像する。従って、近傍位置にある対象物の像は広い画角を維持したまま、遠方位置にある対象物の像を、近傍位置にある対象物の像に対して相対的に基準線に沿った方向に拡大することができる。

ここで、光学レンズ群において焦点距離が異なる領域が生じていることから、近傍位置にある対象物の像と遠方位置にある対象物の像とを、拡大率を変化させつつ平面な撮像素子にピントの合った状態で結像させる。

また、これら対象物が存在する路面・撮像素子の面・光学レンズ群の面において、シャインプルフの法則を満たすように構成することが重要である。
意図的にレンズと撮像素子の位置関係を崩すことをアオリと称する。本構成では、シャインプルフの法則を満たした状態で、光学レンズ群の光軸に対して撮像素子をアオリ姿勢に配置することで、鮮明な画像を得ることができると共に、遠方位置にある対象物の像を「基準線に沿った方向に対して垂直方向」に拡大する。

一般に、撮像素子を光学レンズ群に対してアオリ姿勢とすることで、撮像素子の上部から光学レンズ群の中心までの距離と、撮像素子の下部から光学レンズ群の中心までの距離とは異なることとなる。この場合、レンズから焦点面までの距離が長いほど結像は大きくなる。
従って、遠方位置にある対象物の像を拡大するように、撮像素子を光学レンズ群に対して上下方向にアオリ姿勢を持たせると、遠方位置にある対象物の像を、近傍位置にある対象物の像よりも主に基準線に沿った方向に対して垂直方向に拡大できる。

従って、本構成の撮像装置であれば、取得された画像において、近傍位置にある対象物の像は、取得された当初の広い画角の画像をほぼ維持した状態で表示されるのに対して、遠方位置にある対象物の像は、あたかも狭い画角のレンズで取得された画像のように拡大して表示される。
このように、本構成の撮像装置で取得した画像は、周辺の状況を肉眼で認識したときの感覚と近いものとなる。しかも、遠方位置の状況を拡大しつつ撮像装置で撮像するから、鮮明な画像を得ることができる。さらに、シリンダレンズを光学レンズ群に追加し、光学レンズ群と撮像素子とをアオリ姿勢とするのみであるため、撮像装置の構造を簡単にすることができる。

上記目的を達成するための本発明に係る車両搭載用の撮像装置は、車両周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群と、当該光学レンズ群で取得した対象像を結像させる撮像素子とを備えた車両搭載用の撮像装置であって、その第二特徴構成は、前記対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定し、前記結像領域を前記基準線に沿って一方側と他方側とに分け、前記光学レンズ群が、前記一方側にある対象物の像を、前記他方側にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に拡大するシリンダレンズを備えると共に、前記一方側にある対象物の像を、前記他方側にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に対して垂直方向に拡大するよう、前記光学レンズ群と前記撮像素子とをアオリ姿勢に配置した点にある。

本発明の撮像装置は、上記第一特徴構成と同様に車両に搭載されることに鑑み、撮像装置の車両への設置条件がある程度決まっている状況で、取得される画質を改善できるように、光学レンズ群および撮像素子の設計・配置を決定する。
本構成では、画像の改善を車両からの遠方位置と近傍位置との対比に基づくものに限定することなく、対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定したとき、結像領域の一方側にある対象物の像を、結像領域の他方側にある対象物の像と同等の解像度で表示できるように構成する。

本構成においても、前記一方側にある対象物の像を「基準線に沿った方向」と「基準線に沿った方向に対して垂直方向」とに拡大する。

従って、本構成の撮像装置であれば、取得された画像において、前記他方側にある対象物の像は、取得された当初の広い画角の画像をほぼ維持した状態で表示されるのに対して、前記一方側にある対象物の像は、あたかも狭い画角のレンズで取得された画像のように拡大して表示される。

このように、本構成の撮像装置で取得した画像は、特定領域の像を拡大したものとなる。このため、当該撮像装置は、上述した第一特徴構成のように、車両周辺の遠近の情報を把握するために用いるのに限らず、特に注視したい領域を拡大するように光学レンズ群の向きを設定して使用することができる。

本発明に係る車両搭載用の撮像装置の第三特徴構成は、前記光学レンズ群が、前記シリンダレンズと他のレンズとを備えており、前記シリンダレンズ、および、前記他のレンズ、前記撮像素子の相対位置を調節可能な位置調節手段を備えた点にある。

本発明の撮像装置は車両に設置されるものであるが、車種が変わると、車両に設置される水平位置・高さ位置・光軸の設定角度等を微調整する必要がある。
本構成では、シリンダレンズ・他のレンズ・撮像素子の相対位置を位置調節手段により調節可能とすることで、ある車種用に設計された撮像装置の光学的な設計を容易に変更して、他の車種用の撮像手段とすることができる。
従って、本構成であれば、多くの車種に適用できる撮像手段となるため、汎用性が向上する。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示したように、撮像装置１０は、例えば車両３０の後方位置に取付けられ、車両後方の対象物を撮像するために利用される。例えば、車両が後進する際に、車庫と車両３０との距離・障害物の有無・白線の有無等を搭乗者に認識させるために、撮像装置１０により取得された車両の後方の画像を、車内のフロントパネルに設置されたモニタ等の画像表示手段２０に表示する。
撮像装置１０の取付け位置は、車両のリアに限られるものではなく、フロントやサイドミラー等に取付けることが可能である。
路面状態や、車両の端部から対象物までの距離を認識したい場合が多いため、撮像装置１０の光軸が俯角の状態となるように撮像装置１０を配設する。この俯角は調節可能に構成できる。
そして、撮像装置１０と画像表示手段２０とにより車両周辺表示装置Ｘが構成される。

（撮像装置）
図２および図４に示したように、本発明の撮像装置１０は、車両３０の周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群１１と、当該光学レンズ群１１で取得した対象像を結像させる撮像素子１４とを備える。
このとき、対象像が結像する結像領域の一例である撮像素子１４の中心を通る垂線である基準線を設定し、結像領域を、基準線に沿って車両３０からの遠方位置と近傍位置とに分ける。即ち、遠方位置にある物体は対象物Ａ、近傍位置にある物体は対象物Ｂとなる。

光学レンズ群
光学レンズ群１１は、シリンダレンズ１３と、他のレンズとして広角レンズ１２とを有する。シリンダレンズ１３と他のレンズとは、筒状部材（図外）等により保持する。このとき、それぞれのレンズはスペーサ等を用いて所定の相対姿勢となるように配置する。この相対姿勢を調節することで、光学レンズ群１１を透過した対象物の像が撮像素子１４に結像する大きさを制御できる。
尚、光学レンズ群１１を構成するレンズ枚数等は、後述する本発明の効果を奏するものであれば、限定されるものではない。

広角レンズ１２は、できるだけ多くの周辺状況の情報を得るために、例えば画角が１２０〜１５０度程度のレンズを使用する。しかし、これに限られるものではなくさらに画角の広いレンズや標準系のレンズであってもよい。
鮮明な画像を得るために、光学レンズ群１１のピントが合う合焦面を路面Ｒに設定する。そのため、シャインプルフの法則を利用し、被写体となる対象物Ａ〜Ｃが存在する路面Ｒ・撮像素子１４の面を含む平面・光学レンズ群１１の中心を通って光軸に垂直な面が一直線Ｏで交わるとき、路面Ｒの全体に合焦させることができる。

シリンダレンズ１３は、少なくとも一つの外面が円柱の一部の曲面を有するレンズである。一般的なシリンダレンズは所謂「かまぼこ型」のレンズとして公知であり、円柱曲面と平面とを有するレンズである。本実施形態では、この「かまぼこ型」のレンズを半分に切断した「楔型」形状のシリンダレンズ１３を例示する。即ち、図３に示したように、本実施形態のシリンダレンズ１３は、円柱曲面１３ａと平面１３ｂとを有するレンズであり、一方の端部が鋭角部１３ｃ、他方の端部が幅の広い幅広部１３ｄとなっている。シリンダレンズ１３の中間部１３ｅから鋭角部１３ｃにいくに従いレンズ厚さは薄くなる。一方、幅広部１３ｄから中間部１３ｅまでは、レンズ厚さはあまり変化しない状態で漸減する。そのため、シリンダレンズ１３は、一枚のレンズにおいて屈折率が異なるレンズ特性を有する。特に、レンズ厚さの薄い中間部１３ｅから鋭角部１３ｃまでは屈折率が大きい部分である。
尚、実際に撮像装置１０に組み付けるには、角部をカットして略円形状に加工したものを用いる。

このシリンダレンズ１３を用いることで、ある一定方向の光の屈折を矯正することができる。
本実施形態では、シリンダレンズ１３の鋭角部１３ｃを下方に向けて配設する。従って、シリンダレンズ１３の屈折率が変化する方向は、基準線に沿った方向である垂直方向となるため、シリンダレンズ１３により主に垂直方向の光の屈折を矯正することができる。

上述したレンズ配置および形態により、シリンダレンズ１３は、車両３０から遠方位置にある対象物の像を、車両３０の近傍位置にある対象物の像よりも垂直方向に拡大するレンズ特性を有する。

シリンダレンズ１３を備えた光学レンズ群１１を一枚のレンズと見なした場合、シリンダレンズ１３の部位により屈折率が異なることから、その光学レンズ群１１において焦点距離が異なる領域を生じさせることができる。

従って、図４に示したように、光学レンズ群１１において、シリンダレンズ１３の屈折率が低い領域（幅広部１３ｄ〜中間部１３ｅ）を透過した対象物Ａの像を、焦点距離を長くした状態で撮像素子１４に像Ａ’として結像させることができる。一方、光学レンズ群１１において、シリンダレンズ１３の屈折率が高い領域（鋭角部分１３ｃ〜中間部１３ｅ）を透過した対象物Ｂの像を、焦点距離を短くした状態で撮像素子１４に像Ｂ’として結像させることができる。
このため、撮像素子１４は、後述するように像Ａ’と像Ｂ’とが共にピントが合うように傾けた姿勢で配置する。

上述したように、対象物Ａを遠方位置の物体とし、対象物Ｂを近傍位置の物体とすると、光学レンズ群１１により、近傍位置にある対象物Ｂの像に対して遠方位置にある対象物Ａの像が主に垂直方向の拡大率が増した状態で撮像素子１４に結像する。このとき、近傍位置にある対象物Ｂの像における水平方向の成分には殆ど影響を与えないため、近傍位置にある対象物Ｂの像は広い画角を維持する。

取得された画像は、このように垂直方向の拡大率が変化するものであるが、撮像素子１４に対する光学レンズ群１１の位置を適宜調節することで、従来の撮像素子１４の全面に結像させることができる。

尚、光学レンズ群１１が上述したレンズ特性を有するものであれば、当該シリンダレンズの広角レンズ１２に対する位置、および、当該シリンダレンズ１３の配設方向は限定されるものではない。

撮像素子
撮像素子１４は、ＣＣＤ・ＣＭＯＳ等、対象物の像を受光して撮像信号を生成する態様であれば何れの構成であってもよい。本実施形態では、縦横比が３：４の１/４インチＣＣＤを適用した場合を例示する。本発明で使用される画像素子１４は、例えば、通常使用される画像素子と同じ大きさのものであり、撮像装置１０に汎用性を持たせることができる。

上述したように、シリンダレンズ１３を備えたことで光学レンズ群１１において焦点距離が異なる領域が生じている。よって、例えば図４に示す如く、光学レンズ群１１から等距離にある対象であって、撮像視野の上方にある対象物Ａと撮像視野の下方にある対象物Ｂとを平面状の撮像素子１４に結像させるためには、図４に示す如く撮像素子１４を傾ける必要がある。

次にこのような光学レンズ群１１および撮像素子１４を用いて、遠方の路面上の対象物と近傍の路面上の対象物とを同時に鮮明に撮像する工夫が必要である。

通常の撮像装置では、レンズの光軸に対して撮像素子を垂直になるように配置してある。本発明の構成では、図４の状態から更に撮像素子１４を傾けるアオリ操作を行うことで、遠方から近傍までの路面を鮮明に撮像することができる。そのためには、撮像素子１４の姿勢を常にシャインプルフの法則を満たした状態で変更する。
シャインプルフの法則を満たした状態で、光学レンズ群１１と撮像素子１４とを配置するには、任意の相対位置関係を設定することができる。この点、本発明では、遠方の撮像対象の基準線に沿った方向に対して垂直方向である水平方向の寸法をやや拡大する必要がある。この設定手法は以下のとおりである。

アオリ姿勢を変化させることで、撮像素子１４の上部から光学レンズ群１１の中心Ｐまでの距離と、撮像素子１４の下部から光学レンズ群１１の中心Ｐまでの距離とを異ならせることができる。通常、レンズから焦点面までの距離が長いほど結像は大きくなる。

アオリ姿勢の変更は、光学レンズ群１１と撮像素子１４との上下方向に相対角度を変更する方法（ティルト：図４矢印ａ１）と、光学レンズ群１１と撮像素子１４とを上下方向に相対移動させる方法（スライド：図４矢印ａ２）とがある。ティルト操作は、撮像素子１４の水平軸を中心として撮像素子１４の角度を上下方向に変更する操作であり、スライド操作は、撮像素子１４の光学レンズ群１１に対する角度は変更せずに撮像素子１４をその面方向に沿って上下方向に移動させる操作である。

このように、光学レンズ群１１・撮像素子１４の相対位置を調節するため、撮像装置１０には位置調節手段（図外）を備えておく。これにより、ある車種用に設計された撮像装置１０の光学的な設計を容易に変更でき、他の車種用の撮像装置とすることができる。
光学レンズ群１１は、広角レンズ１２とシリンダレンズ１３とを一体的に位置調節してもよいし、それぞれのレンズを別個に位置調節してもよい。
位置調節手段としては、例えば、撮像素子１４等をスライド移動させるスライド機構、或いは、撮像素子１４等の角度を変更する角度可変機構などを適用する。

（画像表示手段）
画像表示手段２０は、撮像素子１４で生成した撮像信号を受信し、この撮像信号に基づき画像の表示を行える態様であれば何れの構成であってもよい。

本実施形態の車両周辺表示装置Ｘにおいては、撮像装置１０で取得した像は、コンピュータによって歪曲補正処理・拡大補正処理等の画像変換を実行しない。そのため、撮像素子１４が受光した像を基に生成した撮像信号は、基本的にそのまま表示信号として画像表示手段２０に表示される。この場合、コンピュータによる処理時間を要しないため、迅速な応答性能を有する車両周辺表示装置Ｘとなる。
ただし、光学レンズ群１１を構成するレンズ枚数によっては、撮像素子１４には被写体の倒立像が受光されるため、当該倒立像が正立像になるように変換して画像表示手段２０に表示するように構成することがある。

本発明の撮像装置１０において、光学レンズ群１１にシリンダレンズ１３を備えたとき、さらに、撮像素子１４をアオリ姿勢としたときに得られる画像がどのように変化するかを説明する。

〔比較例〕
まず、比較例として、従来の撮像装置、即ち、広角レンズ１２と撮像素子（ＣＣＤ）で構成される撮像装置１０を使用した場合について説明する。

図５（ａ）に示したように、撮像される路面Ｒには、撮像装置１０からみて遠方位置にある対象物Ａ（端点がＡ１〜Ａ２）、近傍位置にある対象物Ｂ（端点がＢ１〜Ｂ２）、および、対象物Ａ〜Ｂの中間位置にある対象物Ｃ（端点がＣ１〜Ｃ２）がある。
広角レンズ１２の光軸は俯角に設定され、路面Ｒの対象物Ａ〜Ｃの全てにピントが合うようにシャインプルフの法則を満たすべく、広角レンズ１２・撮像素子１４の配置を決定する。

即ち、広角レンズ１２で取得された画像（図５（ｂ））は、広角レンズ特有のパースペクティブ効果によって遠近感が誇張された画像となり、近傍位置にある対象物Ｂの像は大きく、遠方位置にある対象物Ａの像は小さく表示される。画像表示手段２０の下側に表示される近傍位置にある対象物Ｂやリアバンパ３１は、歪曲して表示される。

〔シリンダレンズを備えた光学レンズ群を適用〕
上記撮像装置１０において、広角レンズ１２およびシリンダレンズ１３を備えた光学レンズ群１１を適用した場合について説明する。当該シリンダレンズ１３は、主に垂直方向の光の屈折を矯正することができるように構成する。

シリンダレンズ１３を備えた光学レンズ群１１を一枚のレンズと見なした場合、その光学レンズ群１１において、焦点距離が異なる領域が生じる。即ち、撮像視野の上方にある対象物Ａは、光学レンズ群１１における焦点距離が長い領域を透過して像Ａ’として撮像素子１４に結像される。一方、撮像視野の下方にある対象物Ｂは、光学レンズ群１１における焦点距離が短い領域を透過して像Ｂ’として撮像素子１４に結像される。

そして、路面Ｒ上の対象物Ａ・Ｂ・Ｃが結像Ａ’・Ｂ’・Ｃ’として撮像素子１４の面でピントが合うように、光学レンズ群１１・路面Ｒ・撮像素子１４においてシャインプルフの法則を満たすべく、光学レンズ群１１に対して、撮像素子１４を上下方向に相対角度を変更するアオリ姿勢に配置する（図６（ａ））。

シリンダレンズ１３が遠方位置にある対象物Ａの像を近傍位置にある対象物Ｂの像よりも垂直方向に拡大するレンズ特性を有することから、シリンダレンズ１３を備えた光学レンズ群１１を適用して鮮明な画像を得た場合、遠方位置にある対象物Ａの周辺は、垂直方向に拡大される（図６（ｂ））。
即ち、遠方位置にある対象物Ａおよび対象物Ｃにおいて、主に端点Ａ１〜Ｃ１の距離が広がる。一方、近傍位置にある対象物Ｂの付近では、シリンダレンズ１３を適用した場合であっても表示画像には、あまり影響はない。

〔水平方向に拡大するため撮像素子をアオリ姿勢にする〕
遠方位置にある対象物の像を水平方向に拡大するため、撮像素子１４を光学レンズ群１１に対して更にアオリ姿勢を持たせる場合について説明する。
レンズから焦点面までの距離が長いほど結像は大きくなることから、遠方位置にある対象物Ａの像を拡大するように、光学レンズ群１１に対して撮像素子１４を上下方向に相対角度を変更するアオリ姿勢に配置する（図７（ａ））。
このとき、像Ａ’・Ｂ’・Ｃ’が撮像素子１４の面でピントが合うように、光学レンズ群１１・路面Ｒ・撮像素子１４においてシャインプルフの法則を満たすべく、撮像素子１４に対して光学レンズ群１１を上下方向に相対角度を変更するアオリ姿勢に配置する。

撮像素子１４を光学レンズ群１１に対して上下方向にアオリ姿勢としていることから、遠方位置にある対象物Ａの周辺は、主に水平方向に拡大される（図７（ｂ））。即ち、対象物Ａにおいて、主に端点Ａ１〜Ａ２の距離が広がる。一方、近傍位置にある対象物Ｂの付近では、表示画像には、あまり影響はない。

以上より、本発明の撮像装置１０により取得される画像は、図１および図７に示したように、近傍位置にある対象物Ｂの像は、広角レンズ１２により取得された広い画角の画像をほぼ維持した状態で表示されるのに対して、遠方位置にある対象物Ａの像は、あたかも狭い画角のレンズで取得された画像のように表示される。

〔別実施形態〕
上述した実施形態では、画像の改善を車両からの遠方位置と近傍位置との対比に基づくものについて説明した。しかし、これに限られるものではなく、本発明の撮像装置１０は、特定領域の像を拡大したい場合にも使用することができる。
例えば、車両の後部直下の路面を拡大したい場合、或いは、車両の後部に接続した牽引車と車両との接続部分を拡大したい場合等において、注視したい特定領域を拡大するように光学レンズ群１１の向きを設定することにより、当該特定領域の詳細な状態を認識することができる。

本発明は、自家用車・トラック等の車両搭載用の撮像装置として利用できる。

本発明の撮像装置を車両に搭載したときの概略図 本発明の撮像装置の概略図 シリンダレンズの概略図 光学レンズ群に入射した像が撮像素子に結像する様子を示した概略図 従来の撮像装置を使用した場合のレンズと撮像素子の配置（ａ）、および、取得される画像（ｂ）の概略図 シリンダレンズを適用した場合のレンズと撮像素子の配置（ａ）、および、取得される画像（ｂ）の概略図 水平方向を拡大するため撮像素子のアオリ姿勢を適用した場合のレンズと撮像素子の配置（ａ）、および、取得される画像（ｂ）の概略図

符号の説明

１０ 撮像装置
１１ 光学レンズ群
１３ シリンダレンズ
１４ 撮像素子
３０ 車両

Claims (3)

1. 車両周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群と、当該光学レンズ群で取得した対象像を結像させる撮像素子とを備えた車両搭載用の撮像装置であって、
   前記対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定し、前記結像領域を前記基準線に沿って前記車両からの遠方位置と近傍位置とに分け、
   前記光学レンズ群が、前記遠方位置にある対象物の像を、前記近傍位置にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に拡大するシリンダレンズを備えると共に、
   前記遠方位置にある対象物の像を、前記近傍位置にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に対して垂直方向に拡大するよう、前記光学レンズ群と前記撮像素子とをアオリ姿勢に配置してある車両搭載用の撮像装置。
2. 車両周辺の状況を撮影すべく、光学レンズ群と、当該光学レンズ群で取得した対象像を結像させる撮像素子とを備えた車両搭載用の撮像装置であって、
   前記対象像が結像する結像領域の中心を通る基準線を設定し、前記結像領域を前記基準線に沿って一方側と他方側とに分け、
   前記光学レンズ群が、前記一方側にある対象物の像を、前記他方側にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に拡大するシリンダレンズを備えると共に、
   前記一方側にある対象物の像を、前記他方側にある対象物の像よりも前記基準線に沿った方向に対して垂直方向に拡大するよう、前記光学レンズ群と前記撮像素子とをアオリ姿勢に配置してある車両搭載用の撮像装置。
3. 前記光学レンズ群が、前記シリンダレンズと他のレンズとを備えており、前記シリンダレンズ、および、前記他のレンズ、前記撮像素子の相対位置を調節可能な位置調節手段を備えている請求項１又は２に記載の車両搭載用の撮像装置。

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