JP2011193485A - 車両に搭載されるカメラ装置及び車両周辺監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向及び垂直方向の視野角を適切に調節しつつ広い視野範囲を撮像することができ、表示画像の視認性の向上が図れる装置を提供する。
【解決手段】光線をレンズ系で撮像素子上に結像させて撮像するカメラ装置であって、レンズ系が、撮像素子上に結像される画像上において、各画像部分に入射する光線の水平方向の画角の変化に対する各画像部分の像高の変化量が、画像の中心部より周辺部の方で大きく、撮像素子上に結像される像を垂直方向に拡大する縦横の歪像比が１．５以上のレンズ系を含むことで結像される画像の上下の周辺部分を除去するように撮像素子上に画像を結像させ、且つレンズ系の前端部の前面部分が露出するように防水ケース内に収納され、レンズ系の水平方向視野角が、１８０°〜２７０°であり、レンズ系の光軸が、撮像素子の中心に対して垂直方向に偏心可能であり、車両の前方を撮像するために車両の前端部の中央部に設置される。
【選択図】図２７

Description

本発明は、カメラ装置及び車両周辺監視装置に関する。

従来より、カメラの前面にミラーやプリズム等を設け、見通しの悪い交差点等で、図３４及び図３５に示すように、車両前方の側方から接近する車両を撮像するものが提案されている（第１の従来技術）。

また、図３６に示すように、広範囲に撮像する方法として、魚眼レンズを用いたものが提案されている。

上述の第１の従来技術では、図３４及び図３５に示すように、視野範囲は一部範囲Ａ１〜Ａ３に限られ、カメラには撮像されない部分Ｂ１，Ｂ２が存在していた。

また、第２の従来技術のような一般の魚眼レンズを使用する場合、図３６の如く、周囲の物体Ｃ１〜Ｃ３が小さく撮像され、視野Ａ１，Ａ２から接近する車両を充分に認識できないおそれがあった。また、この周囲の物体Ｃ１〜Ｃ３の映像を拡大変換しても、画質の劣化した画像となり、視認性の悪化が懸念される。

そこで、本発明の課題は、視野角を適切に調節しつつ広い視野範囲を撮像することができるとともに、表示画像特に側方からの接近車両の視認性の向上が図れるカメラ装置及び車両周辺監視装置を提供することである。

前記課題を解決するための手段は、所定の視野範囲からの光線をレンズ系により撮像素子上に結像させて撮像を行うカメラ装置であって、前記レンズ系は、前記撮像素子上に結像される画像上における水平方向の画角の単位変化量当たりの像高の変化量が、前記画像の中心部より周辺部の方で大きくなるように構成されるとともに、前記撮像素子上に結像される像を垂直方向に拡大する縦横の歪像比が１．５以上のアナモルフィックレンズ系を含むことで結像される画像のうちの上下の周辺部分を除去するように前記撮像素子上に画像を結像させ、且つ該レンズ系の前端部の前面部分が露出するように防水ケース内に収納されており、前記レンズ系の水平方向視野角が１８０°以上かつ２７０°以下であり、前記レンズ系の光軸が、前記撮像素子の中心に対して垂直方向に偏心可能であり、車両の前方を撮像するために該車両の前端部の中央部に設置される。

好ましくは、前記レンズ系は、前記撮像素子上に結像される前記画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の画角θとが、前記レンズ系の水平方向についての焦点距離をｆとして、
Ｙ＜ｆ・θ
の関係を満たすように構成されるのがよい。

また、好ましくは、前記レンズ系は、前記撮像素子上に結像される前記画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の画角θとが、前記レンズ系の水平方向についての焦点距離をｆとして、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすように構成されるのがよい。

また、好ましくは、前記レンズ系は、前記撮像素子上に結像される前記画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の画角θとが、前記レンズ系の水平方向についての焦点距離をｆとし、１＜ｐ＜４のパラメータｐを用いて、
Ｙ＝ｐｆ・ｔａｎ（θ／ｐ）
の関係を満たすように構成されるのがよい。

また、好ましくは、前記パラメータｐの値が２に設定されるのがよい。

さらにまた、前記課題を解決するための手段は、車両周辺監視装置であって、請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項に記載の車両に搭載されるカメラ装置と、車室内に設置され、前記カメラ装置によって撮像された画像を表示する表示装置と、を備える。

さらにまた、前記課題を解決するための手段は、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車両周辺監視装置であって、前記車両に搭載され、所定の視野範囲からの光線をレンズ系により撮像素子上に結像させて撮像を行うカメラ装置と、前記車両内に設置され、前記カメラ装置によって撮像された画像の画像信号が入力される制御装置と、前記車室内に設置される表示装置と、を備え、前記カメラ装置において、前記レンズ系は、前記撮像素子上に結像される画像上における各画像部分の像高とその各画像部分に入射する光線の水平方向の画角との関係において、前記画角の変化に対する前記像高の変化量が、前記画像の中心部より周辺部の方で大きくなるように構成されるとともに、前記撮像素子上に結像される像を垂直方向に拡大する縦横の歪像比が１．５以上のアナモルフィックレンズ系を含むことで結像される画像のうちの上下の周辺部分を除去するように前記撮像素子上に画像を結像させ、且つ該レンズ系の前端部の前面部分が露出するように防水ケース内に収納されており、前記レンズ系の水平方向視野角が、１８０°以上、かつ２７０°以下であり、前記車両の前方を撮像するために、該車両の前端部の中央部に前記カメラ装置が設置され、前記制御装置は、前記カメラ装置によって撮像された撮像画像のうちの一部を拡大し、残余の部分を縮小して、前記撮像画像の全域に係る画像を前記表示装置に表示させる。

請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、視野範囲の周辺部（特に、水平方向の周辺部）の物体の像を撮像素子上に大きく結像させることができ、視野範囲の周辺部の物体像の視認性を向上させることができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、レンズ系の水平方向視野角が１８０°以上、かつ２７０°以下であるため、水平方向に広い視野範囲を撮像することができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項に記載の車両に搭載されるカメラ装置を用いることにより、車両周辺における広い視野範囲の撮像画像を良好な視認性で取得して表示することができ、車両周辺の監視を良好に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両周辺監視装置のブロック図である。 図１の車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置の構成を示す縦断面図である。 図２のカメラ装置の車両への設置形態を示す図である。 図２のカメラ装置の車両への設置形態を示す図である。 図２のカメラ装置に備えられるアナモルフィック系の構成を示す図である。 図５のアナモルフィック系の原理説明図である。 図１の車両周辺監視装置による撮像画像の表示例及び画像処理の処理範囲設定例を示す図である。 図１の車両周辺監視装置による撮像画像の表示例を示す図である。 図１の車両周辺監視装置による撮像画像の画像処理の処理範囲設定例を示す図である。 図１の車両周辺監視装置による撮像画像の表示例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。 図１３の車両周辺監視装置により監視が行われる際の様子を例示的に示す図である。 図１３の車両周辺監視装置により撮像された撮像画像を部分的に示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。 図１７の車両周辺監視装置により監視が行われる際の様子を例示的に示す図である。 図１７の車両周辺監視装置により撮像された撮像画像を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置のレンズ系の平面図である。 図２１のレンズ系の側面図である。 図２１のレンズ系に備えられるアナモルフィック系の構成を示す図である。 図２３のアナモルフィック系の原理説明図である。 本発明の第６の実施の形態に係る車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置のレンズ系の平面図である。 図２５のレンズ系の側面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の第８の実施の形態に係る車両周辺監視装置のカメラ装置での撮像範囲を示す図である。 本発明の第８の実施の形態に係る車両周辺監視装置による第１の表示モードでの撮像画像の表示例を示す図である。 本発明の第８の実施の形態に係る車両周辺監視装置による第２の表示モード及び第３の表示モードでの撮像画像の表示例を示す図である。 本発明の第９の実施の形態に係る車両周辺監視装置の撮像画像の例を示す図である。 本発明の第９の実施の形態に係る車両周辺監視装置の画像処理部で歪曲された画像の例を示す図である。 本発明の第１０の実施の形態に係るレンズ系の特性を示す図である。 第１の従来技術に係るカメラ装置の車両への設置形態を示す図である。 第１の従来技術に係るカメラ装置の車両への設置形態を示す図である。 第２の従来技術に係る車両後方確認装置の撮像画像を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る車両周辺監視装置のブロック図であり、図２は図１の車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置の構成を示す縦断面図である。この車両周辺監視装置は、図１に示すように、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、本実施形態では、１つのカメラ装置１を備える構成としたが、図１の仮想線で示すように、２つ以上のカメラ装置１を備える構成としてもよい。

カメラ装置１は、図２に示すような構成を有し、図３及び図４に示されるように車両前端部の中央部に設置され、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Ａ４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。

このようなカメラ装置１は、図２に示すように、レンズ系１１と、撮像素子１３と、それらを収容する防水ケース１５とを備えている。レンズ系１１は、その前端部を除いてレンズケース１７に収容された状態で防水ケース１５内に収容されており、前端部のレンズ２５ａの前面部分のみが防水ケース１５の前面に露出している。撮像素子１３は、例えばＣＣＤによって構成され、基板１９上に配設された状態で、防水ケース１５内におけるレンズ系１１の後方側に設置されている。カメラ装置１に対する電源、制御信号の供給、及び画像信号の取り出し等は、防水コネクタ２１により接続されたケーブル２３を介して行われる。防水ケース１５による防水は、図示しないＯリング等を用いて行われ、これによってカメラ装置１内の部品が風雨から保護される。

レンズ系１１は、第１ないし第３のレンズ群２５，２７，２９を備えている。このレンズ系１１による水平方向視野角Ｈは、１８０°以上かつ２７０°以下（例えば、１９０°）に設定され、垂直方向視野角Ｖは例えば７１°に設定され、これによって、水平方向視野角Ｈと垂直方向視野角Ｖとの比は、Ｈ／Ｖ＝２．７となっている。このため、垂直方向よりも水平方向に広い視野範囲が要求される車両周辺の画像による監視に適切に対応することができるようになっている。なお、上記の水平方向視野角Ｈ及び垂直方向視野角Ｖは、レンズ系１１によって撮像素子１３の受光面上に結像される画像の視野範囲に対応したものである。

第１のレンズ群（広角レンズ系）２５は、１２０°以上の水平視野角を有するように、２つのレンズ２５ａ，２５ｂを備えて構成され、負の屈折力を有しており、結像系として機能する第３のレンズ群２９の視野範囲を広角に変換する魚眼コンバージョンレンズとしての役割を担っている。この第１のレンズ群２５は、アフォーカル系となるように構成されているため、平行光線が入射するとその像高を変換しつつ平行光線として出射させる。ここでは、像高を縮小するように（画角が大きくなるように）、第１のレンズ群２５による変換が行われる。

第２のレンズ群（アナモルフィックレンズ系）２７は、第１のレンズ群２５の像側に配置された２つのレンズ（ここでは、シリンドリカルレンズ）２７ａ，２７ｂを備え、垂直方向と水平方向との倍率が異なるアナモルフィック系を構成しており、このレンズ系１１の縦横の視野範囲を調節する役割を担っている。本実施形態では、第２のレンズ群２７は、全体として垂直方向に負の屈折力を有し、水平方向には屈折力を有していない。ここで、この第２のレンズ群２７は、アフォーカル系を構成しており、縦横の歪像比が１．５以上（例えば、２．０）になるように設定されている。

より詳細には、第２のレンズ群２７は、図５に示すように垂直方向に対してガリレイ型の構成を有し、物体側のレンズ２７ａの焦点距離ｆ１がｆ１＝１２．７[mm]、像側のレンズ２７ｂの焦点距離ｆ２がｆ２＝−６．３５[mm]、レンズ２７ａ，２７ｂ間の間隔ｄがｄ＝ｆ１−ｆ２＝１２．７−６．３５＝６．３５（本式においてｆ１，ｆ２は絶対値）に設定され、これによってアフォーカル系の倍率ｒがｒ＝ｆ１／ｆ２＝２．０となっている。さらに説明すれば、図６に示すように、この第２のレンズ群２７に垂直方向に対して入射角α１で光線が入射すると、その光線の入射角α１と出射角α２との関係は、ｒ＝ｔａｎα２／ｔａｎα１＝２．０となる。その結果、撮像素子１３上に結像される像が、第２のレンズ群２７によって垂直方向に２倍に拡大される。

このため、レンズ系の１１の垂直方向視野角Ｖが、この第２のレンズ群２７を用いない場合にはおよそ１４２°になるところ、レンズ群２７の寄与により７１°となっている。

第３のレンズ群（結像レンズ系）２９は、第１及び第２のレンズ群２５，２７の像側に配置された３つのレンズ２９ａ〜２９ｃを備え、第１及び第２のレンズ群２５，２７を介して入射する視野範囲Ａ４からの光線を撮像素子１３の受光面上に結像する。

ここで、本実施形態では、第１のレンズ群２５を第２のレンズ群２７の物体側に配置したが、第２のレンズ群２７を第１のレンズ群２５の物体側に配置してレンズ系１１を構成してもよい。

また、このレンズ系１１では、撮像素子１３上に結像される画像上における各画像部分の像高とその各画像部分に入射する光線の画角（光軸に対する入射角）との関係において、画角の変化に対する像高の変化量が、画像の中心部より周辺部の方で大きくなるように構成されている。より好ましくは、第２のレンズ群２７を取り除いた状態で、レンズ系１１によって撮像素子１３の受光面上に結像される画像の各部の像高Ｙと、その各部に入射する光線の画角θとが、レンズ系１１の焦点距離をｆとし、１＜ｐ＜４のパラメータｐを用いて、
Ｙ＝ｐｆ・ｔａｎ（θ／ｐ）
の関係を満たすように構成される。

具体的には、本実施形態では、上記パラメータｐの値が２に設定されて、立体射影方式が採用されており、上記像高Ｙと、上記画角θとが、
Ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されている。本実施形態では、第２のレンズ群２７が水平方向に対しては屈折力を有していないため、第２のレンズ群２７を挿入した状態においても、レンズ系１１は、水平方向に対しては、上記のＹ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）の関係が保持されている。すなわち、レンズ系１１全体として、撮像素子１３の受光面上に結像される画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の光軸に対する入射角θとが、上記のＹ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）（但し、ｆはレンズ系１１の水平方向についての焦点距離）の関係を満たしている。このため、撮像視野Ａ４における水平方向の周辺部においても、その周辺部の物体の画像を撮像素子１３上に大きく結像させることができるようになっている。

撮像素子１３によって撮像された視野範囲Ａ４の画像の画像信号は、ケーブル２３を介して車両内の所定位置に設置された制御装置５に送られる。

表示装置３は、液晶表示装置等により構成されて車室内に設置され、制御装置５の制御によりカメラ装置１の撮像画像の表示等を行う。

制御装置５は、切換制御部５ａ及び画像処理部５ｂを備えて構成されており、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、カメラ装置１の視野範囲Ａ４内における表示装置に表示させる表示範囲の選択、及び表示装置に表示させる撮像画像に対して行う画像処理の内容の選択等を行う。切換制御部５ａは、この制御装置５の制御内容を統括しており、画像処理部５ｂが行うべき画像処理の内容を決定し、画像処理部５ｂに指示する。画像処理部５ｂは、切換制御部５ａが決定した内容の画像処理をカメラ装置１の撮像画像に施し、表示装置３に表示させる。

切換制御部５ａは、図１に示すように、操作用の指示スイッチ（図示せず）から入力される操作信号と、車速センサ（図示せず）から入力される車速信号、シフトポジションに関するシフトポジション信号、イグニッションスイッチの状態を検知するためのイグニッション信号、車両周辺の障害物の有無等を検知するための障害物検知センサ（図示せず）から与えられる障害物検知信号、方向指示器の動作状態を示す方向指示器信号、及び、ステアリングの回転角度を検出するステアリングセンサ（図示せず）から与えられるステアリング回転角信号のうちの少なくとも１つの信号とに基づいて、表示装置３の表示内容等を制御している。表示装置３に表示される画像としては、カメラ装置１の撮像画像、目的地までの経路案内等を行うナビゲーション装置３１のナビゲーションのための画像（その操作画面の画像も含む）、及びテレビジョンチューナ３３から与えられるテレビジョン画像などがあり、これらの画像のうちのいずれを表示装置３に表示させるかが、切換制御部５ａによって制御される。

切換制御部５ａの指示により画像処理部５ｂによって行われる画像処理では、例えば、カメラ装置１の視野範囲Ａ４のうちの少なくとも１つの部分範囲を切り出して、その部分範囲の撮像画像に対して、拡大、縮小、移動、回転及び変形のうちの少なくとも１つの画像処理を施して表示装置３に表示させるとともに、所定の重畳画像を合成してその画像処理後の撮像画像に重畳して表示装置３に表示させるような処理が行われる。ここで、拡大、縮小処理とは、画像サイズを拡大、縮小して表示装置３に表示させることであり、拡大処理の場合には、これに伴って画素データの補間処理等が行われる。移動処理とは、画像の表示装置３への表示位置を移動させることであり、回転処理とは、画像を表示装置３に表示させる際の回転角度を表示画面上で回転させることである。変形処理とは、撮像によって生じた画像の歪みを補正する補正処理等をいい、補正の対象となる歪みとしては、例えばレンズ系１１の特性によるレンズ歪み等がある。重畳画像としては、例えば、カメラ装置１の視野範囲Ａ４から切り出した画像について、その画像が視野範囲Ａ４内のいずれの範囲に対応するものなのかを示すためのマーク等が考えられる。

カメラ装置１の撮像画像の具体的な表示例としては、例えば、車両前方側における広い範囲の全体的な確認が必要な場合には、図７に示すように、カメラ装置１によって撮像された視野範囲Ａ４の撮像画像Ｉ１が表示装置３に表示される。

また、車両前方側における左右方向の確認が必要な場合には、図７における視野範囲Ａ４内に設定された左右方向に対応する２つの切出範囲（処理範囲）Ｄ１，Ｄ２の画像が切り出されて、その切り出された画像に対して拡大処理及びレンズ歪み除去処理が施され、図８に示されるように、その処理後の左右方向の画像Ｉ２，Ｉ３が表示装置３に表示される。図８の表示例では、左右方向の画像Ｉ２，Ｉ３が、表示装置３の画面に左右に並んで表示されている。画像Ｉ２，Ｉ３間には、画像処理部５ｂによって仕切用の縦線状のマスク画像３５が合成されて所定の表示色（例えば、黒色）で表示されている。さらに、図８に示すように視野範囲Ａ４に含まれるいずれかの部分範囲（例えば、切出範囲Ｄ１，Ｄ２）の画像を切り出して表示する場合、その画像が視野範囲Ａ４内のいずれの部分範囲のものかを識別するための重畳画像（図示せず）が、画像処理部５ｂによって合成されて対応する画像上に重ね合わされて表示されるようになっている。例えば、左右方向の画像Ｉ２，Ｉ３を切り出して表示する場合では、左右方向の画像Ｉ２，Ｉ３であることが識別できるようなマークが重畳画像として重畳表示される。

また、他の表示例として、図９に示すように視野範囲Ａ４の撮像画像Ｉ１に処理範囲Ｄ３〜Ｄ５を設定し、その処理範囲Ｄ３〜Ｄ５ごとに異なる画像処理を行って表示することが考えられる。図９の例では、視野範囲Ａ４が左、中央、右の３つの処理範囲Ｄ３〜Ｄ５に縦に３分割されており、左右の処理範囲Ｄ３，Ｄ５の画像Ｉ１ａ，Ｉ１ｃは水平方向に拡大処理されるとともにレンズ歪み除去のための補正処理が行われ、中央の処理範囲Ｄ４の画像Ｉ１ｂは水平方向に縮小処理されるようになっており、これによって左右の処理範囲Ｄ３，Ｄ５の画像Ｉ１ａ，Ｉ１ｃの視認性が高められる。この処理によって、図１０に示されるような画像Ｉ４が表示装置３に表示されることとなる。図１０に示す画像Ｉ４では、左右の処理範囲Ｄ３，Ｄ５の画像Ｉ１ａ，Ｉ１ｂが水平方向に拡大され、視認性が向上されている。

次に、表示装置３の表示内容の制御動作の具体例について説明する。例えば、車両を発進させるときの動作例では、まずイグニッションスイッチのオンを示すイグニッション信号が切換制御部５ａに入力され、その後、シフトポジションがＤ（ドライブ）レンジに変更されると、Ｄレンジへの変更を示すシフトポジション信号が切換制御部５ａに入力される。このイグニッション信号及びシフトポジション信号の入力に応じて、制御装置５の制御により、車両前方側における斜め下方の死角領域の確認ができるように、図１０に示す画像Ｉ４の表示形態で視野範囲Ａ４の撮像画像Ｉ１が表示装置３に表示される。そして、車両が発進し、車速が所定の第１速度（例えば、１０km／h）に到達したことが車速信号に基づいて検知されると、制御装置５の制御により、表示装置３の表示内容が撮像画像Ｉ１からナビゲーション装置３１のナビゲーション画像に切り換えられる。走行中において、車両の一時停止又は車速の所定の第２速度（例えば、１０km／h）以下への低下が車速信号に基づいて検知された場合には、Ｔ字路等で車両前方側における左右方向の死角領域の確認ができるように、制御装置５の制御により左右方向の切出範囲Ｄ１，Ｄ２の画像Ｉ２，１３が図８の表示形態で表示装置３に表示される。

また、ステアリング回転角度信号又は方向指示器信号に基づく制御動作としては、例えば、ステアリング角度信号又は方向指示器信号に基づいて、車両の右左折等を検知して、左右方向の確認のために撮像画像Ｉ１を図１０の表示形態で表示装置３に表示されることが考えられる。障害物検知センサの障害物検知信号に基づく制御動作としては、例えば、車両前端部（例えば、車両前方側の左右の角部）に設けられた障害物検知センサによって車両周辺に障害物が存在することが障害物検知センサによって検知された場合に、車両周辺の確認のために撮像画像Ｉ１を図１０の表示形態で表示装置３に表示されることが考えられる。イルミネーション信号に基づく制御動作としては、夜間等にイルミネーション信号に基づいて表示装置３の表示輝度を下げることなどが考えられる。

以上のように、本実施形態に係るカメラ装置１によれば、レンズ系１１を、水平方向視野角１２０°以上の第１のレンズ群（広角レンズ系）２５と、歪像比が１．５以上の第２のレンズ群（アナモルフィックレンズ系）２７とを組み合わせて構成することにより、水平方向及び垂直方向の視野角を適切に調節しつつ広い視野範囲Ａ４を撮像することができるとともに、その表示画像の視認性の向上も図れる。例えば、第１のレンズ群２５の視野範囲のうちの周辺部（例えば、上方の空が映っている部分）に不要な部分が含まれている場合には、第２のレンズ群２７の歪像比を調節（例えば、画像を垂直方向に拡大させる等）することにより、撮像素子１３上に結像される画像内からその不要な部分（例えば、上下の周辺部分）を除去して撮像を行うことができ、これによって、第１のレンズ群２５の視野範囲内のうちの有効な部分（例えば、道路や、建物が映っている部分）を撮像素子１３上に大きな画像サイズで結像させ、撮像素子１３の画素を有効に利用して画質を向上させることができる。

また、カメラ装置１では、水平方向視野角Ｈが１９０°に設定されているため、水平方向に広い視野範囲Ａ４を撮像することができる。

さらに、カメラ装置１では、第１及び第２のレンズ群２５，２７がアフォーカル系となっているため、第１及び第２のレンズ群２５，２７を既存の結像レンズ系に組み合わせることでレンズ系１１を容易に構成することができる。

また、カメラ装置１では、レンズ系１１が、水平方向に対して、上記のＹ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）の関係を満たすように構成されているため、撮像視野Ａ４における水平方向の周辺部においても、その周辺部の物体の画像を撮像素子１３上に大きく結像させることができ、その結果、視野範囲Ａ４の水平方向周辺部の物体像の視認性を向上させることができる。

さらに、本実施形態に係る車両周辺監視装置では、上述のようなカメラ装置１を用いているため、車両周辺（本実施形態では車両前方側）における広い視野範囲Ａ４の撮像画像を良好な視認性で取得して表示することができ、車両周辺の監視を良好に行うことができる。

また、カメラ装置１の撮像画像Ｉ１を部分的に切り出して図８に示す表示形態で表示したり、部分的に縮小、拡大を行って図１０に示す表示形態で表示するなど、車両の状況に応じて多様な表示を行うことができる。

さらに、カメラ装置１の撮像画像Ｉ１の表示装置３への表示タイミング等の制御を車両の状況に応じて適切に行うことができる。

なお、本実施形態の変形例として、カメラ装置１のレンズ系１１の構成において、第１のレンズ群２５を省略することも可能である。また、上述した実施の形態では、レンズ群２５，２７がアフォーカル系となっていたが、既存レンズとの組合せを考慮しない場合は、レンズ群２５，２７をアフォーカル系とせずに、全体を最適化したレンズ系として設計することも可能である。

＜第２の実施の形態＞
図１１及び図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。本実施形態では、図１１及び図１２に示すように、第１の実施の形態に係るカメラ装置１とほぼ同様な構成のカメラ装置１が、車両後端部の中央部に設置され、車両後方側における後方側正面（車両後方側の斜め下方を含む）から左右方向の広い視野範囲Ａ５を撮像するようになっている。他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様であり、ここでは説明を省略する。

表示装置３の表示内容の切換制御例としては、例えば、シフトポジションがＲ（リバース）になったことがシフトポジション信号によって制御装置５にて検知されると、車両後方側の確認のために、制御装置５の制御により、表示装置３の表示内容がナビゲーション画像やテレビジョン画像等から、カメラ装置１の撮像画像に切り換えられる。このとき、カメラ装置１の撮像画像は、車室内ミラーに写る後方画像に対応させるため、画像処理部５ｂにより左右反転処理されて表示される。

よって、本実施形態においても、視認性の向上を図りつつ車両後方側における広い視野範囲Ａ５を撮像して画像表示することができ、車両後方側の障害物との接触を防止できる等の効果が得られる。

＜第３の実施の形態＞
図１３及び図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。本実施形態では、図１３及び図１４に示すように、第１の実施の形態に係るカメラ装置１とほぼ同様な構成のカメラ装置１が、車両の角部（本実施形態では、車両前端部における左側角部（例えば、バンパの角部））に設置され、その角部周辺の広い視野範囲Ａ６を撮像するようになっている。他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様であり、ここでは説明を省略する。

表示装置３の表示内容の切換制御例としては、例えば、車両前端部における左側角部に設置された障害物検知センサ（図示せず）からの障害物検知信号によりその左側角部周辺における障害物の存在が検知された場合には、その左側角部周辺の確認のために、制御装置５の制御により、表示装置３の表示内容がナビゲーション画像やテレビジョン画像等から、カメラ装置１の撮像画像に切り換えられる。例えば、図１５に示されるように、他の車両の後方又は側方をすり抜ける際に、自車の前方左側角部と他の車両との距離が一定距離以下になると、これが障害物検知センサによって検知されて制御装置５に通知され、表示装置３の表示内容が図１６に示すようなカメラ装置１の撮像画像Ｉ５に切り換えられる。なお、図１６はカメラ装置１の撮像画像Ｉ５を一部分のみを表したものであり、図１６中の符号４１は接近している他の車両の画像であり、符号４１ａはその後部バンパの画像である。

このような表示装置３の表示内容の切り換えを、指示スイッチ（図示せず）により手動で行うことも可能である。

よって、本実施形態においても、視認性の向上を図りつつ車両の角部（本実施形態では、車両前端部の左側角部）の周辺における広い視野範囲Ａ６を撮像して画像表示することができ、車両角部周辺の障害物との接触を防止できる等の効果が得られる。

＜第４の実施の形態＞
図１７及び図１８は、本発明の第４の実施の形態に係る車両周辺監視装置におけるカメラ装置の設置形態を示す図である。本実施形態では、図１７及び図１８に示すように、第１の実施の形態に係るカメラ装置１とほぼ同様な構成のカメラ装置１が、車両の側方部（本実施形態では、車両の左側側方部における前後方向略中央部（例えば、ドアハンドル部））に設置され、車両側方における広い視野範囲Ａ７を撮像するようになっている。他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様であり、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、カメラ装置１が車両の左側側方部に設けられているため、車両周辺の状況が図１９に示すような状況（車両が駐車場に駐車されている状況）である場合、カメラ装置１によって図２０に示すような撮像画像Ｉ６が撮像されて表示装置３に表示される。なお、図２０中の符号４３は自車の前側のタイヤの画像であり、符号４５はその後側のタイヤの画像である。

表示装置３の表示内容の切換制御例としては、例えば、指示スイッチ（図示せず）からの操作入力に応じた切換制御や、障害物検知センサ（図示せず）からの障害物検知信号に応じた切換制御等が考えられる。

よって、本実施形態においても、視認性の向上を図りつつ車両側方（本実施形態では、車両左側の側方）の周辺における広い視野範囲Ａ７を撮像して画像表示することができ、脱輪や障害物との接触を防止できる等の効果が得られる。

＜第５の実施の形態＞
図２１及び図２２は、本発明の第５の実施の形態に係る車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置のレンズ系の平面図及び側面図である。本実施形態に係る車両周辺監視装置と第１の実施の形態に係る車両周辺監視装置とが実質的に異なっている点は、カメラ装置１のレンズ系１１の構成のみであり、互いに対応する部分は同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図２１及び図２２に示すように、レンズ系１１を構成する第２のレンズ群２７が、水平方向に正の屈折力を有し、垂直方向に屈折力を有さないアナモルフィック系を構成している。なお、本実施形態においても、第２のレンズ群２７はアフォーカル系を構成しており、縦横の歪像比は１．５以上（例えば、２．０）に設定されている。

より詳細には、本実施形態に係る第２のレンズ群２７は、図２３に示すように水平方向に対して逆ガリレイ型の構成を有し、物体側のレンズ２７ａの焦点距離ｆ１がｆ１＜０、像側のレンズ２７ｂの焦点距離ｆ２がｆ２＞０、レンズ２７ａ，２７ｂ間の間隔ｄがｄ＝ｆ２−ｆ１＞０（本式においてｆ１，ｆ２は絶対値）に設定され、これによってアフォーカル系の倍率ｒがｒ＝ｆ１／ｆ２＜１となっている。さらに説明すれば、図２４に示すように、この第２のレンズ群２７に水平方向に対して入射角α１で光線が入射すると、その光線の入射角α１と出射角α２との関係は、ｒ＝ｔａｎα２／ｔａｎα１＜１となる。その結果、撮像素子１３上に結像される像が、第２のレンズ群２７によって水平方向に縮小される。

このため、レンズ系の１１の水平方向視野角Ｈが、この第２のレンズ群２７を用いない場合に比して拡大されるようになっている。

第１のレンズ群２５としては、上述の第１の実施の形態に係る第１のレンズ群２５と同様なものを用いてもよいが、本実施形態では第２のレンズ群２７によって水平方向視野角Ｈが拡大されるため、第１の実施の形態に係る第１のレンズ群２５よりも広角変換倍率の小さいものを採用することができる。第３のレンズ群２９は、上述の第１の実施の形態に係る第３のレンズ群２９と同様なものを用いることができる。

よって、本実施形態においても、視野範囲に求められる水平方向及び垂直方向の広さに適切に対応して広い視野範囲の表示画像を取得できるとともに、表示画像の視認性の向上も図れる等の上述の第１の実施の形態とほぼ同様な効果が得られる。

＜第６の実施の形態＞
図２５及び図２６は、本発明の第６の実施の形態に係る車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置のレンズ系の平面図及び側面図である。本実施形態に係る車両周辺監視装置と第１の実施の形態に係る車両周辺監視装置とが実質的に異なっている点は、カメラ装置１のレンズ系１１の構成のみであり、互いに対応する部分は同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、カメラ装置１のレンズ系１１が、図２５及び図２６に示されるように、第１及び第２のレンズ群５１，５３を備えて構成されている。

第１のレンズ群（アナモルフィックレンズ系）５１は、レンズ系１１の最前部に配置された２つのレンズ（ここでは、シリンドリカルレンズ）５１ａ，５１ｂを備え、垂直方向と水平方向との倍率が異なるアナモルフィック系を構成している。本実施形態では、第１のレンズ群５１は、全体として水平方向に負の屈折力を有し、垂直方向には屈折力を有さない構成となっており、縦横の歪像比が１．５以上に設定されている。

第２のレンズ群５３は、結像レンズ系として機能するものであり、第１のレンズ群５１の像側に配置された５つのレンズ５３ａ〜５３ｅを備え、第１のレンズ群５１を介して入射する視野範囲からの光線を撮像素子１３の受光面上に結像する。

このような構成により、第１のレンズ群５１の働きにより垂直方向視野角Ｖはそのままで水平方向視野角Ｈが拡大され、カメラ装置１によって水平方向に広い視野範囲を撮像可能となっている。

よって、本実施形態においても、視野範囲に求められる水平方向及び垂直方向の広さに適切に対応して広い視野範囲の表示画像を取得できるとともに、表示画像の視認性の向上も図れる等の上述の第１の実施の形態とほぼ同様な効果が得られる。

＜第７の実施の形態＞
図２７は、本発明の第７の実施の形態に係る車両周辺監視装置に備えられるカメラ装置の構成を模式的に示す図である。本実施形態に係る車両周辺監視装置が前述の第１なしい６実施形態に係る車両周辺監視装置と実質的に異なる点は、カメラ装置１におけるレンズ系１１と撮像素子１３との配置関係のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を伏して説明を省略する。なお、図６ではレンズ系１１等の構成を簡略化して記載している。

本実施形態に係るカメラ装置１では、レンズ系１１の光軸６１が、撮像素子１３の中心を通る中心法線６３に対して垂直方向（例えば、下方）に所定の偏心寸法Ｅだけずらされている。なお、光軸６１と中心法線６３との平行関係は保持されている。また、撮像素子１３上には各視野範囲Ａ４〜Ａ７の画像が倒立状態で結像されるようになっている。

これによって、カメラ装置１の撮像方向がレンズ系１１の光軸６１に対して垂直方向に変化される。例えば、図６に示す構成例では、レンズ系１１の光軸６１が撮像素子１３の中心法線６３に対して下方にずらされ、これによって、カメラ装置１の撮像方向がレンズ系１１の光軸６１に対して斜め下向きとなっている。その結果、例えば、レンズ系１１の光軸６１を水平方向と平行に保持した状態で、撮像方向が水平方向に対して斜め下向きに設定されるようになっている。

よって、本実施形態においても、視野範囲に求められる水平方向及び垂直方向の広さに適切に対応して広い視野範囲の表示画像を取得できるとともに、表示画像の視認性の向上も図れる等の上述の第１ないし第６の実施の形態とほぼ同様な効果が得られるとともに、以下のような効果が得られる。

すなわち、カメラ装置１のレンズ系１１の撮像素子１３に対する上記偏心寸法Ｅを調節することにより、撮像カメラ１の撮像方向を垂直方向に変化させることができ、これによって、レンズ系１１の光軸６１を一定の方向（例えば、水平方向）に保持した状態で、カメラ装置１の視野範囲Ａ４〜Ａ７を適切な方向に設定することができる。例えば、視野範囲Ａ４〜Ａ７に含まれる空の部分の割合等を容易に調節することができる。

なお、本実施形態の変形例として、レンズ系１１の光軸６１を撮像素子１３に対して偏心させる代わりに（あるいは、この光軸６１を偏心させた構成に付加して）、カメラ装置１のレンズ系１１の光軸６１を水平方向に対して地面側に所定角度で傾斜させ、これによって撮像カメラ１の撮像方向が水平方向に対して斜め下方となるような構成としてもよい。

＜第８の実施の形態＞
本発明の第８の実施の形態に係る車両周辺監視装置は、魚眼レンズなどの超広角なレンズ系１１を用いて広範囲に渡り死角のない映像を提供する第１の表示モード（通常表示モード）と、車庫入れや縦列駐車の際など距離感を必要とする所定の場面で必要範囲の映像を拡大して表示させる第２の表示モード（拡大表示モード）及び第３の表示モード（多方向画像合成表示モード）とを切り換えるようになっている。尚、この実施形態では、上記各実施形態と同様の機能を有する要素について同一符号を付している。

この車両周辺監視装置は、図１に示した第１の実施の形態と同様に、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。

このうちカメラ装置１は、例えば図１１に示した第２の実施の形態と同様に、後部略中央、具体的には車両後端部の中央部の例えばグリル内に、例えば図示しないブラケットを介してネジ止め固定されており、車両後方側における後方側正面（車両後方側の斜め下方を含む）から左右方向の広い視野範囲Ａ５を撮像するようになっている。

そして、カメラ装置１は、例えば図２に示すように第１の実施の形態と同様の構成とされ、そのレンズ系１１による水平方向視野角Ｈは１８０°以上（例えば、１９０°）に設定されており、一般的な魚眼レンズと比較すると周辺部の情報量が多い光学系が用いられる。これにより、このカメラ装置１では、図２８の如く、車両の後側方左右の映像と、車両後方下部の映像の両方を単一の画像Ｉ７内に同時に撮像可能になっている。そして、このカメラ装置１で撮像された画像をそのまま表示装置３に表示するモードが第１の表示モードである。

カメラ装置１の全体は、風雨から守るために、図２に示すように、図示しないＯリングで封止された防水ケース１５内に収納され、前端部のレンズ２５ａの前面部分のみが防水ケース１５の前面に露出している。

そして、例えばレンズ系１１では、撮像素子１３の受光面上に結像される画像の各部の像高Ｙと、その各部に入射する光線の画角θとが、レンズ系１１の焦点距離をｆとし、１＜ｐ＜４のパラメータｐを用いて、
Ｙ＝ｐｆ・ｔａｎ（θ／ｐ）
の関係を満たすように構成され、例えば上記パラメータｐの値が２に設定されて、立体射影方式が採用されており、上記像高Ｙと、上記画角θとが、
Ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されている。これにより、水平方向周辺の物体が撮像素子１３上に大きく結像し、側方からの接近物体の視認性を向上させることができる。

この撮像素子１３面上に結像した周辺画像は、制御装置５の画像処理部５ｂに伝送されて画像処理が施される。

そして、上述の第２の表示モードでは、制御装置５の画像処理部５ｂによって、撮像装置で得られた図２８のような画像Ｉ７のの中央部を含む一部６１を切り出すと共に、例えば画像フレーム中の中央部などを部分的に拡大し、その際に画素補間を行いながら、魚眼レンズであるレンズ系１１で得られる画像に対して、より距離感を掴みやすくしている。この第２の表示モードでの表示例としての画像Ｉ８を図２９に示す。

また、第３の表示モードでは、図２９の第２の表示モードのように車両後方の拡大画像だけではなく、図３０に示したように、レンズ系１１で得られた画像中の左右端部の画像（即ち、車両の後方左右の画像）Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃを、図２９の第２の表示モードの画像と同様の画像Ｉ９ａの左右上部などに重ねて表示させて、運転者に後方左右の死角からの接近対象物に対しても注意を促すようになっている。この際、レンズ系１１で得られた画像中の左右端部の画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃは、そのまま表示装置３の所定の領域に表示させるのではなく、画素補間を行いながら画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃの拡大を行うとともに、画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃに撮像されている対象物の実際の上下方向の座標と、表示装置３における上下方向の座標とが一致するように座標変換される。これらの画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃの拡大と座標変換は、制御装置５の画像処理部５ｂによって実行される。

第１の表示モードと、第２の表示モードまたは第３の表示モードとの切り換えは、図１に示した制御装置５の切換制御部５ａによって行われる。即ち、切換制御部５ａは、図１に示すように、操作用の指示スイッチ（図示せず）から入力される操作信号と、車速センサ（図示せず）から入力される車速信号、シフトポジションに関するシフトポジション信号、イグニッションスイッチの状態を検知するためのイグニッション信号、車両周辺の障害物の有無等を検知するための障害物検知センサ（図示せず）から与えられる障害物検知信号、方向指示器の動作状態を示す方向指示器信号、及び、ステアリングの回転角度を検出するステアリングセンサ（図示せず）から与えられるステアリング回転角信号のうちの少なくとも１つの信号とに基づいて、表示装置３の表示内容等を制御する。

例えば、運転者が車両後方左右を直接視認することが難しい車庫内に前向き駐車した車両を発進させる時の例として、まずイグニッション信号が入力され、その後にシフトポジション信号がパーキングを意味する信号からＲ（リバース：後進）レンジを意味する信号に変更されたときに、第１の表示モードでカメラ装置１で撮像されて車両の後方周辺全体の死角画像を含んだ画像をそのまま表示装置３に表示する。これにより運転者は、駐停車後に後進を開始（後方発車）する際に、広い視野角で且つ漏れのない車両後方の画像を表示装置に表示でき、例えば自車に接近してくる車両や歩行者等を確認することができるため、安全な後方発車を行いやすくなる。

また、車速信号に基づいて車両が所定速度以下の低速運転（前進または後進の両方を含む）か否かを判断し、低速運転時にシフトポジション信号がＲ（後進）レンジに変更された場合には、自動車が駐車あるいは後退しようとしていると判断し、第２の表示モード（図２９）のような距離感を掴みやすい画像処理を施した拡大画像を表示させたり、第３の表示モード（図３０）のように車両後方の拡大画像だけではなく、画像処理を施した後方左右の画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃも同一画面内に表示させ、運転者に後方左右の死角からの接近対象物に対しても注意を促す。

このように、指示スイッチからの操作信号、車速センサからの車速信号、シフトポジションに関するシフトポジション信号、イグニッション信号、障害物検知センサからの障害物検知信号、方向指示器信号、及び、ステアリングセンサからのステアリング回転角信号のうちの少なくとも１つの信号とに基づいて、表示装置３の表示内容等を制御するので、車両の様々な状態に応じて自動的に表示装置３での表示を適切に切り換えることができ便利である。

ここで、第２の表示モードと第３の表示モードとの切り換えは、運転者等により所定の操作によって行われる。例えば、表示装置３としてタッチパネル式ディスプレイ装置を適用しておき、各画像Ｉ８，Ｉ９の一部（例えば右下部）に表示されている切り換え用アイコンをタッチ操作した場合に、一方の表示モードから他方の表示モードに切り換わるようにする。具体的には、第２の表示モード（図２９）の画面内に例えば「３方向」と記された第３の表示モードへの切り換え用アイコン６３を表示することとし、第３の表示モード（図３０）の画面内に例えば「ワイド」と記された第２の表示モードへの切り換え用アイコン６５を表示することとして、第２及び第３の表示モードの各表示モードにおいて切り換え用アイコン６３，６５をタッチ操作したときに、他方の表示モードに切り換わるようになっている。このように、表示装置３としてタッチパネル式ディスプレイ装置を使用する場合は、表示装置３の画面上をタッチ操作することで表示モードが切り換わるように設定できるが、表示装置３としてタッチパネル式ディスプレイ装置を使用しない場合は、表示装置３の周囲に切り換えスイッチ（図示省略）を配置しておき、この切り換えスイッチを操作することで第２の表示モードと第３の表示モードとを切り換えても良い。これらの切り換え用アイコンまたは切り換えスイッチといった所定の操作子を用いることで、運転者等の必要に応じて表示装置３での表示モードを容易に切り換えることができる。

また、表示装置３に表示される画像としては、カメラ装置１で得られた画像Ｉ７，Ｉ８，Ｉ９の他、車幅・進路・距離などの自車情報を文字情報として画面内に重畳・合成し表示装置３に表示するように構成されている。これにより、文字情報を併せて統合的に駐車や後退の支援を行うことができるものである。

その他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様であり、ここでは説明を省略する。

この実施形態でも、レンズ系１１の水平方向視野角が１８０°以上の魚眼レンズを使用しているので、第１の表示モードで水平方向に広い視野範囲を撮像することができるだけでなく、第３の表示モードにおいて後方左右の画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃを支障無く撮像することができる。

また、第２及び第３の表示モードでは、制御装置５の画像処理部５ｂによって必要な部分の画像Ｉ８，Ｉ９（Ｉ９ａ，Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃ）を拡大して表示装置３に表示するので、多様な表示を行いながら物体の像を撮像素子上に大きく結像させることができ、距離感が掴みやすくなる。特に第３の表示モードでは、真後ろ方向の画像Ｉ９ａだけでなく後方左右の画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃも拡大表示できるため、車庫入れや縦列駐車の際などに有効に活用することが可能となる。

また、指示スイッチからの操作信号、車速センサからの車速信号、シフトポジションに関するシフトポジション信号、イグニッション信号、障害物検知センサからの障害物検知信号、方向指示器信号、及び、ステアリングセンサからのステアリング回転角信号のうちの少なくとも１つの信号とに基づいて、表示装置３の表示内容等を制御するので、車両の様々な状態に応じて自動的に表示装置３での表示を適切に切り換えることができ便利である。

特に、エンジンスタート直後にシフトポジションがＲ（リバース）になったことを検知すると、第１の表示モードで車両後方全体を通常表示する一方、駐車時及び後退時にシフトポジション信号がＲ（後進）レンジを意味する信号になったことを検知したときに、視野範囲から所定の範囲を切り出して拡大・回転・補間等を行い、第２の表示モードで拡大された画像Ｉ８を表示したり第３の表示モードで３方向の画像Ｉ９ａ，Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃを同時に表示するので、運転者等にとって車両の状況に応じて視認しやすい画像Ｉ７，Ｉ８，Ｉ９を表示装置３に自動的に表示できる。

また、表示装置３内に表示された切り換え用アイコンや周囲の切り換えスイッチを操作して表示モード（第２の表示モードと第３の表示モード）を恣意的に切り換えることが可能であるため、運転者等の必要に応じて表示装置３での表示モードを容易に切り換えることができる。

さらに、車幅・進路・距離などの自車情報を文字情報として画面内に重畳・合成し表示装置３に表示するので、画像Ｉ７，Ｉ８，Ｉ９だけでなく文字情報を併せて統合的に駐車や後退の支援を行うことが可能となる。

尚、第８の実施の形態では、カメラ装置１を後部略中央に設置して、車両後方側における後方側正面から左右方向の広い視野範囲Ａ５を撮像していたが、この他、前部略中央、側方または角部に設置しても差し支えない。さらに、第１の実施の形態〜第７の実施の形態においても、カメラ装置１の設置場所について車両の周辺を撮像することが可能な位置であればどこに設置されてもよい。

また、第８の実施の形態では、第３の表示モード（多方向画像合成表示モード）として３方向の画像Ｉ９ａ，Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃを表示装置３に重畳・合成表示していたが、２方向や４方向以上の複数の画像を重畳・合成するように構成しても差し支えない。

さらに、第８の実施の形態の第３の表示モード（多方向画像合成表示モード）では、左右端部の画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃを拡大画像Ｉ９ａに重畳・合成して表示装置３に表示していたが、左右端部の画像Ｉ９ｂ，Ｉ９ｃを撮像装置で得られたそのままの画像Ｉ７（図２８）に重畳・合成して表示装置３に表示してもよい。

＜第９の実施の形態＞
上記した各実施形態においては、通常の魚眼レンズに比較して視野範囲内の周辺部の物体を大きく結像していたが、この場合、逆に中央部の物体の歪曲が小さく、実際よりも遠くに感じ、正確な距離感がつかみにくい。

そこで、本発明の第９の実施の形態に係る車両周辺監視装置では、カメラ装置１によって撮像された撮像画像を制御装置５の画像処理部５ｂで中央部が拡大されるよう歪曲させて表示装置３に通常表示し、またはこの歪曲された撮像画像を一部の領域に重畳・合成して表示するようになっている。

例えば、図３１に示した画像がカメラ装置１によって撮像された画像だとすると、制御装置５の画像処理部５ｂで歪曲させた画像は図３２に示したようになる。この図３２では、周囲部に比べて中央部が拡大されている。このように、中央部が拡大されるよう歪曲させているので、表示装置３を視認した場合、距離感がつかみやすくなる。しかも、中央部を単純に拡大して表示するよりも、歪曲させた方が、中央部に移り込んだ物体について近づき感を持たせることができ便利である。即ち、例えば中央部を湾曲させて遠近感を出す等の処理を行うことにより、より感覚的に正確な距離感を出しながら、撮像映像を表示装置３に表示できる。

＜第１０の実施の形態＞
本発明の第１０の実施の形態に係る車両周辺監視装置では、前述の第１なしい９実施形態に係る車両周辺監視装置と比較して、レンズ系１１の構成はほぼ同様となっているが、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方でさらに大きくなるようにレンズ系１１の特性が調整されている。以下、第１０の実施の形態に係るレンズ系１１の特性について主に説明する。なお、レンズ系１１の特性以外は前述の第１ないし９の実施の形態に係る車両周辺監視装置と同様な構成を採用することができるため、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。

第１０の実施の形態に係る車両周辺監視装置は、図１に示した第１の実施の形態と同様に、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。

カメラ装置１は、例えば図２に示したカメラ装置１と同様な構成を有し、例えば図３及び図４に示されるように車両前端部の中央部に設置され、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Ａ４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。

カメラ装置１の全体は、風雨から守るために、図２に示すように、図示しないＯリングで封止された防水ケース１５内に収納され、前端部のレンズ２５ａの前面部分のみが防水ケース１５の前面に露出している。

撮像素子１３は、例えばＣＣＤによって構成され、以下では、水平方向３．６ｍｍ×垂直方向２．８ｍｍの１／４インチ型の撮像面を有するものと仮定して説明する。

第１０の実施の形態に係るレンズ系１１による水平方向視野角Ｈは、上述の第１ないし９の実施の形態と同様に、１８０°以上かつ２７０°以下（例えば、１９０°）に設定される。

図３３は、第１０の実施の形態に係るレンズ系１１の水平方向に係る特性を示す図である。図３３では、撮像素子１３上に結像される画像上における各画像部分の像高とその各画像部分に入射する光線の画角（光軸に対する入射角）との関係（以下、「画角−像高特性」とも称する）を示す曲線Ｌ４（太破線）が示されている。また、図３３では、一般的な魚眼レンズの画角−像高特性を示す曲線Ｌ０（破線）、及び前述の第１の実施の形態に係るレンズ系１１の画角−像高特性を示す曲線Ｌ１（太線）が比較のために示されている。なお、図３３では、縦軸方向が撮像素子１３上に結像される画像上における各画像部分の像高を示し、横軸方向がその各画像部分に入射する光線の画角（光軸に対する入射角）を示している。

第１０の実施の形態に係るレンズ系１１は、レンズ系１１全体として、例えば、図３３の曲線Ｌ４で示すように、撮像素子１３の受光面上に結像される画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の光軸に対する入射角（画角）θとが、レンズ系１１の焦点距離をｆ（但し、ｆはレンズ系１１の水平方向についての焦点距離）として、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすように構成される。

具体的には、例えば、第２のレンズ群２７を除いた状態で、レンズ系１１によって撮像素子１３の受光面上に結像される画像の各部の像高Ｙと、その各部に入射する光線の角度θとが、レンズ系１１の焦点距離をｆとして、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすように構成される。

なお、一般的な魚眼レンズ（等距離射影と呼ばれる方式を採用する）の水平方向に係る特性は、図３３の曲線Ｌ０に示すように、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＝ｆ・θ
の関係を満たす。

また、第１の実施の形態に係るレンズ系（立体射影方式と呼ばれる方式を採用する）の水平方向に係る特性は、図３３の曲線Ｌ１に示すように、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たす。

ここで、仮にレンズ系１１の画角−像高特性として、一般的な魚眼レンズのような画角−像高特性（曲線Ｌ０）が採用されると、図３６の如く、水平方向に係る周囲の物体Ｃ２等が小さく撮像され、車両の前側方左右から接近する車両を運転者が認識することは極めて難しい。また、仮に第１の実施の形態に係るレンズ系のような画角−像高特性（曲線Ｌ１）を採用すると、水平方向に係る周辺の物体が撮像素子１３上において比較的大きく結像するため、一般的な魚眼レンズのような画角−像高特性を採用する場合よりも、車両の前側方左右から接近する車両を運転者が認識し易くなる。しかしながら、単に車両の前側方左右から接近する車両の視認のし易さにのみ着目して、図３４及び図３５に示すようなカメラの前面にミラーやプリズム等を設けて車両前方の側方から接近する車両を撮像する第１の従来技術と比較すると、水平方向に係る周囲の物体が小さく撮像されるため、車両の前側方左右から接近する車両を運転者が視認し難い。

そこで、第１０の実施の形態に係るレンズ系１１では、さらに水平方向に係る周囲の物体が大きく撮像されるように、特にレンズ系１１の外周部分における画角−像高特性を第１の実施の形態に係るレンズ系の画角−像高特性から変化させている。

具体的には、例えば図３３の曲線Ｌ４に示すように、画角θ＝８０°で像高Ｙ＝１．０ｍｍ、及び画角θ＝９０°で像高Ｙ＝１．６ｍｍとなるようにレンズ系１１が設計されている。このレンズ系１１における水平方向の画角θ＝８０〜９０°付近の画角−像高特性は、図３４及び図３５に示す第１の従来技術において左右方向の各視野範囲を合わせて６０°となるように構成した場合とほぼ同様の大きさで物体を撮像することができるような特性を狙って設定されている。

このように、本実施形態に係るレンズ系１１は、第１の実施の形態に係るレンズ系のような画角−像高特性（曲線Ｌ１）を採用するよりも、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方でさらに大きくなるように構成される。このため、撮像視野Ａ４（図３）における水平方向の周辺部においても、その周辺部の物体の画像を撮像素子１３上に大きく結像させることができるようになっている。すなわち、視野範囲の周辺部の物体像の視認性をさらに向上させることができる。

また、図３４及び図３５に示す第１の従来技術において、例えば、左右方向の各視野範囲を合わせて８５°程度となるように構成した場合においても、左右方向から接近する車両の視認性は良好となる。そこで、仮に、第１０の実施の形態に係るレンズ系１１における水平方向の画角θ＝８０〜９０°付近の画角−像高特性を、図３４及び図３５に示す第１の従来技術において左右方向の各視野範囲を合わせて８５°となるように構成した場合とほぼ同様の大きさで物体を撮像することができるような特性を狙って設定すると、レンズ系１１の水平方向に係る画角−像高特性は、図３３の曲線Ｌ３（２点鎖線）で示されるようなものとなる。また、このようにレンズ系１１の画角−像高特性を設定しても、図３３の曲線Ｌ１，Ｌ３が示すように、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成される。

つまり、本実施形態に係るレンズ系１１の水平方向に係る画角−像高特性としては、図３３の曲線Ｌ４に示すような特性を採用したが、これに限られるものではなく、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されていれば、第１の実施の形態に係るレンズ系のような画角−像高特性（曲線Ｌ１）を採用する場合と比較して、撮像視野Ａ４（図３）における水平方向の周辺部においても、その周辺部の物体の画像を撮像素子１３上にさらに大きく結像させることができるようになっている。その結果、左右方向から接近する車両の視認性はさらに良好となる。

また、上述したように、一般的な魚眼レンズに係る画角−像高特性（曲線Ｌ０）を採用すると、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部と周辺部とで同一となり、左右方向から接近する車両の視認性が悪い。そこで、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方で大きくなるようにレンズ系１１が構成される、すなわち、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜ｆ・θ
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されるだけで、一般的な魚眼レンズに係る画角−像高特性をレンズ系１１に適用する場合と比較して、撮像視野Ａ４（図３）における水平方向の周辺部においても、その周辺部の物体の画像を撮像素子１３上に大きく結像させることが可能であり、視野範囲の周辺部の物体像の視認性を向上させることができる。

すなわち、視野範囲の周辺部の物体像の視認性を向上させるためには、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜ｆ・θ
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されることが好ましく、さらに、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されることがより好ましい。

撮像素子１３面上に結像した周辺画像は、前述の第１ないし９の実施の形態と同様に制御装置５の画像処理部５ｂに伝送されて切換制御部５ａの指示によって画像処理が施され、表示装置３に画像処理後の撮像画像が表示される。

なお、本実施形態では、上述したように、第１の実施の形態等と同様に、カメラ装置１が図３及び図４に示されるように車両前端部に設置される例を挙げて説明したが、第２ないし４、８、及び９の実施の形態と同様に車両後方側など車両に対する種々の位置にカメラ装置１が設置されても良い。

また、画像処理部５ｂにおける撮像画像の画像処理の内容及び表示装置３における撮像画像の具体的な表示例としては、前述の第１ないし９の実施の形態と同様なものが挙げられる。なお、前述の第８及び９の実施の形態における後方に係る表示態様と同様な表示態様を有する画像を、車両前方に搭載された撮像カメラ１から得られる撮像画像に基づいて表示しても良い。

さらに、第５及び６の実施の形態等と同様に、例えばレンズ系１１内に含まれる各レンズ群の構成を種々変更して、レンズ系１１全体として、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜ｆ・θ
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されても良いし、さらに好ましくは
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されても良い。

以上のように、本実施形態に係るカメラ装置１によれば、第１の実施の形態に係るレンズ系１１と同様に、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方で大きくなるようにレンズ系１１を構成することで、視野範囲の周辺部の物体像の視認性を向上させることができる。具体的には、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜ｆ・θ
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されることで、視野範囲の水平方向に係る周辺部の物体像の視認性を向上させることができる。また、第１の従来技術のようにプリズム等といった特別な部材等が不必要となるため、カメラ装置１の構成を簡単にすることができる。

さらに、第１の実施の形態に係るレンズ系１１の画角−像高特性と比較して、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方でさらに大きくなるようにレンズ系１１を構成することで、視野範囲の水平方向に係る周辺部の物体像の視認性をさらに向上させることができる。具体的には、上記水平方向に係る像高Ｙと、画角θと、水平方向に係るレンズ系１１の焦点距離ｆとが、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１が構成されることで、視野範囲の水平方向に係る周辺部の物体像の視認性をさらに向上させることができる。

また、レンズ系１１による水平方向視野角Ｈが、上述の第１ないし９の実施の形態と同様に、１８０°以上かつ２７０°以下に設定されるため、水平方向に広い視野範囲を撮像することができる。

なお、上述した第１０の実施の形態では、水平方向について、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方で大きくなるようにレンズ系１１を構成するようにしたが、視野範囲の周辺部の物体像の視認性を向上させるために、水平、垂直方向等その他あらゆる方向について、画角の変化に対する像高の変化量が画像の中心部より周辺部の方で大きくなるようにレンズ系１１を構成しても良い。

また、視野範囲の周辺部の物体像の視認性を向上させるためには、水平、垂直方向等その他あらゆる方向について、像高Ｙと、画角θと、レンズ系１１の焦点距離ｆとが、好ましくは、
Ｙ＜ｆ・θ
の関係を満たすようにレンズ系１１を構成しても良いし、さらに、好ましくは、
Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
の関係を満たすようにレンズ系１１を構成しても良い。

１ カメラ装置
３ 表示装置
５ 制御装置
１１ レンズ系
１３ 撮像素子
１５ 防水ケース
２５ 第１のレンズ群
２７ 第２のレンズ群
２９ 第３のレンズ群
５１ 第１のレンズ群
５３ 第２のレンズ群

Claims (7)

1. 所定の視野範囲からの光線をレンズ系により撮像素子上に結像させて撮像を行うカメラ装置であって、
   前記レンズ系は、
   前記撮像素子上に結像される画像上における各画像部分の像高とその各画像部分に入射する光線の水平方向の画角との関係において、前記画角の変化に対する前記像高の変化量が、前記画像の中心部より周辺部の方で大きくなるように構成されるとともに、前記撮像素子上に結像される像を垂直方向に拡大する縦横の歪像比が１．５以上のアナモルフィックレンズ系を含むことで結像される画像のうちの上下の周辺部分を除去するように前記撮像素子上に画像を結像させ、且つ該レンズ系の前端部の前面部分が露出するように防水ケース内に収納されており、
   前記レンズ系の水平方向視野角が、１８０°以上、かつ２７０°以下であり、
   前記レンズ系の光軸が、前記撮像素子の中心に対して垂直方向に偏心可能であり、
   車両の前方を撮像するために、該車両の前端部の中央部に設置されることを特徴とする車両に搭載されるカメラ装置。
2. 請求項１に記載の車両に搭載されるカメラ装置において、
   前記レンズ系は、
   前記撮像素子上に結像される前記画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の画角θとが、前記レンズ系の水平方向についての焦点距離をｆとして、
   Ｙ＜ｆ・θ
   の関係を満たすように構成されることを特徴とする車両に搭載されるカメラ装置。
3. 請求項１に記載の車両に搭載されるカメラ装置において、
   前記レンズ系は、
   前記撮像素子上に結像される前記画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の画角θとが、前記レンズ系の水平方向についての焦点距離をｆとして、
   Ｙ＜２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
   の関係を満たすように構成されることを特徴とする車両に搭載されるカメラ装置。
4. 請求項１に記載の車両に搭載されるカメラ装置において、
   前記レンズ系は、
   前記撮像素子上に結像される前記画像におけるその画像中心から水平方向にずれた各画像部分の像高Ｙと、その各画像部分に入射する光線の画角θとが、前記レンズ系の水平方向についての焦点距離をｆとし、１＜ｐ＜４のパラメータｐを用いて、
   Ｙ＝ｐｆ・ｔａｎ（θ／ｐ）
   の関係を満たすように構成されることを特徴とする車両に搭載されるカメラ装置。
5. 請求項４に記載の車両に搭載されるカメラ装置において、
   前記パラメータｐの値が２に設定されることを特徴とする車両に搭載されるカメラ装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項に記載の車両に搭載されるカメラ装置と、
   車室内に設置され、前記カメラ装置によって撮像された画像を表示する表示装置と、
   を備えることを特徴とする車両周辺監視装置。
7. 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車両周辺監視装置であって、
   前記車両に搭載され、所定の視野範囲からの光線をレンズ系により撮像素子上に結像させて撮像を行うカメラ装置と、
   前記車両内に設置され、前記カメラ装置によって撮像された画像の画像信号が入力される制御装置と、
   前記車室内に設置される表示装置と、
   を備え、
   前記カメラ装置において、
   前記レンズ系は、
   前記撮像素子上に結像される画像上における各画像部分の像高とその各画像部分に入射する光線の水平方向の画角との関係において、前記画角の変化に対する前記像高の変化量が、前記画像の中心部より周辺部の方で大きくなるように構成されるとともに、前記撮像素子上に結像される像を垂直方向に拡大する縦横の歪像比が１．５以上のアナモルフィックレンズ系を含むことで結像される画像のうちの上下の周辺部分を除去するように前記撮像素子上に画像を結像させ、且つ該レンズ系の前端部の前面部分が露出するように防水ケース内に収納されており、
   前記レンズ系の水平方向視野角が、１８０°以上、かつ２７０°以下であり、
   前記車両の前方を撮像するために、該車両の前端部の中央部に前記カメラ装置が設置され、
   前記制御装置は、
   前記カメラ装置によって撮像された撮像画像のうちの一部を拡大し、残余の部分を縮小して、前記撮像画像の全域に係る画像を前記表示装置に表示させることを特徴とする車両周辺監視装置。

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