JP2015121591A - 車載カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで視野を広げることのできる車載カメラを提供する。
【解決手段】この車載カメラは、正射影の特性を有するレンズと、レンズを通過する光束が結像する撮像面を備えた撮像素子を有する。レンズの光軸と、撮像素子の撮像面は直交しており、撮像面の中心がレンズの光軸に対し偏心している。これにより、所望の方向に視野を広げた画像を特別な画像処理をせずに得ることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、車体に装着して、車両の後方や周囲などを確認するために用いられる車載カメラに関する。

従来から、車両の後方および周囲を確認するために、サイドミラーが用いられてきた。そして、接触事故などを回避するために横方向の視野を広げる方法として、サイドミラーの端を折り曲げたり、凸形状にしたりすることが行われてきた（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、車の後方や周囲を確認するために、サイドミラーやバックミラーなどの鏡を用いる方法に代わり、カメラを用いて後方や周囲の画像を撮像し、撮像した画像をモニターに映す方法が用いられるようになってきた。

特開２０１０−１８４５７１号公報

しかし、車両の後方や周囲を確認するためにカメラを用いる場合、特許文献１のようなサイドミラーの端を折り曲げて視野を広げる方法と同様の効果をもたらすには、撮像された画像に対して画像処理することが必要となり、コスト増を招いていた。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストで視野を広げることのできる車載カメラを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る車載カメラは、レンズと、該レンズを通過する光束が結像する撮像面を備えた撮像素子とを少なくとも具備する車載カメラにおいて、前記レンズの光軸と、前記撮像面は直交しており、前記撮像面の中心は、前記レンズの光軸に対し偏心していることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る車載カメラにおいて、前記レンズは正射影の特性を有するものであってよい。

本発明によれば、低コストで視野を広げることのできる車載カメラを提供することができる。

本発明に係る実施形態である車載カメラシステムの全体の構成を示す図である。 正射影について説明するための図である。 正射影の特性をもつレンズと撮像素子との典型的な位置関係を光軸Ｌの方向に対して直交する一方向から示した図である。 図３の撮像素子の部分を拡大した図である。 イメージサークルと撮像素子の撮像範囲との典型的な位置関係を光軸Ｌの方向より示した図である。 本実施形態の車載カメラにおけるレンズと撮像素子との位置関係を光軸Ｌの方向に対して直交する一方向から示す図である。 図６の撮像素子の部分を拡大した図である。 本発明に係る実施形態の車載カメラにおけるイメージサークルと撮像素子の撮像領域との位置関係を光軸方向から見た図である。 本実施形態の車載カメラを用いて得られる画像と、典型的な車載カメラにより得られる画像とを比較して示す図である。 本発明に係る変形例の車載カメラにおけるイメージサークルと撮像素子の撮像領域との位置関係を光軸方向から見た図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態を説明する。
まず、本発明に係る実施の形態である車載カメラを用いたシステムの構成を説明する。
図１は、本発明に係る実施の形態である車載カメラシステムの全体の構成を示す図である。

同図に示すように、この車載カメラシステム１は、左右の車載カメラ１００Ｌ、１００Ｒ、コントローラ２００および左右のモニター３００Ｌ、３００Ｒを備える。

車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌは、車両Ｄの車体の両側部に取り付けられ、車両Ｄの後方および側方の画像を撮像するものである。すなわち、この車載カメラシステム１は車両Ｄの左右のサイドミラーに代わる手段として利用される。

コントローラ２００は、マイクロコンピュータなどにより構成される。コントローラ２００は、電子制御ユニットの機能の一部として実現されてもよい。コントローラ２００は、車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌおよびモニター３００Ｒ、３００Ｌを制御し、左右の車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌにより撮像された各画像を、左右の対応するモニター３００Ｒ、３００Ｌにリアルタイムで映し出す。

この図のように車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌおよびモニター３００Ｒ、３００Ｌが設置された場合、コントローラ２００は、右側の車載カメラ１００Ｒの画像を右側のモニター３００Ｒに、左側の車載カメラ１００Ｌの画像を左側のモニター３００Ｌに映し出す。

モニター３００Ｒ、３００Ｌは、車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌにより撮像された画像をユーザー（ドライバー）に提示する。この図では、モニター３００Ｒ、３００Ｌは車内の左右両側に１つずつ設置されているが、この構成に限らず、車内のフロントパネルの中央に設置された、カーナビゲーション用のモニターの画面に車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌの２つの画像を左右に分けて映し出すようにしてもよい。

［正射影について］
次に、レンズの特性の１つである正射影について説明する。
図２は、正射影の光学特性について説明するための図である。なお、以下では、正射影の特性を持つレンズの例として、魚眼レンズ２０Ａを用いた場合を説明する。

図２は魚眼レンズ２０Ａに入射した光が各入射角毎にどの様にイメージサークル３０Ａを形成するか、またイメージサークル３０Ａが撮像面１１Ａ上にどの様に投影されるかを示した図ており、光軸から所定の角度ずつ入射角をずらした光路がそれぞれ線で示されている。

このイメージサークル３０Ａから分かるように、魚眼レンズ２０Ａを通過して撮像素子の撮像面１１Ａに結像してできる像は、魚眼レンズ２０Ａへの入射角が大きい光による像ほど高い圧縮率で圧縮される。この特性が正射影である。

なお、魚眼レンズがすべて正射影の特性を持っているわけではない。魚眼レンズであっても、例えば、中心部から周辺部に行くに従い、隣接する入射角間のイメージサークルの間隔が拡がる「立体射影」の特性を有するものがある。この特性は、入射角が大きい光による像ほど膨張した像となるため、本発明においては利用できない。

［典型例について］
次に、上述した正射影の特性をもつレンズと撮像素子との典型的な位置関係を説明する。
図３は正射影の特性をもつレンズと撮像素子との典型的な位置関係を光軸Ｌの方向に対して直交する一方向から示した図である。
図４は図３の撮像素子の部分を拡大した図である。
図５はイメージサークルと撮像素子の撮像範囲との典型的な位置関係を光軸Ｌの方向より示した図である。

これらの図に示すように、撮像素子１０Ｂは、撮像面１１Ｂがレンズ２０Ｂの光軸Ｌに対して直交するように配置される。典型例では、撮像素子１０Ｂの撮像面１１Ｂの中心Ｃ（撮像範囲の中心）をレンズ２０Ｂの光軸Ｌの位置に一致させてある。これは、撮像素子１０Ｂに撮像される像が、上下及び左右対称の歪みとなる様にするためである。

［本実施形態の車載カメラの特徴］
次に、本実施形態の車載カメラ１００Ｌ、１００Ｒにおけるレンズと撮像素子との位置関係について説明する。
なお、ここでは車両Ｄの右側の車載カメラ１００Ｒについて説明するが、左右の車載カメラ１００Ｌ、１００Ｒの構成は同じである。

図６は本実施形態の車載カメラ１００Ｒにおけるレンズと撮像素子の位置関係を光軸Ｌの方向に対して直交する一方向から示す図である。
図７は図６の撮像素子の部分を拡大した図である。
図８は本実施形態の車載カメラ１００Ｒにおいてイメージサークルと撮像素子の撮像領域との位置関係を光軸Ｌの方向より示す図である。

これらの図に示すように、レンズ２０Ｃに対して撮像素子１０Ｃは、撮像面１１Ｃがレンズ２０Ｃの光軸Ｌに対して直交するように配置される。そして本実施形態の車載カメラ１００Ｒでは、撮像素子１０Ｃが、光軸Ｌに対して直交する面内で、撮像面１１Ｃの中心点Ｃがレンズ２０Ｃの光軸Ｌに対して偏心して配置される。

ここで、上記の偏心した位置関係の詳細について図８を参照して説明する。

図８において、ＸとＹはレンズ２０Ｃの光軸Ｌに対して直交し、かつ互いに直交関係にある２つの軸方向を示している。また、ＸＹ平面はＬに直交する。

図中Ｘは、例えば、撮像素子１０Ｃの矩形の撮像範囲の長手方向（図中横方向）に対応する一方の軸方向である。本実施形態の車載カメラ１００Ｒが車両Ｄに取り付けられた状態において、当該一方の軸方向（Ｘ方向）は、例えば、重力方向に対して直交する水平方向に対応する。但し、実際に車載カメラ１００Ｒが車両Ｄに取り付けられた状態において、当該一方の軸方向（Ｘ方向）が、必ずしも水平方向と一致もしくは略一致するとは限らない。図中Ｙは、レンズ２０Ｃの光軸Ｌに対して直交する面内で当該一方の軸方向（Ｘ方向）に対して直交する他方の軸方向（Ｙ方向）である。

このようなＸ軸とＹ軸がなす二次元平面を想定した場合、撮像素子１０Ｃは、この二次元平面内で、撮像面１１Ｃの中心点Ｃがレンズ２０Ｃの光軸Ｌから少なくともＸ軸の正の方向において距離Ｘ１だけ偏心して配置される。

このように、撮像素子１０Ｃの撮像面１１Ｃの中心点Ｃをレンズ２０Ｃの光軸ＬからＸ軸方向に偏心させたことによって、撮像素子１０Ｃの光軸Ｌの位置から偏心方向に離れた部分では図５では得られなかった撮像範囲の画像が高い圧縮率の像として結像される。このため、Ｘ軸の正の方向において、より広い視野角の画像を得ることができる。

撮像素子１０Ｃの偏心量Ｘ１は、例えば、撮像素子１０Ｃの撮像範囲（撮像面１１Ｃ）がイメージサークル３０Ｃ内に収まる範囲内とすることが望ましい。しかし、本発明はこれに限定されない。撮像素子１０Ｃの撮像範囲の一部がイメージサークル３０Ｃの外側にはみ出る程度に、撮像素子１０Ｃをレンズ２０Ｃの光軸ＬからＸ軸方向に偏心させてもよい。

なお、図８は、車両Ｄの右側に取り付けられる車載カメラ１００Ｒを想定したものである。このため、撮像素子１０Ｃは、光軸Ｌの位置から、少なくともＸ軸の正方向、つまり図中右側に偏心して配置される場合を示している。したがって、左側の車載カメラ１００Ｌについては、撮像素子１０ＣはＸ軸の負方向、つまり１００Ｒとは逆向きに偏心して配置される。

［効果について］
以上のように、本実施形態に係る車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌでは、撮像素子１０Ｃが、撮像面１１Ｃの中心点Ｃをレンズ２０の光軸Ｌの位置から、光軸Ｌに対して直交する方向のうち視野角を広げたい方向に偏心させて配置されている。これにより、所望の方向に視野を広げた画像を、特別な画像処理をせずに得ることができる。

すなわち、本実施形態の車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌを車両Ｄのサイドミラーの機能として用いる場合には、車両Ｄの車体側面から離れる方向への視野を広げるように、各々の車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌにおける撮像素子１０Ｃの偏心の向きを決めればよい。

さらに、本実施形態の車載カメラ１００Ｒ、１００Ｌによれば、画像処理が不要なことから、低コストを実現することができる、という効果が得られる。

［本実施形態の車載カメラ１００Ｒによる画像の例］
図９は、本実施形態の車載カメラ１００Ｒを用いて得られる画像と、典型的な車載カメラにより得られる画像とを比較して示す図である。

図の左側の画像４１が、比較例として用いた一般的な車載カメラにより得られた画像である、一点鎖線で囲んだ部分４１ａに注目すると、右端にわずかに右後方の車が映っている。

図の右側の画像４２が、本実施形態の車載カメラ１００Ｒにより撮像された画像である。一点鎖線で囲んだ部分４２ａに注目すると、右端には、右後方の車の左半分が映っている。

各々の画像４１、４２において一点鎖線で囲まれた部分４１ａ、４２ａの比較から、同じ位置に置かれた右後方の車の映り方が、比較例の車載カメラと本実施形態の車載カメラ１００Ｒとでは大きく異なることが分かる。すなわち、本実施形態の車載カメラ１００Ｒでは、右後方の車の半分近くが映り込むことにより、はっきりと被写体が車であることを認識することができる。

＜変形例＞
図８では、撮像素子１０Ｃが、撮像面１１Ｃの中心点Ｃが、レンズ２０Ｃの光軸Ｌの位置から少なくともＸ軸の方向において偏心して配置される場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図１０に示すように、撮像素子１０Ｃが、撮像面１１Ｃの中心点Ｃが、レンズの光軸Ｌの位置からＸ軸の正方向とＹ軸の負方向の両方に偏心して配置されてもよい。

車両Ｄの後方を観察する目的の車載カメラの場合には、Ｙ軸方向のみに偏心させた位置に撮像素子を配置するようにしてもよい。例えば、Ｙ軸方向において撮像素子をＹ軸の負方向に偏心して配置することによって、車両Ｄの背後のすぐ近くの様子を撮像することができる。

１…車載カメラシステム
１０Ｃ…撮像素子
１１Ｃ…撮像面
２０Ｃ…レンズ
１００Ｒ，１００Ｌ…車載カメラ
２００…コントローラ
３００Ｒ，３００Ｌ…モニター

Claims (2)

1. レンズと、該レンズを通過する光束が結像する撮像面を備えた撮像素子とを少なくとも具備する車載カメラにおいて、
   前記レンズの光軸と、前記撮像面は直交しており、前記撮像面の中心は、前記レンズの光軸に対し偏心していることを特徴とする車載カメラ。
2. 請求項１に記載の車載カメラであって、
   前記レンズは、正射影の特性を有する
   車載カメラ。