JP3566100B2

JP3566100B2 - カメラ装置

Info

Publication number: JP3566100B2
Application number: JP26076498A
Authority: JP
Inventors: 早苗矢部; 一樹阪田; 善行藤井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JP2000089301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数方向の映像を撮影し広範囲の視野を監視することができるカメラ装置に係り、例えば車両に搭載され車両運行の安全を確保するために使用されるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数方向を撮影するカメラと、複数方向を撮影し、出力画像に左右反転処理を施すカメラ及びシステムは、種々提案されており、画像を左右反転する手法については、既知の技術である。
【０００３】
例えば、鏡を用いて３方向を撮影するカメラとして、特開平８−１１１７９９号公報に記載されたものがある。このカメラは、複数個の鏡とレンズの組合せにより３方向の領域画像を１台のカメラで撮影するものであるが、入射光をミラーで２度反射させて、レンズに結像させるため、カメラ装置の寸法が大きくなるという問題点があった。
【０００４】
また、複数方向を撮影し、出力画像に出力画像に左右反転処理を施すカメラとしたは、特開平８−２４８４８４号公報に記載されたものがある。このカメラは、ミラーを用いて車両の左右各方向を１つのカメラで撮影し、得られた画像の全体を信号処理回路により一括して左右反転されるものであるが、このように画像全体を一括して反転する場合は、包括する領域画像の向きが同じであることが前提であり、向きの違う領域画像を混在させることは不可能であった。
【０００５】
また、複数方向を撮影し、出力画像に出力画像に左右反転処理を施すシステムとして、特開平５−３１００７８号公報に記載されたものがある。このシステムは、複数のカメラを用いて、複数領域を撮影し、それぞれのカメラから得られる画像情報を必要に応じて左右反転した後、１つの画像情報に合成されるものである。この場合、複数のカメラを使用するので、スペースやコスト上の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、複数方向を撮影するカメラを実現する場合、複数個の鏡を用いた手法では、装置全体の寸法が大きくなるという問題がある。また、複数方向を撮影した出力画像に左右反転処理を施すカメラにおいては、得られた画像全体を一括して左右反転処理するため、向きの違う領域画像を混在させることは不可能である。さらに、複数のカメラで複数領域を撮影し、任意の領域のみの左右反転処理を行うシステムでは、システムの大規模化は必至であり、スペースやコストに問題がある。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、１つのプリズムを用いて、３方向以上の撮影を可能とし、安価で且つ小型のカメラ装置を提供することを目的とする。また、撮影画像の一部に左右反転処理を施すことにより、向きの違う領域画像を混在させた場合でも、各々の領域の方向を統一し広範囲の用途に用いることが可能なカメラ装置を得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、プリズムと撮像レンズの組合せにより少なくとも３方向からの映像を撮影することが可能なカメラ装置であって、撮影入射光の光路がプリズムを通過する領域とプリズムを通過しない領域とを設け、上記プリズムは少なくとも２方向の撮影光を同時に入射させ、上記プリズムを通過した光及びプリズムを通過しない光をいずれも撮像レンズを介して撮像面に結像させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、上記プリズムは光が入射する互いに６０°の角度をなす面を少なくとも２面備え、上記プリズムを撮像レンズの前面に配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の発明の構成において、上記撮像面に結像される各映像のうち一部領域の映像を左右反転する画像反転処理部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３記載の発明の構成において、上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子で映像信号に変換する際の駆動パルスを、領域設定に応じて切り換える手段であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項３記載の発明の構成において、上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子で映像信号に変換する際の駆動パルス、色分離パルス、信号処理パルスを、領域設定に応じて切り換える手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項３記載の発明の構成において、上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子からの出力信号をメモリに記録する手段と、タイミングジェネレータを用いてメモリから信号を読み出す際に、領域設定に応じて信号を読み出す順序を変化させる手段であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項３記載の発明の構成において、上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子から出力され、色信号及び輝度信号を含めた互いに独立な３種に分離された信号をそれぞれのメモリに記録する手段と、タイミングジェネレータを用いてメモリから信号を読み出す際に、領域設定に応じて信号を読み出す順序を変化させる手段であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるカメラ装置を上から見た構成図である。この実施の形態１によるカメラ装置は、左右方向からの撮像光を入射するプリズム１と、プリズム１を介した上記左右方向の光とプリズム１を介しない光を入射する撮影レンズ３と、撮影レンズ３からの光を撮像する撮像素子１３とを備え、カメラ外箱４に収納されている。そして、右方向からの入射光５ａは、プリズム１の前面２ａを透過した後、前面２ｂにて内面反射し、背面２ｃを透過し、撮像レンズ３に入射し、撮像素子１３の右半分に倒立鏡像を結ぶ。また、左方向からの入射光５ｂは、プリズム１の前面２ｂを透過した後、前面２ａにて内面反射し、背面２ｃを透過し、撮影レンズ３に入射し、撮像素子１３の左半分に倒立鏡像を結ぶ。
【００１６】
また、図２はこの発明の実施の形態１であるカメラ装置を横から見た図であり、下方向からの入射光５ｃは、撮像レンズ３に入射し、撮像素子１３の上半分に倒立正像を結び、プリズム１の背面２ｃを透過した上記左右方向の入射光は、撮像レンズ３に入射し、撮像素子１３の下半分に像を結ぶ。
【００１７】
上記のように構成されたカメラで撮影される画像を図３に示す。左画面６ａは右方向からの入射光５ａによる鏡像画像、右画面６ｂは左方向からの入射光５ｂによる鏡像画像、下画面６ｃは下方向からの入射光５ｃによる正像画像である。
【００１８】
以上のように、一方向がカットされたプリズム１を撮像レンズ前面の一部に配置すれば、１台のカメラで３方向の領域を撮影することが可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、撮像素子１３に結ばれた像をそのまま映像信号として出力するので、図３に示すように、左画面６ａと右画面６ｂで構成される上画面６ｄと、下画面６ｃでは、画像の向きが違っている。そこで、実施の形態２では、部分的に画像を左右反転する機能を備えることにより、鏡像である上画面６ｄの画像を左右反転すれば、１台のカメラで３方向の領域の正像を撮影することができる。
また下画面６ｃの画像を左右反転すれば、１台のカメラで３方向の領域の鏡像を撮影することができる。
【００２０】
図４は実施の形態２のカメラ装置を示す回路ブロック図である。
領域設定回路７は、撮像レンズ１で集光される複数領域の画像のうち、左右反転処理を行う領域を例えばスイッチ等でＶ方向のみ設定し、各領域毎に左右反転処理を行うか否か示す反転命令信号を出力する回路である。タイミング変換回路８は、領域設定回路７から得られる反転命令信号と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）９から得られる信号を基に、撮像素子１３であるＣＣＤの駆動パルスを生成する回路であり、上記反転命令信号が、左右反転処理を行わない領域であることを示す場合は、通常の駆動パルスを発生し、左右反転処理を行う領域であることを示す場合は、水平転送時の信号電荷の読み出し順序を逆にする駆動パルスを発生する回路である。
【００２１】
撮像素子１３では、タイミング変換回路８より得られる駆動パルスに合わせて、レンズ１より結像される光像について光電変換を行い、映像信号を出力する。信号処理回路１０では、撮像素子１３から得られる映像信号に、同期信号を挿入する等の処理を行い、画像信号として出力される。
【００２２】
このように実施の形態２によれば、左右反転処理を行う領域を例えばＶ方向のみ設定し、設定した領域内の画像情報は水平読出位置を反転して出力することで、上記領域内の画像を左右反転することが可能となる。
【００２３】
なお、領域設定回路７の設定方法は、スイッチを用いた方法で説明しているが、本発明ではこれに限定しておらず、外部からの入力信号や所定の領域に基づいて設定する等、どのような設定方法でも良い。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態２では、画像を左右反転したい領域の撮像素子駆動パルスを切り換えて、左右反転処理を実現するものであるが、カラーカメラ装置に用いた場合は、撮像素子上のカラーフィルタが左右対称でないことに起因して左右反転処理した画像の色情報が後段の信号処理部に対してその順序が逆になる。このため、反転部の色に関しては正常に処理されないという不具合をまねき、色情報の再現に異常をきたすため、視認用カメラとしては使用できない。
【００２５】
図５は実施の形態３のカメラ装置を示す回路ブロック図であり、図において、撮像レンズ１，領域設定回路７，タイミング変換回路８，タイミングジェネレータ９，ＣＣＤ撮像素子１３は実施の形態２と同じであるため、その説明を省略する。
【００２６】
輝度分離回路１１は、撮像素子１３から出力される映像信号中の輝度信号を抽出する回路であり、色差線順次方式の撮像素子の場合は、通常ＬＰＦで構成される。色分離回路１２は、撮像素子１３から出力される映像信号より、２系統の色信号を抽出する回路で、２種の色分離パルスによって、Ｒ系とＢ系の信号に分離される。色分離パルス切換回路１４は、タイミングジェネレータ９より得られる２種類の色分離パルスを、領域設定回路７より得られる反転命令信号に応じて切り換える回路である。
【００２７】
上記領域設定回路７からの反転命令信号が、左右反転処理を行わない領域であることを示す場合、色分離パルス切換回路１４では、タイミングジェネレータ９より得られるＲ系色分離パルスとＢ系色分離パルスの切換を行わず、そのままの状態で色分離回路１２に入力する。色分離回路１２では、Ｒ系色分離パルスを用いて、Ｒ系色信号を生成し、Ｂ系色分離パルスを用いて、Ｂ系色信号を生成する。
【００２８】
また、上記反転命令信号が、左右反転処理を行う領域であることを示す場合、色分離パルス切換回路１４では、タイミングジェネレータ９より得られるＲ系色分離パルスとＢ系色分離パルスを切り換え、撮像素子上のカラーフィルタの順序に対応する様、２種類の信号を互いに入れ換えた状態で色分離回路１２に入力する。つまり、色分離回路１２では、Ｂ系色分離パルスを用いて、Ｒ系色信号を生成し、Ｒ系色分離パルスを用いて、Ｂ系色信号を生成する。
【００２９】
信号処理回路１０では、色分離回路１２で生成された２種類の色信号と、輝度分離回路１１で生成された輝度信号に、所定の処理を施した後、Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙの２種類の色差信号と、輝度信号Ｙを生成する。
【００３０】
エンコーダ１５では、上記３種の信号より、ＮＴＳＣ等の信号規格に基づいた映像信号にエンコードされる。
【００３１】
このように実施の形態３によれば、左右反転処理を行う領域を例えばＶ方向のみ設定し、設定した領域内の画像情報は水平読出位置を反転して出力し、さらに、２種類の色分離パルスを撮像素子上のカラーフィルタに対応する様、切り換えて色分離処理を行うことにより、上記領域内の画像を正常な色に保ちつつ、左右反転処理することが可能になる。
【００３２】
実施の形態４．
図６は実施の形態４のカメラ装置を示す回路ブロック図である。
撮像レンズ１で集光される複数領域の光像は、撮像素子１３に結像し、光電変換された映像信号は、メモリ１６に記録される。
【００３３】
領域設定回路７は、撮像レンズ１で集光される複数領域の画像のうち、左右反転処理を行う領域を例えばスイッチ等で設定し、各領域毎に左右反転処理を行うか否かを示す反転命令信号を出力する回路である。読出信号生成回路１８は、領域設定回路７から得られる反転命令信号と、タイミングジェネレータ９から得られる信号を基に、メモリ１６から信号を読み出す際の信号を生成する回路である。上記領域設定回路７の反転命令信号が、左右反転処理を行う領域であることを示す場合は、メモリ１６内の映像信号を、反転領域内で水平方向位置を逆方向に読み出すような信号を生成し、上記反転命令信号が左右反転処理を行わない領域であることを示す場合は、メモリ１６内の映像信号を順方向に読み出すような信号を生成する。読出信号生成回路１８より得られる信号に合わせて、メモリ１６から読み出された映像信号は、信号処理回路１０で同期信号を挿入する等の処理を行い、画像信号として出力される。
【００３４】
以上のように実施の形態４によれば、撮像素子の映像信号をメモリに記憶させるとともに左右反転処理を行う領域を設定し、メモリから信号を読み出す際には、設定した領域内の画像信号は水平読出位置を反転して読み出すことで、複数領域における任意領域内の画像を左右反転することが可能になる。
【００３５】
実施の形態５．
実施の形態４では、撮像素子から出力される映像信号をメモリに記録し、信号を読み出す順序を切り換えて、左右反転処理を実現するものであるが、カラーカメラに用いた場合は、撮像素子上のカラーフィルタが左右対称でないことに起因して左右反転処理した画像の色情報が後段の信号処理部に対してその順序が逆になる。このため、反転部の色に関しては正常に処理されないという不具合をまねき、色情報の再現に異常をきたす為、視認用カメラとしては使用できない。
【００３６】
図７は実施の形態５のカメラ装置を示す回路ブロック図であり、図において、撮像レンズ１，撮像素子１３，領域設定回路７，読出信号生成回路１８，タイミングジェネレータ９，信号処理回路１０は実施の形態４と同じであるため、その説明を省略する。
【００３７】
輝度分離回路１１は、光像の明暗を分離する回路であり、撮像素子１３より得られる映像信号から輝度を分離し、輝度信号を生成する回路であり、生成された輝度信号は、メモリ１７ａに記録される。
【００３８】
色分離回路１２は、光像の色合いを分離する回路であり、色分離パルス切換回路１４より得られる２種類の色分離パルスを用いて、撮像素子１３より得られる映像信号から光像の色合いを分離し、２種類の色信号を生成する回路であり、生成された２種類の色信号は、メモリ１７ｂ，１７ｃに記録される。
【００３９】
読出信号生成回路１８より得られる信号に合わせて、メモリ１７ａ，１７ｂ，１７ｃから読み出された輝度信号と２種類の色信号は、それぞれ信号処理回路１０で所定の処理を施した後、輝度信号ＹとＲ−Ｙ，Ｂ−Ｙの２種類の色差信号として出力され、エンコーダ１５で、ＮＴＳＣ等の信号規格に基づいた映像信号にエンコードされる。
【００４０】
以上のように実施の形態５によれば、左右反転処理を行う領域を設定し、映像信号と輝度信号と２種類の色信号に分離した後、それぞれの信号をメモリに記憶させ、メモリから信号を読み出す際には、設定した領域内の各種信号の水平方向位置を反転して読み出すことで、上記領域内の画像を正常な色に保ちつつ、左右反転処理することが可能になる。
【００４１】
図７のカメラ装置では、映像信号と輝度信号と２種類の色信号に分離した後、メモリに記憶しているが、図８に示すように信号処理回路１０より出力される輝度信号ＹとＲ−Ｙ，Ｂ−Ｙの２種類の色差信号をメモリ１７ａ，１７ｂ，１７ｃに記録し、読出信号生成回路１８からの信号に基づいて再生しても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１，２の発明によれば、撮影入射光の光路がプリズムを通過する領域とプリズムを通過しない領域とを設け、上記プリズムは少なくとも２方向の撮影光を同時に入射させ、上記プリズムを通過した光及び通過しない光をいずれも撮像レンズを介して撮像面に結像させることにより、少なくとも３方向で得られる映像の組み合わせを柔軟に取り込むことができ、安価且つ小型な撮影が可能なカメラ装置を提供することができる。
【００４３】
請求項３から請求項７の発明によれば、複数領域の映像のうち一部領域の映像を左右反転する画像反転処理部、例えばＣＣＤの駆動パルスをＶ方向の領域毎に切り換える手段を備えることにより、一部領域の画像のみを左右反転することを可能とした。そのため、撮影して画像に正像と鏡像とが混在していても、どちらかに統一することが可能であり、広範囲の用途に用いることが可能なカメラ装置を提供することができる。
【００４４】
特に、請求項５記載の発明によれば、一部領域の画像を左右反転することを可能とすると共に、色分離処理時に用いる色分パルスを領域毎に切り換える手段を備えることにより、正確に色情報を左右反転することを可能とした。そのため、撮影して画像に正像と鏡像とが混在していても、どちらかに統一することが可能であり、広範囲の用途に用いることが可能なカラーカメラ装置を提供することができる。
【００４５】
請求項６記載の発明によれば、複数領域を撮影するカメラに、撮像素子より得られる映像信号を記録するメモリを備え、映像信号をメモリから読み出す順序を領域毎に切り換える手段を備えることにより、順方向にしか読み出すことの出来ない撮像素子を用いた場合でも、任意領域の画像を左右反転することができる。
【００４６】
請求項７記載の発明によれば、複数領域を撮影するカメラに、光を表現するために必要な互いに直行する３種の信号に分離して、それぞれの信号を記録するメモリを備え、信号情報をメモリから読み出す順序を領域毎に切り換える手段を備えることにより、任意領域のカラー画像を左右反転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるカメラ装置を上から見た構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるカメラ装置を横から見た構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるカメラ装置の出力画面の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるカメラ装置の回路ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるカメラ装置の回路ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるカメラ装置の回路ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態５によるカメラ装置の回路ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるカメラ装置の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１プリズム、２ａ，２ｂ，２ｃプリズムの面、３撮像レンズ、４カメラ外箱、５ａ右方向からの入射光、５ｂ左方向からの入射光、５ｃ下からの入射光、６ａ左画面、６ｂ右画面、６ｃ下画面、６ｄ上画面、７領域設定回路、８タイミング変換回路、９タイミングジェネレータ、１０信号処理回路、１１輝度分離回路、１２色分離回路、１３撮像素子、１４色分離パルス切換回路、１５エンコーダ、１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃメモリ、１８読出信号生成回路。

Claims

プリズムと撮像レンズの組合せにより少なくとも３方向からの映像を撮影することが可能なカメラ装置であって、
撮影入射光の光路がプリズムを通過する領域とプリズムを通過しない領域とを設け、上記プリズムは少なくとも２方向の撮影光を同時に入射させ、上記プリズムを通過した光及びプリズムを通過しない光をいずれも撮像レンズを介して撮像面に結像させることを特徴とするカメラ装置。
上記プリズムは光が入射する互いに６０°の角度をなす面を少なくとも２面備え、上記プリズムを撮像レンズの前面に配置したことを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
上記撮像面に結像される各映像のうち一部領域の映像を左右反転する画像反転処理部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のカメラ装置。
上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子で映像信号に変換する際の駆動パルスを、領域設定に応じて切り換える手段であることを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。
上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子で映像信号に変換する際の駆動パルス、色分離パルス、信号処理パルスを、領域設定に応じて切り換える手段であることを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。
上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子からの出力信号をメモリに記録する手段と、タイミングジェネレータを用いてメモリから信号を読み出す際に、領域設定に応じて信号を読み出す順序を変化させる手段であることを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。
上記画像反転処理部は、反転領域を設定する領域設定手段と、撮像面である撮像素子から出力され、色信号及び輝度信号を含めた互いに独立な３種に分離された信号をそれぞれのメモリに記録する手段と、タイミングジェネレータを用いてメモリから信号を読み出す際に、領域設定に応じて信号を読み出す順序を変化させる手段であることを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。