(57)【要約】【課題】１つのレンズ群で車体周囲の広い範囲を撮像し、これらに基づいて運転者に正確で十分な情報を簡易に提供できる監視用車載撮像システムを提供すること。【解決手段】結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、結像面に１群で車体面の両端部の近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が車体面の方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することとしたので、例えば車の側方の前バンパーの１ｍ先から後バンパーの１ｍ後まで１台のカメラで撮像でき、複雑な画面合成技術によらなくとも、容易に正確で十分な情報をモニターに映し出すことができる。【選択図】  図１
2004159186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記結像面に１群で車体面の両端部の近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が前記車体面の方向に直交するように形成されているレンズ群と
を具備することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項２】
請求項１に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、その光軸に沿ってその光軸の周囲３６０度を撮像できるものであることを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項３】
請求項２に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、前記光軸方向に反射領域を形成するパルレンズを有することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項４】
請求項３に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、前記撮像素子の結像面にそのレンズ群による結像円の全ての領域を結像すると共に前記結像円の半径を最大とするものであることを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項５】
請求項３に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、前記光軸の周囲３６０度のうち下方側を撮像するものであることを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項６】
請求項３に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、前記撮像素子の結像面にそのレンズ群による結像円の一部の領域を結像すると共に前記撮像素子の表面中心点と異なる位置に前記結像円の中心点を結像するものであることを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項７】
請求項６に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記撮像素子により変換された電気信号の歪を補正する補正手段を更に具備することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項８】
請求項７に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記補正手段により得られた映像情報を含め運転情報を画面に表示する表示手段を更に具備し、
前記車の両側面の映像情報を合成し前記表示手段により表示することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項９】
結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記結像面に１群で車体角部の一方の角面近傍から他方の角面近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が前記車体下方の地平面方向に直交するように形成されているレンズ群と
を具備することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、その光軸に沿ってその光軸の周囲３６０度を撮像できるものであることを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、前記光軸方向に反射領域を形成するパルレンズを有することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記レンズ群は、前記撮像素子の結像面にそのレンズ群による結像円の全ての領域を結像すると共に前記結像円の半径を最大とするものであることを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記撮像素子により変換された電気信号の歪を補正する補正手段を更に具備することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の監視用車載撮像システムにおいて、
前記補正手段により得られた映像情報を含め運転情報を画面に表示する表示手段を更に具備し、
前記車の車体角部の映像情報を他の映像情報と合成し前記表示手段により表示することを特徴とする監視用車載撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載する監視用車載撮像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車の運転席から見にくい路面状態や障害物を撮像するカメラを複数台自動車に設置し、それらの合成情報を車内のモニターに映し出すことにより運転の安全を確保することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５５１００号公報（段落番号［０００８］から［００２３］、第３図）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば自動車の側方を前のバンパーの１ｍ先から後のバンパーの１ｍ後までモニターに映し出そうとすると、２台以上のカメラで撮像領域を分割し撮像し、これを後で合成しモニター画面に表示しなければならず、２台以上のカメラの連携や合成技術で複雑になり、必ずしも正確で十分な情報を運転手に提供できないと共に製造コストも高くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされるもので、１つのレンズ群で車体周囲の広い範囲を撮像し、これらに基づいて運転者に正確で十分な情報を簡易に提供できる監視用車載撮像システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の主たる観点に係る監視用車載撮像システムは、結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、前記結像面に１群で車体面の両端部の近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が前記車体面の方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、結像された像を電気信号に変換する撮像素子と１群で車体面の両端部の近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が前記車体面の方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することとしたので、例えば車の側方の前バンパーの１ｍ先から後バンパーの１ｍ後まで１台のカメラで撮像でき、複雑な映像（画像）合成技術によらなくとも、容易に正確で十分な情報をモニターに映し出すことができる。
【０００８】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、その光軸に沿ってその光軸の周囲３６０度を撮像できるものであることを特徴とする。これにより、例えば車の側面にレンズ群等備えたカメラを設置すると、カメラの下方の地面は勿論のこと車の側面前方から後方まで、更に車の上方まで１台のカメラで連続して撮像でき、運転の安全確保が容易となる。
【０００９】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、前記光軸方向に反射領域を形成するパルレンズを有することを特徴とする。これにより、１群のレンズ群で例えば車の左側面に直交する光軸周囲３６０度の鮮明な環状画像を得ることができ、構造が比較的簡単で安価なレンズ群のカメラ１台で、前バンパー前方から後バンパー後方まで複雑な映像（画像）合成技術によらなくとも、正確で十分な情報をモニターに映し出すことができる。
【００１０】
ここでパルレンズとは、Ｐａｎｏｒａｍｉｃ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｌｅｎｓでありそれ自体で周囲３６０度のパノラマ環状画像を映し出すレンズをいう。
【００１１】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、前記撮像素子の結像面にそのレンズ群による結像円の全ての領域を結像すると共に前記結像円の半径を最大とするものであることを特徴とする。これにより、パルレンズを使った場合の撮像素子結像面の結像円で、最も情報量の多くなる外周縁により近い領域を全部撮像素子上に結像させることができ、しかも最大の大きさで結像させるのでパルレンズにより得られた撮像情報を有効に活用できる。
【００１２】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、前記光軸の周囲３６０度のうち下方側を撮像するものであることを特徴とする。これにより、例えば車の側面にレンズ群等を設置する場合に最も必要な情報のみ運転者に提供でき、効率的な撮像システムとできる。また、例えば該レンズ群をサイドウィンカーランプ内に収容しサイドウィンカーランプの上方部分を本来のランプ表示とし、下方部分を該レンズ群として構成できるので、自動車の車体上に無用な突起物をなくすことができる。
【００１３】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、前記撮像素子の結像面にそのレンズ群による結像円の一部の領域を結像すると共に前記撮像素子の表面中心点と異なる位置に前記結像円の中心点を結像するものであることを特徴とする。これにより、例えば車の側面にレンズ群等を設置する場合に、最も必要な撮像情報を拡大して撮像素子に結像し解像度を上げることができ、効率的な運転情報を提供できる。
【００１４】
本発明の一の形態によれば、前記撮像素子により変換された電気信号の歪を補正する補正手段を更に具備することを特徴とする。これにより、例えば帯状の歪のない平面的映像情報にすることができ、そのままモニター画面に表示しても容易に運転者が正確な運転情報を得ることができる。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記補正手段により得られた映像情報を含め運転情報を画面に表示する表示手段を更に具備し、前記車の両側面の映像情報を合成し前記表示手段により表示することを特徴とする。これにより、例えば車の両側面に設置したレンズ群等により得られた映像情報の他に、運転上有益な情報をモニター画面に表示でき、容易に運転者が正確な運転情報を得ることができる。
【００１６】
本発明の他の観点に係る監視用車載撮像システムは、結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、前記結像面に１群で車体角部の一方の角面近傍から他方の角面近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が前記車体下方の地平面方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、前記結像面に１群で車体角部の一方の角面近傍から他方の角面近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が前記車体下方の地平面方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することとしたので、例えば車の前バンパーの左角にレンズ群等備えたカメラを設置すると、左折する時に車の左側面側から前バンパー側まで１台のカメラで撮像でき、複雑な映像（画像）合成技術によらなくとも、容易に正確で十分な情報をモニター画面に映し出すことができる。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、その光軸に沿ってその光軸の周囲３６０度を撮像できるものであることを特徴とする。これにより、例えば車の角にレンズ群等備えたカメラを設置すると、車の角を含めその周りまで連続して撮像でき、運転の安全確保が容易となる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、前記光軸方向に反射領域を形成するパルレンズを有することを特徴とする。これにより、１群のレンズ群で例えば車体下方の地平面方向に直交する光軸周囲３６０度の鮮明な環状画像を得ることができ、構造が比較的簡単で安価なレンズ群のカメラ１台で、車の角を含め車の左側面側から前バンパー側まで複雑な映像（画像）合成技術によらなくとも、正確で十分な情報をモニターに映し出すことができる。
【００２０】
本発明の一の形態によれば、前記レンズ群は、前記撮像素子の結像面にそのレンズ群による結像円の全ての領域を結像すると共に前記結像円の半径を最大とするものであることを特徴とする。これにより、パルレンズを使った場合の結像円で最も情報量の多くなる外周縁により近い領域を全部撮像素子結像面に結像させることができ、しかも最大の大きさで結像させるので例えば車の角にそのパルレンズ等備えたカメラを設置する場合も、パルレンズにより得られた撮像情報を有効に活用できる。
【００２１】
本発明の一の形態によれば、前記撮像素子により変換された電気信号の歪を補正する補正手段を更に具備することを特徴とする。これにより、例えば帯状の歪のない映像情報にすることができ、そのままモニター画面に表示しても容易に運転者が正確な運転情報を得ることができる。
【００２２】
本発明の一の形態によれば、前記補正手段により得られた映像情報を含め運転情報を画面に表示する表示手段を更に具備し、前記車の車体角部の映像情報を他の映像情報と合成し前記表示手段により表示することを特徴とする。これにより、例えば車の角に設置したレンズ群等により得られた映像情報の他に、運転上有益な情報をモニター画面に表示でき、容易に運転者が正確な運転情報を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。尚、以下に実施形態を説明するにあたっては、レンズ群としてパルレンズを有する場合について説明するが、これに限られるものではない。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る監視用車載撮像システムの車載カメラの設置概略図、図２は監視用車載撮像システムの構成図、図３は監視用車載撮像システムの車載カメラの概略図、図４は撮像素子に結像される結像円の説明図、図５は車を前から見た撮像領域の説明図、図６は撮像素子に結像される映像の説明図、図７は車を上方から見たときの撮像領域の説明図、図８は車を側面から見たときの撮像領域の説明図、図９は歪補正をかけてモニターに表示したときの説明図及び図１０は歪補正をかけないでモニターに表示したときの説明図である。
【００２５】
図２の示すように、監視用車載撮像システム１は例えば車の周辺を撮像する第１撮像部２０、第２撮像部４０とその第１撮像部２０及び第２撮像部４０により得られた電気信号を合成し映像情報等から運転情報とする画像合成部６０、車の動きや周囲の障害物を感知するセンサー部６５及びその映像情報等を表示するモニター部７０等から構成される。
【００２６】
ここで、第１撮像部２０、第２撮像部４０はそれぞれ例えば車の運転席から見たときに、左側方を撮像する第１カメラ２１及びその第１カメラ２１により得られた電気信号の歪を補正する第１歪補正部２２、同じく運転席から見たときに右側方を撮像する第２カメラ４１及びその第２カメラ４１により得られた電気信号の歪を補正する第２歪補正部４２を有する。
【００２７】
また、第１カメラ２１及び第２カメラ４１は例えば図３に示すようにそれぞれパルレンズ２３及び結像用レンズ等からなるレンズ群２４とそのレンズ群２４により結像された像を電気信号に変える撮像素子２５とを具備し、そのレンズ群２４による光軸がパルレンズ２３の反射面２６に対し直交する方向に形成されている。
【００２８】
更に図１、図３及び図５に示すように、第１カメラ２１及び第２カメラ４１はそのレンズ群２４の光軸がそれぞれ左側面２及び右側面３の車体表面方向に対し直交するように形成されており、パルレンズ２３によりその光軸の周囲３６０度の視野角を有し、例えば１台の第１カメラ２１により車の左側面２の前方から後方等で広い撮像領域を形成できる。
【００２９】
このように光軸を左側面２及び右側面３の車体表面方向に対し直交するように（例えば図５のＸ軸方向）形成することにより、パルレンズの特徴である光軸方向の反射面２６である反射領域で入力されない撮像情報が、丁度側方周辺監視の場合に車の真横方向の撮像情報となり、運転席からも視認できる情報で必要性がほとんどない不用データとなるので、反射領域で死角となっても問題は生じない。
【００３０】
また、第１カメラ２１及び第２カメラ４１を車の左側面２及び右側面３の車体に設置したので、ドアミラーに設置する場合に比べ配線の問題やドアミラーを収納した場合に視野角が狭まる等の問題が生ぜず、低コストで正確な撮像システムとすることができる。
【００３１】
また、パルレンズ２３は例えば図３に示すように、前面中央の反射面２６と撮像領域である所定領域からの光が入射する前面周縁部の透光面２７とパルレンズ２３から出射するための後面中央の後透光面２８を有し、前面周縁部の透光面２７に光軸の周囲３６０度の撮像領域からの光線が入射する。
【００３２】
更にパルレンズ２３は、例えば図５に示すように仰角が９０度未満で俯角が０度以上、例えば２５度の俯角を有し真下の地面のみならず自分の車のタイヤも映し出すことができ、障害物との位置関係を明確に視認できることとなる。
【００３３】
また、撮像素子２５は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）であり多数の受光素子により構成され、その有効領域の縦と横の比が３：４となっている。
【００３４】
更に撮像素子２５には例えばレンズ群２４からの入射光の結像円２９が、図４に示すようにその円周を撮像素子２５の有効領域の外周縦方向（図４のＹ軸方向）である両短辺に接し、且つ撮像素子２５の有効領域の外周横方向（図４のＸ軸方向）である下側長辺に接するように、撮像素子２５の有効領域の表面中心点３０より結像円２９の中心点３１の方が上方（図４のＹ軸方向）に位置するように結像することができる。
【００３５】
これによって、パルレンズ２３の特徴である結像円２９で最も情報量の多い外周領域を確実に撮像素子２５の有効領域の受光素子に結像させることができ、更に撮像素子２５の有効領域から外れる結像円２９の部分を車の側面監視としては不要なデータである図５に示す光軸より上方（図５のＹ軸方向）の結像円部分とすることにより、図４に示すように、必要な結像円２９の中心点３１より下側（図４のＹ軸方向と反対側方向）の結像をより大きくすることができ、最も必要な撮像情報の解析度を上げることができる。
【００３６】
また、第１歪補正部２２及び第２歪補正部４２は撮像素子２５により変換された電気信号のままモニターで画像表示すると、例えば図５に示す第１カメラ２１であれば図６に示すような映像情報となり、必ずしも直ちには正確な情報を得られないおそれもあるので、図９に示すように湾曲する歪等を補正し運転者が即座に遠近感や対象物の大きさ等を判断できるように、補正するものである。
【００３７】
更に第１歪補正部２２及び第２歪補正部４２は、必ずしもそれぞれ第１撮像部２０、第２撮像部４０に具備しなくても良く、画像合成部６０内に設けても良い。また、第１カメラ２１及び第２カメラ４１から得られた電気信号の歪を補正せずにそのまま、画像合成部６０によりモニター部７０に表示しても良い。これにより、コストを抑えることができる。
【００３８】
また、後述する画像合成部６０によらず第１歪補正部２２及び第２歪補正部４２で、図４に示すように撮像素子２５に結像された結像円２９による撮像情報のうち、例えば車の左側面２の周辺情報である図９の左側画像を得るには不要な部分をカットし、必要な情報を切り出し処理することを兼ねても良い。このような切り出し処理と歪補正を同じデバイスで画像処理すればコンパクトな撮像部とできる。
【００３９】
次に、画像合成部６０は例えば図９に示すように第１撮像部２０と第２撮像部４０との映像情報をモニター部７０に、車の左側面２と右側面３とを並べて表示する場合に、映像（画像）を合成するものであるが、この場合、第１カメラ２１と第２カメラ４１とは車に対し左右対象に設置されているので、複雑な映像（画像）合成技術を用いることなく図９のような画像が得られる。
【００４０】
また、画像合成部６０には監視用車載撮像システム１全体を制御する制御部６１と監視用車載撮像システム１の操作情報等の外部入出力部６２が備えられている。外部入出力部６２は例えば操作パネルの操作スイッチ等である。
【００４１】
更にセンサー部６５は、例えば車の左側面２周辺の歩行者や自転車等の障害物を感知するセンサーや車のギヤがバックに入ったことを感知するセンサー等で、その情報を画像合成部６０の制御部６１に入力し、制御部６１はそれらの情報に基づいて必要なカメラの撮像を開始することもできる。
【００４２】
また、モニター部７０は画像合成部６０により作成された運転情報を表示するものであり、例えば図９に示すように画面の右側に車の右側面３周辺の画像を表示し、画面の左側に車の左側面２周辺の画像を表示し、一目で車の両側面の状況を認識できるようにするものである。
【００４３】
更にモニター部７０にスーパーインポーズ機能を持たせ、画面に距離を表示させれば簡単に障害物との距離が判断でき、運転の安全がより図れる。
【００４４】
次に、このように構成された監視用車載撮像システム１の動作について説明する。
【００４５】
まず、例えば画像合成部６０の外部入出力部６２に設けられた操作スイッチにより、制御部６１の制御の下図５に示す左側撮像領域から像の光線が車の左側面２の第１カメラ２１に備えられたパルレンズ２３の透光面２７から光軸の周囲３６０度の環状情報として入射し、パルレンズ２３の中で反射を繰り返し後透光面２８から出射する。
【００４６】
次に、パルレンズ２３から出射した光線は複数枚のレンズを通り撮像素子２５に例えば図６に示すように結像円２９を結像するが、その結像円２９は図４に示すようにその円周を撮像素子２５の有効領域外周の縦方向（図４のＹ軸方向）である両短辺に接し、且つ撮像素子２５の有効領域外周の横方向（図４のＸ軸方向）である下側長辺に接するように、撮像素子２５の有効領域の表面中心点３０より結像円２９の中心点３１の方が上方（図４のＹ軸方向）に位置することとなる。
【００４７】
これによって、パルレンズ２３の特徴である結像円２９で最も情報量の多い外周領域を確実に撮像素子２５の有効領域の受光素子に結像させることができ、有効領域の受光素子を効率的に使用し解析度を上げることが可能となる。
【００４８】
また、撮像素子２５により撮像情報が電気信号に変換され更に第１歪補正部２２により図６に見られるような湾曲したような歪が、制御部６１の制御の下例えば図９の左側画面に示すように平坦的な見やすい映像情報と補正される。
【００４９】
更に補正された映像情報は、制御部６１の制御の下、画像合成部６０により車の側方周辺の監視に必要な映像情報として切り出される。例えば車長を４．５ｍとして第１カメラ２１の取付位置を地上から略６０ｃｍ、前から１．５ｍの所とし、図７及び図８に示すように撮像領域を車の前バンパーの１ｍ先から後バンパーの１ｍ後までとすると、第１カメラ２１の光軸周囲３６０度の視野角の内略１６０度の視野角で足りるので、その必要な映像情報が切り出されることとなる。
【００５０】
また、右側撮像領域から像の光線が車の右側面３の第２カメラ４１に備えられたパルレンズ２３の透光面２７から光軸の周囲３６０度の環状情報として入射し、パルレンズ２３の中で反射を繰り返し後透光面２８から出射する場合も同様に、撮像素子２５に結像円２９が結像され第２歪補正部４２により、歪が補正され画像合成部６０により必要な映像情報が切り出されることとなる。
【００５１】
次に、必要な映像情報が切り出された後制御部６１の制御の下、画像合成部６０により、例えば図９に示すように左側面２の映像情報と右側面３の映像情報とを左右に並べる簡単な合成がされ、車の両側面周辺の運転情報がモニター部７０に出力される。
【００５２】
また、車の両側面周辺の運転情報がモニター部７０に入力されると、制御部６１の制御の下例えば図９のような画面が表示されることとなる。
【００５３】
このように本実施形態によれば、結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、結像面に１群で車体面の両端部の近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸が車体面の方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することとしたので、例えば車の側方の前バンパーの１ｍ先から後バンパーの１ｍ後まで１台のカメラで撮像でき、複雑な画面合成技術によらなくとも、容易に正確で十分な情報をモニターに映し出すことができる。
【００５４】
具体的にはレンズ群２４に光軸方向に反射領域である反射面２６を形成するパルレンズ２３を有し、その光軸の周囲３６０度を撮像できる１つの第１カメラ２１を車の左側面２にその光軸が車体面と直交する方向となるように設けたので、車体左側面の前バンパー前方から後バンパー後方までの広い領域を１台のカメラで撮像でき、しかも構造が比較的簡単で安価に監視用車載撮像システムを製造できる。
【００５５】
また、撮像素子２５の結像面の有効領域にレンズ群２４による結像円２９の一部の領域を結像すると共に、撮像素子２５の有効領域の表面中心点３０と異なる位置に結像円２９の中心点３１を結像することとしたので、例えば１台の第１カメラ２１で車の側方の前方から後方までの広い範囲を撮像できると共に、最も必要な撮像情報を拡大して撮像素子２５に結像し解像度を上げることができ、効率的な運転情報を提供できる。
【００５６】
更に撮像素子２５により変換された電気信号の歪を補正する補正手段例えば第１歪補正部２２を備えたので、帯状の歪のない映像情報にすることができ、そのままモニター画面に表示しても、運転者は容易に正確な運転情報を得ることができる。
【００５７】
また、歪補正後の映像情報を含め運転情報を表示するモニター部７０を更に具備し、例えば車の左側面２、右側面３にそれぞれ設置した第１カメラ２１、第２カメラ４１により得られた側面の映像情報を画像合成部６０により合成し、モニター部７０により表示することとしたので、例えばセンサー部６５により得られた障害物との距離情報等、更には画像合成部６０の外部入出力部６２により入力された外部情報を含めた運転情報を画面に合成することができ、容易に運転者が正確な運転情報を得ることができる。
【００５８】
更に車の横を監視する車載撮像システムとして、視野角の広いレンズを使ったカメラをドアミラーの内部に収納する方法も考えられるが、車の前バンパーの前から後バンパーの後ろまでを撮像するとなると１８０度ぐらいの視野角となり、レンズが魚眼レンズに近いものとなる。このため、視野角を確保するためにレンズのトップをドアミラーから飛び出させるかドアミラーの筐体をかなりの逃げ構造にする必要が生じデザイン的にマイナスとなるが、パルレンズ２３を使った第１カメラ２１をその光軸が車の側面に対し直交するように形成したので、そのパルレンズ２３の透光面２７のみを車体表面より出せば良く、しかもパルレンズ２３自体が小さいので車のスタイリングの妨げとなることも極めて少ないものとなる。
【００５９】
また、カメラをドアミラーの内部に収納する方法ではそのドアミラーが電動収納機能や電動ミラー角度調節機能を備えている場合は、車の本体とドアミラーの間には１０本以上の線材で接続されているが、監視カメラのために新たに線材を増やすことは構造的に難しいと考えられる。この点、車体の側面に光軸を車体表面に対し直交するように設置する第１カメラ２１等では、このような問題はない。
【００６０】
更に第１カメラ２１にパルレンズ２３を使用したので最大３６０度の視野角が得られ、切り出す映像（画像）データの範囲を変えることにより容易に、必要な情報の撮像領域を拡大させることができる。例えば従来の広角レンズを使ったカメラより広い範囲を撮像領域として設定できる。
【００６１】
尚、レンズ群２４をその光軸の周囲３６０度のうち下方側を撮像するものとすれば、例えば１台の第１カメラ２１で車の側方の前方から後方までの広い範囲を撮像できると共に、車の左側面２に第１カメラ２１を設置する場合に最も必要な情報のみ運転者に提供でき、効率的な撮像システムとできる。また、例えばその第１カメラ２１をサイドウィンカーランプ内に収容しサイドウィンカーランプの上方部分を本来のランプ表示とし、下方部分を第１カメラとして構成できるので、自動車の車体上に無用な突起物をなくすことができる。更に地面方向の１８０度の視野角の映像情報を表示すれば良いので、左側面２と右側面３との合成も左右並べて表示するだけで運転者に容易に周囲の状況を認識させることができ、複雑な合成手段を講じる必要がなく低コストにできる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態にかかる監視用車載撮像システムについて説明する。
【００６３】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る監視用車載撮像システムの車載カメラの設置概略図、図１２は監視用車載撮像システムの構成図、図１３は撮像素子に結像される結像円の説明図、図１４は車の前から見たときの監視用車載撮像システムの説明図、図１５は撮像素子に結像される映像の説明図、図１６は視野角の説明図、図１７は歪補正をかけてモニターに表示したときの説明図及び図１８は歪補正をかけないでモニターに表示したときの説明図である。
【００６４】
尚、第２の実施形態に係る監視用車載撮像システム１０１の構成は、光軸の向き及びカメラの設置場所の相違を除けば基本的に第１の実施形態に係る監視用車載撮像システム１と同様であり、以下の説明で第１の実施形態で示した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。
【００６５】
すなわち、図１２の示すように、監視用車載撮像システム１０１は例えば車の周辺を撮像する第３撮像部１２０とその第３撮像部１２０により得られた電気信号等を合成し運転情報とする画像合成部６０、車の動きや周囲の障害物を感知するセンサー部６５及びその運転情報を表示するモニター部７０等から構成される。
【００６６】
ここで、第３撮像部１２０は例えば車の運転席から見たときに、左角部周辺を撮像する第３カメラ１２１及びその第３カメラ１２１により得られた電気信号の歪を補正する第３歪補正部１２２を有する。
【００６７】
また、第３カメラ１２１は例えば図３に示すようにパルレンズ２３及び結像用レンズ等からなるレンズ群２４とそのレンズ群２４により結像された像を電気信号に変える撮像素子２５とを具備し、そのレンズ群２４による光軸がパルレンズ２３の反射面２６に対し直交する方向に形成されている。
【００６８】
更に図３、図１１及び図１４に示すように、第３カメラ１２１はそのレンズ群２４の光軸が車体下方の地平面方向に対し直交するように形成されており、パルレンズ２３により図１６に示すように、その光軸の周囲３６０度の視野角を有し、例えば１台の第３カメラ１２１を車の前左角部に設置すると、その前左角部を含め車の左側面２の後方から前バンパーの右方向まで広い撮像領域を形成できる。
【００６９】
このように光軸を車体下方の地平面方向に対し直交するように（例えば図１４のＹ軸方向）形成することにより、パルレンズ２３の特徴である光軸方向の反射面２６である反射領域で入力されない撮像情報が、丁度角部周辺監視の場合に車の真上方向の撮像情報となり必要性がほとんどない不用データとなるので、反射領域で死角となっても問題は生じない。
【００７０】
また、パルレンズ２３は、例えば図１４に示すように仰角が９０度未満で俯角が０度以上、例えば２５度の俯角を有するよう形成されており、十分角部周辺の状況を視認できることとなる。
【００７１】
更に撮像素子２５の結像面にはレンズ群２４からの入射光結像円２９の全ての領域が結像されており、例えば図１３に示すように結像円２９の円周を撮像素子２５の有効領域外周の横方向（図１３のＸ軸方向）である両長辺に接するように結像されている。
【００７２】
これによって、パルレンズ２３の特徴である結像円２９で最も情報量の多い外周領域を確実に撮像素子２５の有効領域の受光素子に結像させることができると共に、その結像円２９をより大きくすることができ、最も必要な車の直近撮像情報の解析度を上げることができる。
【００７３】
また、第３歪補正部１２２は撮像素子２５により変換された電気信号のままモニターで画像表示すると、例えば図１５に示すような映像情報となり、必ずしも直ちには正確な情報を得られないおそれもあるので、図１７に示すように湾曲する歪等を補正し運転者が即座に遠近感や対象物の大きさ等を判断できるように、補正するものである。
【００７４】
更に第３歪補正部１２２は、必ずしも第３撮像部１２０に具備しなくても良く、画像合成部６０内に設けても良い。また、第３カメラ１２１から得られた電気信号の歪を補正せずにそのまま、画像合成部６０によりモニター部７０に表示しても良い。これにより、コストを抑えることができる。
【００７５】
また、後述する画像合成部６０によらずに第３歪補正部１２２で図１５に示すように撮像素子２５に結像された結像円２９による撮像情報のうち、車の前左角部周辺情報である図１７の画像を得るべく不要な部分をカットし、必要な情報を切り出し処理することを兼ねても良い。このような切り出し処理と歪補正を同じデバイスで画像処理すればコンパクトな撮像部とできる。
【００７６】
次に、画像合成部６０は例えば図１７に示すように運転者が見やすいようにいくつかの画面に分割し並べて合成し直したり、左折するときに車の左側面２の後方から自転車等が接近している等の情報を後述するセンサー部６５より得、前左角部の第３カメラ１２１による映像情報と合成してモニター部７０に出力等するものである。
【００７７】
また、画像合成部６０には監視用車載撮像システム１０１全体を制御する制御部６１と監視用車載撮像システム１０１の操作情報等の外部入出力部６２が備えられている。外部入出力部６２は例えば操作パネルの操作スイッチ等である。
【００７８】
更にセンサー部６５は、例えば車の左側面２周辺の歩行者や自転車等の障害物を感知するセンサーや車のギヤがバックに入ったことを感知するセンサー等で、その情報を画像合成部６０の制御部６１に入力し、制御部６１はそれらの情報に基づいて必要なカメラの撮像を開始することもできる。
【００７９】
また、モニター部７０は画像合成部６０により作成された運転情報を表示するものである。
【００８０】
更にモニター部７０にスーパーインポーズ機能を持たせ、画面に距離を表示させれば簡単に障害物との距離が判断でき、運転の安全がより図れる。
【００８１】
次に、このように構成された監視用車載撮像システム１０１の動作について説明する。
【００８２】
まず、例えば画像合成部６０の外部入出力部６２に設けられた操作スイッチにより、制御部６１の制御の下図１４及び図１６に示す視野角３６０度の撮像領域から像の光線が車の前左角部の第３カメラ１２１に備えられたパルレンズ２３の透光面２７から光軸の周囲３６０度の環状情報として入射し、パルレンズ２３の中で反射を繰り返し後透光面２８から出射する。
【００８３】
次に、パルレンズ２３から出射した光線は複数枚のレンズを通り撮像素子２５に例えば図１５に示すように結像円２９を結像するが、その結像円２９は図１３に示すようにその円周が撮像素子２５の結像面の有効領域外周の横方向（図１３のＸ軸方向）である両長辺に接し、その結像円２９の全ての領域が有効領域内に結像されることとなる。
【００８４】
これによって、パルレンズ２３の特徴である結像円２９で最も情報量の多い外周領域を確実に撮像素子２５の有効領域の受光素子に結像させることができると共に、その結像円２９をより大きくすることができ、最も必要な車の直近撮像情報の解析度を上げることができる。
【００８５】
また、撮像素子２５により撮像情報が電気信号に変換され更に第３歪補正部１２２により図１５に見られるような湾曲したような歪が、制御部６１の制御の下例えば図１７の画面に示すように平坦的な見やすい映像情報と補正される。
【００８６】
更に補正された映像情報は制御部６１の制御の下、画像合成部６０により車の前左角部周辺の監視に必要な映像情報として切り出されると共に、例えば図１７に示すように運転者が見やすいようにいくつかの画面に分割し、並べて合成し直したり、必要な他の情報、例えばセンサー部６５からの左折するときに車の左側面２に自転車等の障害物が接近している等の情報が合成され、その合成された運転情報がモニター部７０に出力される。
【００８７】
また、車の角部周辺の運転情報がモニター部７０に入力されると、制御部６１の制御の下例えば図１７のような画面が表示されることとなる。この場合に図１５に示すような歪の補正前の映像情報をそのままモニター部７０に表示させることもできる。これによって、監視用車載撮像システムの製造コストを抑えることができる。
【００８８】
このように本実施形態によれば、結像面に結像された像を電気信号に変換する撮像素子と、その結像面に１群で車体角部の一方の角面近傍から他方の角面近傍を含む所定領域を撮像し結像すると共に、光軸がその車体下方の地平面方向に直交するように形成されているレンズ群とを具備することとしたので、例えば車の前バンパーの左角にレンズ群等備えたカメラを設置すると、左折する時に車の左側面側から前バンパー側右方向まで１台のカメラで撮像でき、複雑な映像（画像）合成技術によらなくとも、容易に正確で十分な情報をモニター画面に映し出すことができる。
【００８９】
具体的にはレンズ群２４に光軸方向に反射領域である反射面２６を形成するパルレンズ２３を有し、その光軸の周囲３６０度を撮像できる１つの第３カメラ１２１を例えば車の前左角部に、その光軸が車体下方の地平面方向と直交するように設けたので、車の左側面側から前バンパー側右方向までの広い領域を１台のカメラで撮像でき、しかも構造が比較的簡単で安価に監視用車載撮像システムを製造できる。
【００９０】
また、撮像素子２５の結像面の有効領域にレンズ群２４による結像円２９の全ての領域を結像すると共にその結像円２９の半径を最大とするものとしたので、例えば１台の第３カメラ１２１で車の左側面側から前バンパー側右方向までの広い範囲を低コストで撮像できると共に、パルレンズ２３を使った場合の結像円２９で最も情報量の多くなる外周縁により近い領域を全部その撮像素子２５の有効領域上に結像させることができ、しかも最大の大きさで結像させるのでパルレンズ２３により得られた撮像情報を有効に活用でき、正確な運転情報をモニターに表示できる。
【００９１】
更に撮像素子２５により変換された電気信号の歪を補正する補正手段例えば第３歪補正部１２２を備えたので、帯状の歪のない映像情報を得ることができ、そのままモニター画面に表示しても、運転者は容易に正確な運転情報を得ることができる。
【００９２】
また、歪補正後の映像情報を含め運転情報を表示するモニター部７０を更に具備し、例えば車の映像情報を画像合成部６０により合成し、そのモニター部７０により表示することとしたので、例えばいくつかの画面に分割し並べて合成したり、センサー部６５により得られた障害物との距離情報等、更には画像合成部６０の外部入出力部６２により入力された外部情報を含めた運転情報を画面に合成することができ、容易に運転者が正確な運転情報を得ることができる。
【００９３】
更に第３カメラ１２１にパルレンズ２３を使用したので最大３６０度の視野角が得られ、切り出す映像（画像）データの範囲を変えることにより容易に、必要な情報の撮像領域を拡大させることができる。例えば従来の広角レンズを使ったカメラより広い範囲を撮像領域として設定できる。
【００９４】
なお、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更して実施できる。
【００９５】
例えば、監視用車載撮像システムの例として車の側面や角部にパルレンズ２３を有するカメラを設けた場合について説明したがこれに限られるものではなく、例えば車の前後にパルレンズ２３を有するカメラを取り付ければ前方カメラ１台で右折或いは左折のときの監視に、又後方カメラ１台でバックするときの左右の監視が確実にできることとなる。また、その場合のモニター部７０にその画面上部に前方の映像情報を、画面下部には後方の映像情報を並べて合成し表示すれば運転者に簡単に危険を認識させることができる。
【００９６】
更に上述した実施形態では車の速度については特に言及しなかったが、速度が一定の速度以下になったときにその速度をセンサー部６５が感知し、制御部６１にその情報を出力し、その情報に基づいて制御部６１がモニター部７０に所定の映像を表示させることもできる。これによって、運転の安全をより確保できることとなる。
【００９７】
また、上述した実施形態では車の側方監視として車の左側面２と右側面３にそれぞれ１台づつカメラを設けたがこれに限られるものではなく、どちらか一方例えば左側面２にのみパルレンズ２３を有するカメラを設けても良い。車の右側面３の情報は運転席が右側にある場合は、運転手が比較的容易に確認できるためで、これによりコストを抑えることができる。
【００９８】
更に上述した実施形態では一台の車に１つ又は２つのカメラを備えた場合を説明したがこれに限られるものではなく、３つ以上のカメラを備え車のあらゆる運転に備えることもできる。この場合もパルレンズ２３を使用した監視用車載撮像システムによれば、より軽量低コストにできる。
【００９９】
また、上述した監視用車載撮像システム１０１の実施形態では第３カメラ１２１のパルレンズ２３の反射面２６が形成された前方部分が、地平面に対し上方を向くように即ち光軸が地平面に対し直交するように形成したがこれに限られるものではなく、逆に下を向くように形成することもできる。この場合はパルレンズ２３として情報量の多い外周領域が上方を向くこととなるが、角度の広い仰角の方が地平面を向くので、より真下の情報を得ることができる。この点は、車の前後に取り付ける場合も同様である。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では１つのレンズ群で車体周囲の広い範囲を撮像し、これらに基づいて運転手に正確で十分な情報を簡易に提供できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る監視用車載撮像システムの車載カメラの設置概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る監視用車載撮像システムの構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る監視用車載撮像システムの車載カメラの概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子に結像される結像円の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る車を前から見た撮像領域の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子に結像される映像の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車を上方から見たときの撮像領域の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る車を側面から見たときの撮像領域の説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る歪補正をかけてモニターに表示したときの説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る歪補正をかけないでモニターに表示したときの説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る監視用車載撮像システムの車載カメラの設置概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る監視用車載撮像システムの構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子に結像される結像円の説明図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る車の前から見たときの監視用車載撮像システムの説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子に結像される映像の説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る視野角の説明図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る歪補正をかけてモニターに表示したときの説明図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る歪補正をかけないでモニターに表示したときの説明図である。
【符号の説明】
１、１０１  監視用車載撮像システム
２  左側面
３  右側面
２０  第１撮像部
２１  第１カメラ
２２  第１歪補正部
２３  パルレンズ
２４  レンズ群
２５  撮像素子
２６  反射面
２７  透光面
２８  後透光面
２９  結像円
３０  表面中心点
３１  中心点
４０  第２撮像部
４１  第２カメラ
４２  第２歪補正部
６０  画像合成部
６１  制御部
６５  センサー部
７０  モニター部
１２０  第３撮像部
１２１  第３カメラ
１２２  第３歪補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004159186.tif 000018
【図１７】
2004159186.tif 000019
【図１８】
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