(57)【要約】【課題】車載カメラにおいて撮像視野を広げる技術が求められている。【解決手段】ギヤがリバースにシフトされると、シフトセレクタセンサはその旨をナビＥＣＵに通知し（Ｓ１０）、カーナビゲーションシステムは、カメラの信号を取り込みモニタに表示する（Ｓ１２）。ＣＣＤ駆動部は、ＣＣＤを上方にシフトする（Ｓ１４）。ナビＥＣＵは、操舵角センサの出力を取得し、操舵角を取得する（Ｓ１６）。ＣＣＤ駆動部はその操舵角に応じてＣＣＤ１４を左右にシフトさせる（Ｓ１８）。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ筐体に固定的に取り付けられたレンズと、
撮像視野の変更を指示する信号を入力する手段と、
前記信号に従い、前記レンズの結像面上において撮像素子の存在領域をシフトせしめる駆動手段と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記レンズの結像面上におけるイメージ領域の径を前記撮像素子の存在領域の対角長の２倍以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
車両に装備され、外界を撮像して前記車両の運転者へ伝達するカメラであって、
カメラ筐体に固定的に取り付けられたレンズと、
前記車両の運転状況を示す信号を入力する手段と、
前記信号に従い、前記レンズの結像面上において撮像素子の存在領域をシフトせしめる駆動手段と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項４】
前記信号が、前記車両のシフトギアが後退に入っていることを示すとき、前記駆動手段は、前記撮像素子の存在領域を上方向へシフトせしめることを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
【請求項５】
前記信号が、前記車両のシフトギアが前進に入っていることを示すとき、前記駆動手段は、前記撮像素子の存在領域を下方向へシフトせしめることを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
【請求項６】
前記信号が、前記車両の操舵角を示すとき、前記駆動手段は、前記操舵角に応じて前記撮像素子の存在領域を左右方向へシフトせしめることを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラに関し、特に撮像視野を変更する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子の性能向上や小型化が進むにしたがって、今まで以上に多様な環境において撮影可能なカメラが求められるようになっている。例えば、カーナビゲーションシステムの普及が進み、そのディスプレイを利用した様々な機能を実現するために、多くの車両に小型のカメラが搭載されるようになっている。
【０００３】
例えば、車両が後進するときは、車両後部に設置したカメラにより、車両の後方領域を撮影し、カメラにより撮影された画像を車内のカーナビゲーションのモニタに表示して、車両後方の安全確認を行ったり、その表示を利用してステアリング操作を行ったりしている。特に、ワゴン車やワンボックス車、ミニバンのように、バックミラーやルームミラーでは後方の視界がききにくい車両に多く搭載されつつある。
【０００４】
一般に、車両に搭載されるカメラには、１台で広範囲に亘り撮影することが求められており、広角レンズが用いられることが多い。しかし、ステアリングが左右どちらかに切られると、車両の構造上、進行方向と車両向きが一致しなくなる。その結果、カメラが固定されている場合は、車両の進行方向とカメラの向きがずれ、運転者が望む映像を撮影できなくなる。このような撮影方向のずれを解消するために、ステアリング操作にあわせてカメラの向きを変える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２３１５７７号公報（全文）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１で示されている技術では、撮影方向を変化させるためにカメラの向きをモータで制御している。同文献で提案されている技術によれば、進行方向と撮影方向を一致させることができる。しかし、例えば、車載用カメラでは、小型化の要請が強く、また、取り付けレイアウトの観点からも、上述のように、カメラ全体を動かすことが難しいことがある。また、デザインの観点から、ユーザにカメラの存在を意識させないよう配慮がなされることがある。そのような場合も、できればカメラを動かすことは避けたい。
【０００７】
本発明は、そうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像視野を変更する技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様はカメラに関する。このカメラはカメラ筐体に固定的に取り付けられたレンズと、撮像視野の変更を指示する信号を入力する手段と、その信号に従い、レンズの結像面上において撮像素子の存在領域をシフトせしめる駆動手段と、を備える。
【０００９】
これにより、カメラを固定したままで、視野方向を変更することができる。また、カメラを固定しない場合、カメラの向きの移動量がわずかであっても、視野方向を大きく変更することができる。例えば、このカメラが車両後方の撮影に利用される場合、車両後方の視野を広くすることができ、車両近傍の死角が減少し、運転時の安全性向上が図れる。
【００１０】
レンズの結像面上におけるイメージ領域の径を撮像素子の存在領域の対角長の２倍以上に設定してもよい。すなわち、撮像素子の対角長を、レンズにより生成されるイメージ領域の径の半分以下に設定してもよい。撮像素子の対角長を、レンズにより生成されるイメージ領域の径の半分より大幅に大きく設定すると、撮像素子の寸法が大きくなるため、安価なシステムの実現に影響を与えることが考えられる。そのため、撮像素子の対角長をイメージ領域の径の半分以下に設定することが好ましい。さらに、レンズの結像面上におけるイメージ領域の径は、撮像素子の存在領域の対角長の２倍程度であることが好ましい。つまり、撮像素子の対角長は、イメージ領域の径の半分程度であることが好ましい。こうすることで、一度に撮像される物体像をある程度大きくとることができ、監視目的に優れたシステムを実現することができる。このように、レンズの結像面上におけるイメージ領域の径と撮像素子の対角長との関係を定めることで、レンズにより生成されるイメージ領域内で撮像素子を最も効率よく移動させることができ、また同時に安価なシステムを実現することが可能となる。
【００１１】
本発明の別の態様もカメラに関する。このカメラは、車両に装備され、外界を撮像して車両の運転者へ伝達するカメラであって、カメラ筐体に固定的に取り付けられたレンズと、車両の運転状況を示す信号を入力する手段と、その信号に従い、レンズの結像面上において撮像素子の存在領域をシフトせしめる駆動手段と、を備える。
【００１２】
前記の信号が、車両のシフトギアが後退に入っていることを示すとき、駆動手段は、撮像素子の存在領域を上方向へシフトさせてもよい。前記の信号が、車両のシフトギアが前進に入っていることを示すとき、駆動手段は、撮像素子の存在領域を下方向へシフトさせてもよい。これにより、車両が後退する際に、上下方向の視野を適切な方向に設定することができる。
【００１３】
撮像素子上では、像は上下左右反対となるので、所望の撮影方向とは反対方向に撮像素子を移動させればよい。
【００１４】
前記の信号が、車両の操舵角を示すとき、駆動手段は、操舵角に応じて撮像素子の存在領域を左右方向へシフトさせてもよい。運転者が車両を操舵した場合、進行方向と車両の向きにずれが生じる。その結果、車両に固定されているカメラの場合、進行方向の視野が所望の視野からはずれる。これによって進行方向の視野を確保できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
近年、自家用車において、カーナビゲーションシステムの装着率が高まっている。それに伴って、ワゴンタイプやミニバンタイプの車両に、例えば駐車支援を目的として、後方撮影用のカメラ（以下、単に「後方カメラ」ともいう）が搭載され、撮影された映像がカーナビゲーションシステムのディスプレイに表示される。
【００１６】
本実施の形態では、後方カメラの視野方向を動かすことで、車両の運転者が望む視野を実現する。このとき、カメラ自体の向きや、レンズの向きを変えずに、撮像素子であるＣＣＤを動かす。また、別の形態として、ＣＣＤ自体を動かさずに、予め解像度の大きなＣＣＤを設けておき、実際に利用する領域を動かすことで、視野方向を変更する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るカメラ１０が搭載されている車両９０を示している。車両９０には、センターコンソールの位置に、カーナビゲーションシステム２０が装着されており、ナビＥＣＵ２２によってカメラ１０の撮影が制御され、撮影された映像は、カーナビゲーションシステム２０のモニタに表示される。カメラ１０は、車両９０後部のほぼ中央部分に、レンズ中心軸が斜め下向きになるように設けられている。
【００１８】
図２は、レンズモジュール１２、レンズ中心軸ＬＣ、視野中心軸ＶＣ、及び撮像素子であるＣＣＤ１４の関係を横方向から示した図である。レンズモジュール１２は、カメラ１０の筐体に固定されており、さらにカメラ１０が車両９０に固定されている場合、レンズモジュール１２は、車両９０に対して固定される。このとき、レンズ中心軸ＬＣは固定となる。レンズモジュール１２の結像面上におけるイメージ領域の径は、ＣＣＤ１４の対角長の２倍以上である。
【００１９】
図２（ａ）は、レンズ中心軸ＬＣと視野中心軸ＶＣが一致しており、俯角θ１となっている。この状態がデフォルトとして設定される。なお、ＣＣＤ１４は、後述するＣＣＤ駆動部に取り付けられており、上下左右にシフトすることで視野方向を変更する。ここでは、上下方向の視野方向変更について説明するが、左右方向の視野方向変更に関しても同様の原理で実現できる。
【００２０】
図２（ｂ）は、車両９０近辺を撮影するために、ＣＣＤ１４を上方にシフトし、俯角をデフォルトのθ１より大きいθ２とした状態を示している。このように、ＣＣＤ１４を上方にシフトすることで、俯角を大きくし、視野方向を下げることができる。これによって、車両９０近辺を撮影することができる。
【００２１】
図２（ｃ）は、ＣＣＤ１４を下方にシフトして、俯角をデフォルトのθ１より小さいθ３とした状態を示している。視野方向が水平方向に近づいているため、遠方を撮影するに適している。
【００２２】
図３は、カメラ１０が車両９０のステアリング操作に連動して、左右にシフトした際の視野方向の移動を示しており、カーナビゲーションシステム２０のモニタに表示される画像ともいえる。ここでは、文字「Ａ」の位置が車両９０の外部において固定されており、ステアリング操作によって文字「Ａ」の表示がどのように変化するかを示す。
【００２３】
この原理は、上下方向のシフトと同じである。つまり、左方向に視野方向をずらしたいときは、ＣＣＤ１４を右にシフトさせ、右方向に視野方向をずらしたいときは、ＣＣＤ１４を左にシフトさせる。この左右シフトは、ステアリング操作に応じてなされる。なお、この左右シフトをユーザが望まない可能性もあるので、ＣＣＤ１４のシフト機能をオフにするスイッチが設けられてもよい。
【００２４】
図３（ａ）は、車両９０が直進状態のときの表示を示しており、文字「Ａ」は中央に表示される。図３（ｂ）は、車両９０の後進時に、ステアリングが左に切られた際の表示を示しており、視野中心方向が左側に移るため、文字「Ａ」は右側に表示される。図３（ｃ）は、車両９０の後進時に、ステアリングが右に切られた際の表示を示しており、視野中心方向が右側に移るため、文字「Ａ」は左側に表示される。
【００２５】
図４から図６を用いて上述の視野方向のシフトを実現するカメラ１０の構成を説明する。
【００２６】
図４は、カメラ１０、カーナビゲーションシステム２０およびナビＥＣＵ２２の構成図である。カメラ１０は、広角レンズ群から構成されるレンズモジュール１２、撮像部１８、および撮像部１８に含まれるＣＣＤ１４の出力制御を行うＣＣＤ制御部１５を備える。撮像部１８は、ＣＣＤ１４、およびＣＣＤ１４を上下左右にシフトさせるＣＣＤ駆動部１６を備える。
【００２７】
図５は、カメラ１０の構成を示す。図５（ａ）は、カメラ１０の外観を示し、筐体１１にレンズモジュール１２が固定されている。図５（ｂ）は、カメラ１０の内部構成に関して、レンズモジュール１２と撮像部１８に着目した斜視図であり、図５（ｃ）は、レンズモジュール１２と撮像部１８を離して示した斜視図であり、図５（ｄ）はレンズモジュール１２と撮像部１８の側面図である。
【００２８】
図６は、撮像部１８の構成図である。図６（ａ）は、ＣＣＤ１４がホームポジションにある状態、つまり、レンズモジュール１２の光軸がＣＣＤ１４の中央と一致している状態を示している。図６（ｂ）はホームポジションから右方向に移動した状態を、図６（ｃ）はホームポジションから上方向に移動した状態を、図６（ｄ）は、ホームポジションから右上方向に移動した状態を示している。
【００２９】
ＣＣＤ駆動部１６は、モータ駆動の電動ＸＹステージを含んで構成されており、Ｘ軸方向、本図では左右方向にシフトするＸステージ３２と、Ｙ軸方向、本図では上下方向にシフトするＹステージ３４と、Ｘステージ３２をシフトさせるＸ軸モータ３６と、Ｙステージ３４をシフトさせるＹ軸モータ３８と、を備える。ＣＣＤ１４は、Ｘステージ３２上に設けられており、ナビＥＣＵ２２が、Ｘ軸モータ３６及びＹ軸モータ３８の駆動を制御することで、カメラ１０の視野方向をシフトする。
【００３０】
図４に戻り、ナビＥＣＵ２２には、操舵角センサ２４、シフトセレクタセンサ２６、及びユーザ操作受付部２８が接続さる。操舵角センサ２４は、ステアリングに取り付けられ、ステアリングの操舵量と操舵方向を検出する。シフトセレクタセンサ２６は、シフトギヤを選択するシフトレバーの位置に応じた信号を検出する。ユーザ操作受付部２８は、ユーザからリモートコントローラによるカメラ１０の視野方向のシフトに関する操作を取得する。ナビＥＣＵ２２は、一般的なナビゲーションシステムの制御を行うとともに、本実施の形態の特徴的な機能として、上述の各センサからの入力に応じてＣＣＤ駆動部１６のシフト制御を行いカメラ１０の視野方向を変更する。
【００３１】
以上の構成による、カメラ１０の視野方向のシフト動作を説明する。図７は、シフト位置、つまりシフトギアがリバースの位置にシフトされたときのカメラ１０の視野方向のシフト処理を示すフローチャートである。車両９０の運転者が、シフトギヤをリバースにすると、シフトセレクタセンサ２６はその旨を検知し、ナビＥＣＵ２２に通知する（Ｓ１０）。ナビＥＣＵ２２は、カーナビゲーションシステム２０に対して、カメラ１０の信号を取り込むように通知し、カーナビゲーションシステム２０は、その通知を受けてカメラ１０の信号を取り込みモニタに表示する（Ｓ１２）。
【００３２】
同時に、ナビＥＣＵ２２は、ＣＣＤ駆動部１６に対して、ＣＣＤ１４を上方にシフトさせ、視野方向を下げるように通知する。ＣＣＤ駆動部１６は、その通知を受けて、Ｙ軸モータ３８を駆動し、Ｙステージ３４を上方に動かすことで、ＣＣＤ１４を上方にシフトする（Ｓ１４）。つづいて、ナビＥＣＵ２２は、操舵角センサ２４の出力を取得し、操舵角を取得する（Ｓ１６）。ナビＥＣＵ２２は、取得した操舵角をＣＣＤ駆動部１６に通知し、ＣＣＤ駆動部１６はその通知を受けて、Ｘ軸モータ３６を駆動し、操舵角に応じてＣＣＤ１４を左右にシフトさせる（Ｓ１８）。シフト位置がリバースの位置にあれば（Ｓ２０のＹ）、Ｓ１６の処理に戻り、Ｓ１６からＳ１８の処理を継続する。シフト位置が、リバースから変更された場合（Ｓ２０のＮ）、この一連の処理は終了する。
【００３３】
なお、カメラ１０の視野方向のシフトは、運転者などのユーザによるマニュアル操作によっても実現できる。ユーザは、カーナビゲーションシステム２０のモニタを見ながら、リモートコントローラを操作すると、ナビＥＣＵ２２は、ユーザ操作受付部２８を介してその操作を取得し、操作内容に応じた視野方向になるように、ＣＣＤ駆動部１６に通知する。ＣＣＤ駆動部１６は、その通知に基づいてＣＣＤ１４をシフトする。
【００３４】
以上、カメラ１０に搭載されるＣＣＤ１４の位置をステアリング操作に応じてシフトさせることで、車両後方の視野を広くすることができ、車両近傍の死角が減少し、運転時の安全性向上が図れる。さらに、レンズモジュール１２を車両９０、より具体的には、カメラ１０の筐体１１に固定したまま視野方向をシフトでき、カメラ１０の車両９０への取り付けが容易となる。また、レンズモジュール１２の向きが固定されることから、カメラ１０の存在を意識させないような構成の実現が容易になる。
【００３５】
ところで、上記の視野方向のシフトは、撮像素子であるＣＣＤ１４を上下左右にシフトすることで実現した。その他に、例えば、予め撮像領域が大きめのＣＣＤ１４を設け、実際の撮像にはその一部のみを使用する構成とし、ＣＣＤ１４の使用撮像領域を上下左右にシフトさせることで、視野方向のシフトが実現できる。
【００３６】
図８は、ＣＣＤ１４の使用領域を変えることで視野方向をシフトさせるときの、シフト方向とＣＣＤ１４の使用撮像領域の関係を示す。ＣＣＤ１４の使用領域が第一領域Ａ１０であるとき、レンズ中心軸ＬＡと、視野中心軸ＶＣが一致しているデフォルトの状態であり、図２（ａ）の状態に対応する。また、使用撮像領域が上方にシフトした第二領域Ａ２０のとき、視野方向は、下向きに変化し、図２（ｃ）ＣＣＤ１４を下方にシフトした状態に対応する。また、使用撮像領域が、上方および左方向にシフトした第三領域Ａ３０の領域のとき、視野方向は、下向きかつ右方向にシフトすることになる。
【００３７】
なお、ＣＣＤ１４の使用撮像領域をシフトさせ視野方向をシフトさせることは、図４に示した構成で実現できる。ただし、ＣＣＤ１４自体は固定されるので、ＣＣＤ駆動部１６は、不要となる。なお、ＣＣＤ１４の使用撮像領域の制御は、ＣＣＤ制御部１５によって行えばよい。
【００３８】
ＣＣＤ１４の使用撮像領域をシフトさせることで視野方向をシフトすることから、ＣＣＤ１４をシフトさせる機構を省略でき、それによってカメラ１０の部品点数を少なくでき、コスト削減を実現できる。
【００３９】
上述の実施の形態で示した構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、上述の実施の形態ではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素やその組合せにいろいろな変形が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、カメラの撮像視野を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るカメラが搭載されている車両を示す図である。
【図２】レンズモジュール、レンズ中心軸、視野中心軸、及びＣＣＤの関係を横方向から示す図であり、（ａ）は、レンズ中心軸と視野中心軸が一致し俯角θ１となっているデフォルト状態を、（ｂ）は、ＣＣＤを上方にシフトし俯角をデフォルトのθ１より大きいθ２とした状態を、（ｃ）は、ＣＣＤ１４を下方にシフトして、俯角をデフォルトのθ１より小さいθ３とした状態を、それぞれ示す図である。
【図３】車両のステアリング操作に連動して、ＣＣＤが左右にシフトした際の視野方向の移動を説明する図であり、（ａ）は、車両が直進状態のときの表示を、（ｂ）は、車両の後進時にステアリングが左に切られたとき際の表示を、（ｃ）は、車両の後進時にステアリングが右に切られたとき際の表示を、それぞれ示す図である。
【図４】カメラ、カーナビゲーションシステムおよびナビＥＣＵの構成図である。
【図５】カメラの構成図であり、（ａ）は、カメラの外観図であり、（ｂ）は、カメラの内部構成に関して、レンズモジュールと撮像部に着目した斜視図であり、（ｃ）は、レンズモジュールと撮像部を離して示した斜視図であり、（ｄ）は、レンズモジュールと撮像部の側面図である。
【図６】撮像部の構成図であり、（ａ）はＣＣＤがホームポジションにある状態を、（ｂ）はホームポジションから右方向に移動した状態を、（ｃ）はホームポジションから上方向に移動した状態を、（ｄ）は、ホームポジションから右上方向に移動した状態を、それぞれ示す図である。
【図７】シフト位置がリバースの位置にシフトされたときのカメラの視野方向のシフト処理を示すフローチャートである。
【図８】ＣＣＤの使用撮像領域を変えることで視野方向をシフトさせるときの、シフト方向とＣＣＤの使用撮像領域の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  カメラ、  １１  筐体、  １２  レンズモジュール、  １４  ＣＣＤ、１６  ＣＣＤ駆動部、  １８  撮像部、  ２０  カーナビゲーションシステム、  ２４  操舵角センサ、  ２６  シフトセレクタセンサ、  ３２  Ｘステージ、  ３４  Ｙステージ、  ３６  Ｘ軸モータ、  ３８  Ｙ軸モータ。
【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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