(57)【要約】【課題】任意に設定した複数の監視対象エリアのそれぞれの画像をリアルタイムで同時に観察することを可能にする。【解決手段】複数の監視対象エリアからの被写体光は、撮影光学系１４〜１７によってイメージガイド１９〜２２の入射端面１９ａ〜２２ａに結像される。入射端面１９ａ〜２２ａに結像された画像は、イメージガイド１９〜２２によって出射端面１９ｂ〜２２ｂに伝達される。出射端面１９ｂ〜２２ｂに伝達された画像は、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａの領域Ａ１〜Ａ４毎に結像レンズ２７〜３０によって結像される。結像された各画像は、撮像信号に変換され、所定の処理を経た後に、モニタ１３にスルー画像としてリアルタイムで同時に表示される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載され、監視対象となる複数のエリアを撮影してその画像をモニタに表示する車載用監視カメラ装置において、
前記複数のエリアからの被写体光を個別に結像する複数の撮影光学系と、
前記複数の撮影光学系の結像面にそれぞれの入射端面が位置し、前記入射端面に結像された画像を各々の出射端面に光学的に伝達する複数本のイメージガイドと、
前記イメージガイドのそれぞれの出射端面に対面して配置され、各出射端面に伝達された画像を共通平面上の互いに異なる領域に結像する結像光学系と、
前記互いに異なる領域に結像された複数の画像を一括して撮像する一枚の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づき、前記複数のエリアの画像を前記モニタの一画面内に区画された複数の表示領域に同時に表示する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする車載用監視カメラ装置。
【請求項２】
前記複数本のイメージガイドの出射端面が、前記共通平面と平行な同一平面上に整列されていることを特徴とする請求項１記載の車載用監視カメラ装置。
【請求項３】
前記モニタに表示される画像を記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の車載用監視カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視対象となる複数のエリアを撮影してその画像をモニタに表示する車載用監視カメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤあるいはＭＯＳ型のイメージセンサの普及に伴い、これらの撮像素子を利用した監視カメラ装置が自動車にも搭載されてきている（例えば、特許文献１参照）。車載用の監視カメラ装置は、自動車の後方や助手席の側方などドライバの死角になりやすいエリアをカメラで撮影し、その画像を車内のモニタに表示して運転を支援する。安全確認や運転の支援の効果を高めるためには、複数台の監視カメラを利用して監視エリアを増やす必要がある。ところが、監視カメラの台数が増えると単にコストアップになりやすいだけでなく、監視エリアに対応して自動車の各部にそれぞれ監視カメラの組込みスペースを確保することが難しく、また自動車の外観デザインも制約される懸念がある。
【０００３】
こうした事情から、例えば特許文献２，３で知られる監視カメラ装置では、監視カメラの撮影光学系中にミラーやプリズムを組み込み、複数の監視対象エリアの画像をリアルタイムで同時に撮影できるように工夫されている。また、特許文献４で知られる監視カメラ装置では、複数の監視対象エリアからの被写体光をそれぞれ個別の光ファイバケーブルを用いて共通の撮像部まで導き、複数の監視対象エリアの画像の中から任意のものを選択して撮影することができるようにしている。
【特許文献１】特開平０６−１０７０７０号公報
【特許文献２】特開２００７−０４５２０９号公報
【特許文献３】特開２０００−１６８４４１号公報
【特許文献４】特開２００２−０７７８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２，３記載の監視カメラ装置は、従来の監視カメラ装置と同様、監視カメラをボディ表層の埋込み部品、あるいは外装部品とする必要があり、組込みスペースや外観デザインの点で問題がある。また、監視対象となる複数のエリアを自由に組み合わせることができない。例えば、これらの監視カメラ装置を自動車の左側方に組み込んだ場合、左前輪周辺と左後輪周辺とを監視対象とすることはできるが、ボディを挟んだ反対側である自動車の右側方を監視対象とすることができない。
【０００５】
この点、特許文献４記載の監視カメラ装置は、監視カメラをボディ表層の埋込み部品、あるいは外装部品とする必要がなく、組込みスペースや外観デザインの点で有利である。また、監視対象となる複数のエリアを自由に組み合わせることができる利点もある。
【０００６】
しかし、特許文献４記載の監視カメラ装置は、複数の監視対象エリアのそれぞれの画像を同時に撮影することができず、したがってこれらの画像をリアルタイムで同時にモニタ観察することができないという難点がある。また、画像を切り替えるための回路や機構が必要であり、複雑な装置となってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の監視対象エリアを任意に設定することができ、これらの監視対象エリアのそれぞれの画像をリアルタイムで同時に観察することを可能にするとともに、組込みスペースやコスト面でも有利な車載用監視カメラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の車載用監視カメラ装置は、自動車に搭載され、監視対象となる複数のエリアを撮影してその画像をモニタに表示する車載用監視カメラ装置であって、複数のエリアからの被写体光を個別に結像する複数の撮影光学系と、複数の撮影光学系の結像面にそれぞれの入射端面が位置し、入射端面に結像された画像を各々の出射端面に光学的に伝達する複数本のイメージガイドと、イメージガイドのそれぞれの出射端面に対面して配置され、各出射端面に伝達された画像を共通平面上の互いに異なる領域に結像する結像光学系と、互いに異なる領域に結像された複数の画像を一括して撮像する一枚の撮像素子と、撮像素子から出力される撮像信号に基づき、複数のエリアの画像をモニタの一画面内に区画された複数の表示領域に同時に表示する表示制御手段と、を備えている。
【０００９】
請求項２記載の発明では、複数本のイメージガイドの出射端面が、共通平面と平行な同一平面上に整列されている。
【００１０】
請求項３記載の発明では、モニタに表示される画像を記録する記録手段を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車載用カメラ装置によれば、複数のエリアからの被写体光を個別に結像する複数の撮影光学系と、複数の撮影光学系の結像面にそれぞれの入射端面が位置し、入射端面に結像された画像を各々の出射端面に光学的に伝達する複数本のイメージガイドと、イメージガイドのそれぞれの出射端面に対面して配置され、各出射端面に伝達された画像を共通平面上の互いに異なる領域に結像する結像光学系と、互いに異なる領域に結像された複数の画像を一括して撮像する一枚の撮像素子と、撮像素子から出力される撮像信号に基づき、複数のエリアの画像をモニタの一画面内に区画された複数の表示領域に同時に表示する表示制御手段と、を備えているので、複数の監視対象エリアを任意に設定することができ、これらの監視対象エリアのそれぞれの画像をリアルタイムで同時に観察することが可能である。また、イメージガイドを用いて被写体光を導くようにしたので、組込みスペースで有利である。さらに、一枚の撮像素子で一括して撮像するようにしたので、低コストに製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を用いた車載用監視カメラ装置１１は、図１に示すように、自動車１２のボディの表面に露呈するように設けられた第１〜第４撮影光学系１４，１５，１６，１７と、これらの撮影光学系１４〜１７の結像面に入射端面を一致させたイメージガイド１９，２０，２１，２２と、これらのイメージガイド１９〜２２の出射端面が光学的に接続された撮像・表示制御処理部１８と、撮像・表示制御処理部１８に電気的に接続されたモニタ１３及び操作部２３とから構成されている。なお、各々の撮影光学系１４〜１７には被写界深度の深いパンフォーカス型のものが用いられている。
【００１３】
第１撮影光学系１４はフロントバンパ下方を含む自動車１２の前方を監視対象エリアとして撮影するために設けられており、第２撮影光学系１５は自動車１２の後方を監視対象エリアとして撮影するために設けられている。また、第３撮影光学系１６は助手席側の自動車１２側方（自動車１２の左側方）を監視対象エリアとして撮影するために設けられ、第４撮影光学系１７は運転席側の自動車１２側方（自動車１２の右側方）を監視対象エリアとして撮影するために設けられている。これらの撮影光学系はそれぞれドライバの死角になりやすいエリアを撮影するためのものであり、必要に応じて適宜その位置を変更し、あるいはさらに別の監視対象エリアを追加するために別の撮影光学系を増やすことも可能である。
【００１４】
運転席に設けられたモニタ１３は、撮像・表示制御処理部１８での信号処理により、それぞれの撮影光学系１４〜１７を通して撮影されたそれぞれの画像を同時に一画面に表示することが可能で、これらの複数の画像を総合的に観察しながら安全確認を行うことができるようになっている。また、操作部２３からの操作入力により、前述した複数の画像のうち任意のものだけをモニタ１３の画面全体に拡大して表示させることも可能である。
【００１５】
図２に概略的に示すように、第１〜第４撮影光学系１４〜１７のそれぞれの結像面と、イメージガイド１９〜２２の入射端面１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａとが一致するように配置されている。イメージガイド１９〜２２は、図３にも示すように、コアとクラッドとからなる光ファイバを数千〜数万本束ねたファイババンドルを外皮でカバーしたもので、光ファイバの一本一本が一画素となって入射端面１９ａ〜２２ａに結像された画像を出射端面１９ｂ，２０ｂ，２１ｂ，２２ｂに伝達する。イメージガイド１９〜２２は可撓性を有しているので、図１に示すように自動車１２のボディ内部に沿って自由に引き回すことができる。
【００１６】
図２に示す撮像・表示制御処理部１８には、ＣＰＵ２４が設けられている。このＣＰＵ２４は、データバス２５を介して各部と接続されており、ユーザが操作する操作部２３から入力される操作信号などに従って撮像・表示制御処理部１８全体を統括的に制御する。結像レンズ２７，２８，２９，３０は、イメージガイド１９〜２２の出射端面１９ｂ〜２２ｂにそれぞれが対面するように配置され、出射端面１９ｂ〜２２ｂに伝達された画像のそれぞれを、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａ（図３参照）に結像する。
【００１７】
図３に示すように、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａの上方には、幅を有する十字形状のマスキングプレート３１が間隔を有して配置されている。マスキングプレート３１は、各イメージガイド１９〜２２で伝達された各画像を、矩形に整形してからＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａに格子状の４つの領域Ａ１〜Ａ４に整列させる。各領域Ａ１〜Ａ４は、右上に領域Ａ１、左上に領域Ａ２、右下に領域Ａ３、左下に領域Ａ４となるように配置され、十字形状の境界領域Ｓ１によって区画されている。なお、領域の個数は、撮影光学系の個数に対応している。
【００１８】
また、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａの上方には、各領域Ａ１〜Ａ４に画像を結像するように各結像レンズ２７〜３０が配置されている。さらに、各結像レンズ２７〜３０の上方には、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａと平行となる同一平面上に出射端面１９ｂ〜２２ｂが整列するようにイメージガイド１９〜２２が配置されている。
【００１９】
領域Ａ１には、イメージガイド１９で伝達された画像が結像レンズ２７で結像される。すなわち、領域Ａ１には、自動車１２の前方を監視対象エリアとする第１撮影光学系１４からの被写体光に基づく画像が結像される。同様に、領域Ａ２〜Ａ４には、イメージガイド２０〜２２で伝達された画像が結像レンズ２８〜３０で結像される。すなわち、領域Ａ２には、自動車１２の後方を監視対象エリアとする第２撮影光学系１５からの被写体光に基づく画像が結像される。また、領域Ａ３には、自動車１２の左側方を監視対象エリアとする第３撮影光学系１６からの被写体光に基づく画像が結像される。このように、イメージガイド１９〜２２で伝達された各画像は、境界領域Ｓ１で区画された領域Ａ１〜Ａ４に、互いに重ならないようにそれぞれが結像される。
【００２０】
ＣＣＤイメージセンサ２６の性能面を見ると、例えば、撮影エリア毎に６０万画素が必要であるとすると、本実施形態では４つの撮影エリアを撮像するので、２４０万画素（＝６０万画素×４）以上のＣＣＤイメージセンサを用いることとなる。なお、現在のＣＣＤイメージセンサは微細化が進み、１／１．７型チップサイズで１２００万画素（１２Ｍ画素）程度となっており、現段階では、撮影エリアを２０箇所（＝１２００万画素／６０万画素）程度まで増やすことが可能である。もちろん、高解像度を要求しなければ、撮影エリアを更に増やすことも可能である。
【００２１】
図２に戻って、イメージガイド１９〜２２で伝達された各画像が結像することによってＣＣＤイメージセンサ２６から得られる１つの撮像信号は、アナログ信号処理部３２に入力される。アナログ信号処理部３２は、撮像信号に対してゲイン補正や相関二重サンプリングなどのアナログ信号処理を施す。この時、アナログ信号処理部３２は、撮像信号を、結像面２６ａにおけるＡ１〜Ａ４のどの領域で結像されたものであるかを分別し、分別された撮像信号を領域Ａ１〜Ａ４毎の情報に関連付けてからアナログ信号処理を施す。これにより、１４〜１７のいずれの撮影光学系に結像した被写体光を基とした信号であるかが識別可能となる。そして、アナログ信号処理部３２から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器３３に入力され、デジタルの画像信号に変換される。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器３３で変換された画像信号は、所定間隔毎に出力され、ＳＤＲＡＭ３４に一時的に格納される。ＳＤＲＡＭ３４は、作業用メモリである。
【００２３】
デジタル信号処理部３５は、ＳＤＲＡＭ３４から画像信号を読み出して、階調変換、ホワイトバランス（ＷＢ）補正、γ補正、ＹＣ変換などの各種処理を施し、この画像信号を再度ＳＤＲＡＭ３４に格納する。
【００２４】
ＶＲＡＭ３６は、モニタ１３にスルー画像を出力するためのメモリであり、デジタル信号処理部３５を経た画像信号が格納される。このＶＲＡＭ３６には、画像信号の書込みと読出しとを並行して行えるように、２フレーム分のメモリが確保されている。ＶＲＡＭ３６に格納された画像信号は、モニタ制御部３７でアナログのコンポジット信号に変換され、モニタ１３にスルー画像として表示される。
【００２５】
モニタ１３には、図４（Ａ）に示すように、ＣＣＤイメージセンサ２６に結像することによって得られた画像が表示される。この画像は、結像面２６ａの領域Ａ１〜Ａ４に対応するように各撮影エリアが分割された状態であり、左上には領域Ａ１に対応するエリアが表示される。同様に、右上には領域Ａ２に対応するエリアが表示される。また、左下には領域Ａ３に対応するエリアが表示され、右下には領域Ａ４に対応するエリアが表示される。モニタ制御部３７は、モニタ１３の各表示部分に、画像に関連付けられた情報ＩＮＦ１〜ＩＮＦ４のそれぞれを併せて表示する。
【００２６】
また、モニタ制御部３７は、操作部２３の操作に従って、選択されたエリアをモニタ１３に全画面表示する。例えば、自動車１２右側方が選択された場合、モニタ１３の表示は切り替わり、図４（Ｂ）に示すような、自動車１２の右側方を監視対象エリアとする第４撮影光学系１７からの被写体光に基づく画像が全画面表示される。
【００２７】
圧縮伸長処理部３８は、デジタル信号処理部３５で処理が施された画像信号に対して、所定の圧縮形式（例えば、ＭＰＥＧ形式）で圧縮を施す。圧縮された画像信号は、メモリ制御部３９を経由して記録媒体である画像メモリ４０に記録される。
【００２８】
次に、上記構成の車載用監視カメラ装置１１（図１，２参照）の処理手順について説明する。自動車１２の前方からの被写体光は、第１撮影光学系１４によってイメージガイド１９の入射端面１９ａに結像される。入射端面１９ａに結像された画像は、イメージガイド１９によって出射端面１９ｂに伝達される。出射端面１９ｂに伝達された画像は、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａを構成する領域Ａ１に結像レンズ２７によって結像される。
【００２９】
同様に、自動車１２の後方からの被写体光は、第２撮影光学系１５によってイメージガイド２０の入射端面２０ａに結像される。入射端面２０ａに結像された画像は、イメージガイド２０によって出射端面２０ｂに伝達される。出射端面２０ｂに伝達された画像は、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａを構成する領域Ａ２に結像レンズ２８によって結像される。
【００３０】
また、自動車１２の左側方からの被写体光は、第３撮影光学系１６によってイメージガイド２１の入射端面２１ａに結像される。入射端面２１ａに結像された画像は、イメージガイド２１によって出射端面２１ｂに伝達される。出射端面２１ｂに伝達された画像は、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａを構成する領域Ａ３に結像レンズ２９によって結像される。
【００３１】
さらに、自動車１２の右側方からの被写体光は、第４撮影光学系１７によってイメージガイド２２の入射端面２２ａに結像される。入射端面２２ａに結像された画像は、イメージガイド２２によって出射端面２２ｂに伝達される。出射端面２２ｂに伝達された画像は、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａを構成する領域Ａ４に結像レンズ３０によって結像される。
【００３２】
結像面２６ａを構成する領域Ａ１〜Ａ４に結像した各画像は、ＣＣＤイメージセンサ２６によって１つの撮像信号に変換され、出力される。撮像信号は、アナログ信号処理部３２で、結像面２６ａにおけるＡ１〜Ａ４のいずれの領域で結像された画像に基づくものであるかで分別される。分別された撮像信号は、領域Ａ１〜Ａ４毎の情報に関連付けられてからアナログ信号処理が施される。そして、アナログ信号処理部３２から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器３３でデジタルの画像信号に変換される。
【００３３】
画像信号は、所定の処理を施された後に、モニタ制御部３７でアナログのコンポジット信号に変換され、モニタ１３にスルー画像として全ての撮影エリアが表示される（図４（Ａ）参照）。
【００３４】
そして、操作部２３が操作され、撮影エリアが選択されると、モニタ１３の表示は切り替わり、選択されたエリアがモニタ１３に全画面表示される（図４（Ｂ）参照）。
【００３５】
以上説明したように、１つのＣＣＤイメージセンサ２６で複数の監視対象エリアを同時に連続撮影することができるので、部品点数を最小限に抑えることができ、省スペース化及び低コスト化に寄与している。また、連続撮影した画像を画像メモリ４０に記録することができるので、重要な画像を撮り漏らすことはなく、万一の交通事故の状況を確実に残すことができる。また、駆動するような機構を有しておらず、走行などによる振動の影響を受けず、信頼性に優れ、故障の心配も少ない。さらに、各撮影光学系１４〜１７は、小型レンズユニットであり、自動車１２のデザイン面への影響を最小限に抑えることができる。具体的に各撮影光学系１４〜１７は、自動車１２のボディに数ミリ程度の開口部があれば取り付けることが可能である。
【００３６】
なお、上記実施形態では、撮影光学系を４つとしたが、２つ、３つ、あるいは５つ以上としてもよい。また、撮影光学系を、自動車１２の前方、後方、左側方、及び右側方を監視対象エリアとして撮影するように配置したが、この配置に限定されるのではない。なお、自動車１２の前方、後方、左側方、右側方、及び後部座席の少なくともいずれか２つのエリアを撮影するように配置することがより好ましい。
【００３７】
また、上記実施形態では、イメージガイド１９〜２２で出射端面１９ｂ〜２２ｂに伝達された各画像は、出射端面１９ｂ〜２２ｂ毎に対応する結像レンズ２７〜３０でそれぞれがＣＣＤイメージセンサ２６に結像されたが、イメージガイド１９〜２２で出射端面１９ｂ〜２２ｂに伝達された全ての画像を、１つの結像レンズでＣＣＤイメージセンサ２６に結像するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、イメージガイド１９〜２２の出射端面１９ｂ〜２２ｂが、ＣＣＤイメージセンサ２６の結像面２６ａと平行となる同一平面上に配置されているが、これにより、結像レンズ２７〜３０として、光学的に同一性能のものを利用することを可能にしている。つまり、イメージガイド１９〜２２の出射端面１９ｂ〜２２ｂを同一平面上に配置する必要性はないが、同一平面上に配置しない場合は、各結像レンズ２７〜３０として光学的な性能が異なるものを利用して光学的な調節を行う必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】自動車に搭載した車載用監視カメラ装置の概略図である。
【図２】車載用監視カメラ装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】ＣＣＤイメージセンサの結像面への結像を説明する概略図である。
【図４】監視対象エリアを表示するモニタを示す図であり、（Ａ）は各監視対象エリアを分割して表示するモニタを、（Ｂ）は選択された監視対象エリアを全画面表示するモニタをそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  車載用監視カメラ装置
１２  自動車
１３  モニタ
１４  第１撮影光学系
１５  第２撮影光学系
１６  第３撮影光学系
１７  第４撮影光学系
１８  撮像・表示制御処理部
１９，２０，２１，２２  イメージガイド
１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａ  入射端面
１９ｂ，２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ  出射端面
２３  操作部
２４  ＣＰＵ
２６  ＣＣＤイメージセンサ
２７，２８，２９，３０  結像レンズ（結像光学系）
３１  結像面
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４  領域
ＩＮＦ１，ＩＮＦ２，ＩＮＦ３，ＩＮＦ４  情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009124525.tif 000005
【図４】
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