特開 2023-103028 車載カメラ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103028

(43)【公開日】2023-07-26

(54)【発明の名称】車載カメラ装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/55 20230101AFI20230719BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20230719BHJP

   G02B 7/02 20210101ALI20230719BHJP

   G02B 13/00 20060101ALI20230719BHJP

【ＦＩ】

H04N5/225 400

G03B15/00 V

G02B7/02 C

G02B7/02 Z

G02B13/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022003850

(22)【出願日】2022-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲雄

【テーマコード（参考）】

2H044

2H087

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H044AC03

2H044AJ06

2H087KA01

2H087LA01

2H087RA21

2H087RA44

5C122DA14

5C122EA37

5C122FB02

5C122FB03

5C122FB24

5C122FC01

5C122FC02

(57)【要約】

【課題】近景から遠景までの広い範囲を撮像対象としてピントを合わせることができる車載カメラ装置を提供すること。
【解決手段】車載カメラ装置１は、所定の焦点距離を有する撮像レンズ２と、撮像レンズ２に重ねて配置されて複数の部分領域のそれぞれに異なる焦点距離が設定された遠近レンズ４と、撮像レンズ２および遠近レンズ４を通して入射される光を検出するセンサ面３Ａを有し、センサ面３Ａが撮像レンズ２の光軸と垂直な面に対して傾斜している画像センサ３とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の焦点距離を有する撮像レンズと、
前記撮像レンズに重ねて配置されて複数の部分領域のそれぞれに異なる焦点距離が設定された遠近レンズと、
前記撮像レンズおよび前記遠近レンズを通して入射される光を検出するセンサ面を有し、前記センサ面が前記撮像レンズの光軸と垂直な面に対して傾斜している画像センサと、
を備えることを特徴とする車載カメラ装置。

【請求項2】

前記撮像レンズに前記遠近レンズを重ねることにより、全体の焦点距離が、遠景に対して長く、近景に対して短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車載カメラ装置。

【請求項3】

前記遠近レンズは、前記複数の部分領域のそれぞれで屈折率が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の車載カメラ装置。

【請求項4】

前記遠近レンズは、遠景から前記撮像レンズを通して光が入射される前記部分領域の焦点距離が長く、近景から前記撮像レンズを通して光が入射される前記部分領域の焦点距離が短く設定されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の車載カメラ装置。

【請求項5】

前記センサ面は、遠景から前記撮像レンズを通して光が入射される領域と前記撮像レンズの間の距離が長く、近景から前記撮像レンズを通して光が入射される領域と前記撮像レンズとの間の距離が短く設定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の車載カメラ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載されて周辺を撮像する車載カメラ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電子ミラーやドライブレコーダなど、車両の後方あるいは前方を撮像するカメラは単焦点であり、２ｍや４ｍなど、用途に合わせた焦点距離でレンズとセンサーの距離を一定にする調整を行い、なるべく均一なピント合わせを行うようにしている。

【0003】

しかし、従来の調整では、実際の車両に取り付けた場合、手前の被写体に焦点を合わせると遠くの被写体の画像がにじんでしまい、反対に遠くの被写体に焦点を合わせると手前の被写体の画像がにじんでしまう、いわゆるピンボケが生じる。

【0004】

車両に搭載される電子ミラーやドライブレコーダのカメラとしては、遠くも近くも鮮明な画像を表示できることが望まれる。

【0005】

近距離から遠距離までピントが合わせられるようにした従来技術としては、レンズとイメージセンサの傾きと相対位置を設定した車載カメラ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００１－２８５７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上述した特許文献１に開示された車載カメラ装置では、撮像対象の路面のピントが近くから遠くまで全面で合わせられるように撮像レンズの傾きと撮像素子の傾きを設定しているが、電子ミラーやドライブレコーダのカメラのようにごく近い路面から遠景までの広い範囲を撮像対象とする場合にはすべての範囲でピントを合わせることはできないという問題があった。

【0008】

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、近景から遠景までの広い範囲を撮像対象としてピントを合わせることができる車載カメラ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決するために、本発明の車載カメラ装置は、所定の焦点距離を有する撮像レンズと、撮像レンズに重ねて配置されて複数の部分領域のそれぞれに異なる焦点距離が設定された遠近レンズと、撮像レンズおよび遠近レンズを通して入射される光を検出するセンサ面を有し、センサ面が撮像レンズの光軸と垂直な面に対して傾斜している画像センサとを備えている。

【0010】

遠近レンズを用いるとともに画像センサのセンサ面を傾斜させることにより、レンズ全体の焦点距離を撮像する角度で変化させることができ、近景から遠景までの広い範囲を撮像対象としてピントを合わせることが可能となる。

【0011】

また、上述した撮像レンズに遠近レンズを重ねることにより、全体の焦点距離が、遠景に対して長く、近景に対して短く設定されていることが望ましい。このような設定とすることにより、遠景と近景の両方について鮮明な画像を得ることができる。

【0012】

また、上述した遠近レンズは、複数の部分領域のそれぞれで屈折率が異なることが望ましい。また、上述した遠近レンズは、遠景から撮像レンズを通して光が入射される部分領域の焦点距離が長く、近景から撮像レンズを通して光が入射される部分領域の焦点距離が短く設定されていることが望ましい。このような遠近レンズを用いることにより、レンズ全体の焦点距離を撮像範囲毎に設定することが可能となる。

【0013】

また、上述したセンサ面は、遠景から撮像レンズを通して光が入射される領域と撮像レンズの間の距離が長く、近景から撮像レンズを通して光が入射される領域と撮像レンズとの間の距離が短く設定されていることが望ましい。このようにセンサ面を傾斜させることにより、遠近レンズを用いただけでは調整できなかった高い解像度を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態の車載カメラ装置の搭載状態を示す図である。

【図2】車載カメラ装置の撮像範囲と表示範囲との対応関係を示す図である。

【図3】本実施形態の車載カメラ装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を適用した一実施形態の車載カメラ装置について、図面を参照しながら説明する。本実施系の車載カメラ装置は、例えば、車両後方を撮像して得られた画像を車室内の表示装置に表示することによって電子ミラーを実現するためのものである。

【0016】

図１は、一実施形態の車載カメラ装置の搭載状態を示す図である。図１に示すように、本実施形態の車載カメラ装置１は、車両後方の上部に設置されており、車両後方端部から２ｍ離れた路面から後方の遠景までを撮像範囲としている。図１に含まれるＡ、Ｂ、Ｃは、この撮像範囲を近い側から順に区分けしたものである。Ａが車両から２～５ｍの比較的近い範囲を、Ｂが車両から５～１０ｍの少し遠い範囲を、Ｃが車両から１０ｍ以上の遠い範囲をそれぞれ示している。

【0017】

図２は、車載カメラ装置１の撮像範囲と表示範囲との対応関係を示す図である。図２に示す表示装置１０は、従来のルームミラーの鏡面を液晶装置等に置き換えたものであり、車載カメラ装置１で撮像した車両後方の被写体を描画した画像を表示することができる。図２に含まれるａ、ｂ、ｃは、車載カメラ装置１の撮像範囲Ａ、Ｂ、Ｃに対応する表示領域を示している。単焦点レンズを用いていた従来の車載カメラ装置では、距離が大きく異なる３つの撮像範囲Ａ、Ｂ、Ｃの全てにピント（焦点）を合わせることができなかったため、表示領域ａ、ｂ、ｃの全てにピントが合った鮮明な画像を表示することはできなかった。本実施形態の車載カメラ装置１ではこの点が改善されている。

【0018】

図３は、本実施形態の車載カメラ装置１の構成を示す図である。図３には、主にレンズとイメージセンサとの関係に着目した配置が示されている。図３に示すように、本実施形態の車載レンズ装置１は、撮像レンズ２、イメージセンサ３、遠近レンズ４を備えている。

【0019】

撮像レンズ２は、複数のレンズが組み合わされており、全体として所定の焦点距離を有する単焦点レンズとなっている。図３では、撮像レンズ２の主点がｐで示されている。

【0020】

イメージセンサ（画像センサ）３は、撮像レンズ２を通して入射する光（映像）を検出するものであり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を用いることができる。

【0021】

遠近レンズ４は、撮像レンズ２に重ねて配置され、複数の部分領域のそれぞれに異なる焦点距離（異なる屈折率）が設定されている。例えば、撮像レンズ２の主点ｐとイメージセンサ３のセンサ面３Ａの間に遠近レンズ４が配置されている。

【0022】

撮像レンズ２に遠近レンズ４を重ねた全体の焦点距離が、遠景に対して長く、近景に対して短くなっている。具体的には、図２に示す撮像範囲Ａ、Ｂ、Ｃの順に焦点距離が長くなる。

【0023】

本実施形態では、このように撮像範囲Ａ、Ｂ、Ｃ（図１）のそれぞれを異なる焦点距離とするために、遠近レンズ４を上下方向に沿って上部、中央部、下部に３分割したときに、下部の焦点距離を撮像範囲Ｃに対応させて長く、上部の焦点距離を撮像範囲Ａに対応させて短く、中央部の焦点距離を撮像範囲Ｂに対応させてそれらの中間の値に設定している。

【0024】

ところで、車載カメラ装置１から上述した３つの撮像範囲Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれまでの距離は大きく異なるため、遠近レンズ４の各部の焦点距離（屈折率）を調整しただけでは、各部に対応した焦点位置をイメージセンサ３のセンサ面３Ａ上に合わせることは容易ではない。そこで、本実施形態では、センサ面３Ａを撮像レンズ２の光軸と垂直な面２Ａに対して傾斜させて各焦点位置に近づける工夫がなされている。具体的には、撮像レンズ２とこれに対向するセンサ面３Ａとの距離が、センサ面３Ａの下部ほど長く、上部ほど短くなるように、センサ面３Ａの角度が設定されている。

【0025】

実際には、図３に示すように、図１に示す撮像範囲Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれを想定した３箇所の位置Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）調整用に、例えばＩＳＯ１２２３３に準拠した分解能テストチャートを置いて、イメージセンサ３の角度を設定する。具体的には、この分解能テストチャートを上下方向に上部チャートＨ１、中央部チャートＨ２、下部チャートＨ３に３分割したときに、撮像範囲Ｃを想定した位置Ｌｃに上部チャートＨ１を、撮像範囲Ｂを想定した位置Ｌｂに中央部チャートＨ２を、撮像範囲Ａを想定した位置Ｌａに下部チャートＨ３を配置して、それぞれを撮像した際の解像度が高くなるように、イメージセンサ３の角度を調整する。なお、撮像レンズ２と遠近レンズ４の傾きも解像度に影響を与えるため、イメージセンサ３の角度とともにこれらのレンズの傾斜も調整して解像度の向上を図るようにしてもよい。

【0026】

このように、本実施形態の車載カメラ装置１では、遠近レンズ４を用いるとともにイメージセンサ３のセンサ面３Ａを傾斜させることにより、レンズ全体の焦点距離を撮像する角度で変化させることができ、近景から遠景までの広い範囲を撮像対象としてピントを合わせることが可能となる。

【0027】

また、撮像レンズ２に遠近レンズ４を重ねることにより、レンズ全体の焦点距離が、遠景に対して長く、近景に対して短く設定されているため、遠景と近景の両方について鮮明な画像を得ることができる。

【0028】

また、遠近レンズ４は、複数の部分領域のそれぞれで屈折率を異ならせ、遠景から撮像レンズ２を通して光が入射される部分領域の焦点距離を長く、近景から撮像レンズ２を通して光が入射される部分領域の焦点距離を短く設定しているため、レンズ全体の焦点距離を撮像範囲毎に設定することが可能となる。

【0029】

また、イメージセンサ３のセンサ面３Ａを、遠景から撮像レンズ２を通して光が入射される領域と撮像レンズ２の間の距離が長く、近景から撮像レンズ２を通して光が入射される領域と撮像レンズ２との間の距離が短くなるように傾斜させることにより、遠近レンズ４を用いただけでは調整できなかった高い解像度を得ることが可能となる。

【0030】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ルームミラーとして使用する電子ミラーについて本発明を適用する場合について説明したが、左右のドアミラーとして使用する電子ミラーや車両前方の路面を含む領域を撮像する車載カメラ装置について本発明を適用してもよい。具体的には、例えば右側のドアミラーの場合には、車両後方の撮像範囲の中で左上が最も遠景を撮像する範囲（長い焦点距離が必要）であり、右下や下部が最も近景を撮像する範囲（短い焦点距離が必要）となるため、撮像範囲内でこれらの焦点距離を実現できるように遠近レンズの各部の屈折率（焦点距離）やイメージセンサ３のセンサ面３Ａの傾斜を設定すればよい。

【符号の説明】

【0031】

１ 車載カメラ装置
２ 撮像レンズ
３ イメージセンサ
３Ａ センサ面
４ 遠近レンズ

【図1】

【図2】

【図3】