JP3549463B2

JP3549463B2 - カメラ装置

Info

Publication number: JP3549463B2
Application number: JP2000166289A
Authority: JP
Inventors: 昌己 ▲高▼橋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2001341580A; US6575643B2; US20010048816A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載し、あるいは監視用に設置するカメラ装置に関し、特に、小型で広い画角を持つように構成したものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の安全運転を図るために、ドライバーの死角の画像を映す小型カメラが車両に搭載されている。このカメラは、例えば、大型車両の後部に露出して設置され、そのカメラの映像が運転席のモニタに表示される。ドライバーは、モニタ画像で後方を確認しながら車をバックさせることができる。
【０００３】
こうした監視目的のカメラでは、広い範囲が映るように、大きい画角が求められる。このとき、画角の広がりによって像が歪む現象が発生する。また、カメラ設置場所の自由度を高めるため、また、車のデザインを損なうことが無いようにするためにも、カメラ装置の小型化が求められている。カメラレンズの画角には、図１２に示すように、水平画角、垂直画角及び対角画角がある。これらの画角は、カメラレンズを広角にすれば広げることができ、レンズ製作技術の進歩により、広角カメラレンズの生産も可能になっている。カメラレンズを広角にした場合、対角画角は、水平画角及び垂直画角の広がりに比べて、一段と拡大し、像の歪みは増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カメラ本体は、図１０（ａ）の点線で示すように、レンズの画角範囲（実線）の光線を全て受け入れることができる大きさに構成する必要があり、図１０（ｂ）に示すように、レンズの画角範囲の一部がカメラ本体に受け入れられない場合には、図１１に示すように、モニタ画面の隅が切れる、所謂「ケラレ」が発生する。ケラレを防ぐためには、画角の拡大に合わせてカメラ本体を大きくしなければならないが、これはカメラの小型化に逆行することになる。
【０００５】
このように、レンズやカメラ本体の構成自体を小型化することは可能であるが、そうした場合にモニタ画面上のケラレが発生し、これがカメラ装置の小型化を阻んでいる。
【０００６】
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、小型であって、且つ、広い画角を持つことができるカメラ装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のカメラ装置では、反射面が非球面である凸面鏡と、凸面鏡に反射した画像を撮影するカメラ本体とを設け、カメラ本体の対角画角方向に対応する凸面鏡の反射面の曲率半径を、カメラ本体の水平画角方向及び垂直画角方向に対応する凸面鏡の反射面の曲率半径より大きくし、カメラ本体の対角画角方向に対する歪みを低減するように構成している。
【０００８】
そのため、カメラレンズの画角を小さくし、カメラ本体を小型に構成しても、凸面鏡を通じて広い画角の画像を撮影することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明のカメラ装置は、図２に示すように、車両の後部の下方監視用に設置される。図１は、この車載カメラの設置状況を拡大して示している。車載カメラ１は、車両内に水平に搭載され、カメラ装置１の前には凸面鏡２が配置されている。車体の一部は開口しており、この開口から入射した光が凸面鏡２に反射してカメラ装置１に入り、カメラ装置１で撮像される。
【００１０】
このカメラ装置１では、カメラ装置１のレンズの画角θ１は小さくても、凸面鏡２が広い画角θ２を有しているため、この凸面鏡２で反射された映像を映すことにより、広い画角θ２の映像をモニタに送出することができる。
【００１１】
図３は、この車載カメラ１のレンズ単体の画角と、凸面鏡２を配置したときの画角との違いを、水平画角、垂直画角及び対角画角に分けて示している。車載カメラ１のレンズは、水平画角４４°、垂直画角３３°及び対角画角６４．５°を有している。凸面鏡２は、曲率半径Ｒが６０ｍｍの球面から成る反射面を有している。このとき、凸面鏡２を用いた車載カメラ装置１の画角は、水平画角では、図３（ｃ）に示すように、７１．９°、垂直画角では、図３（ａ）に示すように７６．１°、また、対角画角では、図３（ｄ）に示すように、１１０．１°に拡大する。
【００１２】
また、図４は、このカメラ装置における歪曲収差の特性を示している。ただし、ここでは、カメラ装置１と凸面鏡２とを正対させたときの歪曲収差を示している。この図４において、凸面鏡２に反射する範囲を斜線３で表し、凸面鏡２に反射してカメラ装置１に入射する光路面を実線４で表している。
【００１３】
このように、カメラ装置の前に凸面鏡を置き、凸面鏡で反射させた映像を映すことにより、カメラ装置の実質的な画角の拡大を図ることができる。
【００１４】
また、この装置では、凸面鏡で被写体を反射させているため、カメラ装置を被写体に直接向ける必要がない。そのため、図１に示すように、車載カメラを車内に収納することが可能になり、車外に設置したときに発生する車載カメラの汚れや破損を防ぐことができ、また、車外に突出して車のデザインを損なう虞れも無い。
【００１５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態のカメラ装置では、凸面鏡を非球面に構成し、カメラ装置に入射する光路面の歪曲収差を少なくしている。この装置は、凸面鏡を非球面にしている以外は第１の実施形態と変わりがない。
【００１６】
図５は、非球面の凸面鏡２を備えたカメラ装置に入射する光路面の歪曲収差を示している。
【００１７】
この凸面鏡２は、水平画角及び垂直画角方向の曲率半径を６０ｍｍに設定し、対角画角の曲率半径Ｒを２００ｍｍに設定し、水平画角方向と対角画角方向との間、及び垂直画角方向と対角画角方向との間では、曲率半径を徐々に変化させて、反射面が滑らかな曲面となるように構成している。
【００１８】
図６は、この凸面鏡２の形状をワイヤーフレームモデルで表している。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は水平画角方向の側面図、図６（ｃ）は垂直画角方向の側面図、図６（ｄ）は、対角画角方向の側面図、図６（ｅ）は斜視図である。
【００１９】
この装置では、歪曲収差が大きく現れる凸面鏡２の対角画角方向の曲率を緩やかにしているため、凸面鏡２に反射する範囲３、及び凸面鏡２に反射してカメラ装置に入射する光路面４の歪曲収差が減少している。
【００２０】
図７は、この凸面鏡を車載カメラに適用した形態を示している。車載カメラ１のレンズは、第１の実施形態と同様、水平画角４４°、垂直画角３３°、対角画角６４．５°である。このとき、非球面の凸面鏡２を用いた車載カメラ装置１の画角は、水平画角（図７（ｃ））が７１．９°、垂直画角（図７（ａ））が７６．１°、対角画角（図７（ｄ））が７７．４°となる。
【００２１】
このカメラ装置では、入射する光路面の歪曲が減少するので、カメラ装置本体の構成をさらに小型化することが可能になる。
【００２２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、非球面凸面鏡の異なる形状について説明する。
【００２３】
第２の実施形態の非球面凸面鏡では、対角画角方向の曲率半径を水平画角方向及び垂直画角方向の曲率半径より大きくしているが、曲率半径（Ｒ＝２００）自体は、対角画角方向のいずれの位置においても同一である。この場合、図９に示すように、一点から等角度ずつずれて放射された光線は、Ｒ＝２００の曲率の反射面に反射してカメラに到達するが、この到達時の光線間の間隔は、光軸から離れる程、広がってくる。この間隔の差が歪曲収差である。
【００２４】
そこで、第３の実施形態の非球面凸面鏡では、図８に示すように、対角画角方向の曲率半径を対角画角方向上の位置によって変え、対角画角方向の反射面に反射してカメラに到達する光線間の間隔が一定になるように設定している。
【００２５】
このように、対角画角方向の曲率半径を位置によって変えることにより、歪曲収差の一層の減少を図ることが可能になり、それに伴って、カメラ装置の一層の小型化が可能になる。
【００２６】
なお、ここでは、本発明を車載カメラに適用する場合を例示したが、一般の監視カメラなどにも、広く応用することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカメラ装置は、広い画角を持ち、且つ、小型に構成することができる。
【００２８】
また、凸面鏡で反射した映像を撮影しているため、カメラ本体を被写体に直接向ける必要が無く、カメラ装置の設置場所の自由度が増加する。そのため、車両などのデザインを損なわない場所にカメラを配置することが可能であり、また、車内に収納して車外の状況を映すことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の車載カメラの拡大図、
【図２】第１の実施形態の車載カメラの設置位置を示す図、
【図３】第１の実施形態の車載カメラの画角を示す図、
【図４】第１の実施形態のカメラ装置の歪曲収差を示す図、
【図５】第２の実施形態のカメラ装置の歪曲収差を示す図、
【図６】第２の実施形態の凸面鏡を示す図、
【図７】第２の実施形態の車載カメラの画角を示す図、
【図８】第３の実施形態の凸面鏡を説明する図、
【図９】曲率半径一定の場合の歪曲収差を説明する図、
【図１０】画角とカメラとの関係を説明する図、
【図１１】モニタ画面のケラレを説明する図、
【図１２】カメラレンズの画角を説明する図である。
【符号の説明】
１カメラ装置
２凸面鏡
３凸面鏡に反射する範囲
４凸面鏡からの光路面

Claims

反射面が非球面である凸面鏡と、前記凸面鏡に反射した画像を撮影するカメラ本体とを備え、前記カメラ本体の対角画角方向に対応する前記凸面鏡の反射面の曲率半径を、前記カメラ本体の水平画角方向及び垂直画角方向に対応する前記凸面鏡の反射面の曲率半径より大きくし、前記カメラ本体の対角画角方向に対する歪みを低減したことを特徴とするカメラ装置。
前記カメラ本体は、車内に搭載され、前記凸面鏡に映る車外の画像を撮影することを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。