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JP2017181634A - Imaging apparatus and on-vehicle camera system - Google Patents

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JP2017181634A
JP2017181634A JP2016065440A JP2016065440A JP2017181634A JP 2017181634 A JP2017181634 A JP 2017181634A JP 2016065440 A JP2016065440 A JP 2016065440A JP 2016065440 A JP2016065440 A JP 2016065440A JP 2017181634 A JP2017181634 A JP 2017181634A
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JP
Japan
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camera
view
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vehicle
image
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JP2016065440A
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Japanese (ja)
Inventor
岡部 吉正
Yoshimasa Okabe
吉正 岡部
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus capable of simultaneously performing a wide-angle shooting and a telephoto shooting with a simple configuration.SOLUTION: The imaging apparatus includes: a camera 10 having a telephoto lens 11; a fisheye lens 20 as wide angle means; and at least one reflection plane 31 that reflects an outgoing beam from the fisheye lens 20 for making incidence the same onto a part of an imaging surface of the camera 10. With this, the optical axial direction of a telephoto camera can be included in a field of wide angle photography; and thus, a wide-angle shooting and a telephoto shooting can be performed simultaneously.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像装置及び車載カメラシステムに係り、例えば、カメラによって撮影した車両の側後方領域の画像をドライバーに対して提示する撮像装置及び車載カメラシステムに関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus and an in-vehicle camera system, and for example, relates to an image pickup apparatus and an in-vehicle camera system that present an image of a vehicle side rear area taken by a camera to a driver.

近年、カメラ技術の進歩、コストダウンにより、車載カメラを利用して運転を支援するための様々なシステムが開発されている。例えば、車両の前後左右をカメラで監視して、死角を無くすサラウンドビューシステムが広く普及している。サラウンドビューシステムにおいて、特に車両の側後方領域の画像を取得するにあたっては、広角撮影機能と望遠撮影機能とを備えたカメラによる撮像が求められる。   In recent years, various systems for assisting driving using an in-vehicle camera have been developed due to advances in camera technology and cost reduction. For example, a surround view system that monitors the front, back, left and right of a vehicle with a camera and eliminates blind spots is widely used. In the surround view system, in particular, when acquiring an image of the rear side area of the vehicle, imaging with a camera having a wide-angle shooting function and a telephoto shooting function is required.

特許文献1には、コストを抑制しつつ、車両の近傍及び遠方の両方を撮像できる車両周辺視認装置が開示されている。特許文献1の車両周辺視認装置は、平面の部分と凸面の部分を持つ反射鏡をカメラと組み合わせ、反射鏡を動かして視野を反射させる位置を変えることにより、視野の広さと方向を変えられる。   Patent Document 1 discloses a vehicle periphery visual recognition device that can capture both the vicinity and the distance of a vehicle while suppressing cost. The vehicle periphery visual recognition device of Patent Document 1 can change the width and direction of the field of view by combining a reflecting mirror having a flat portion and a convex portion with a camera and changing the position of reflecting the field of view by moving the reflecting mirror.

特開2004−82778号公報JP 2004-82778 A

ところで、車載カメラでは発車時に後方の遠方と、車体近傍の両方を同時に確認する必要があるので、広角カメラの機能と望遠カメラの機能が両方同時に必要である。しかしながら、特許文献1に開示された技術では、広角撮影機能と望遠撮影機能とを同時に行うことは困難である。そこで、遠方を捉える望遠カメラと全周囲を捉える魚眼カメラの2台のカメラを設けることが考えられるが、カメラの増加はコストアップに繋がり、またドア部の小さな空間に2台のカメラを収容しなければならい欠点もある。   By the way, since it is necessary to confirm both the distance in the rear and the vicinity of the vehicle body at the time of departure from the vehicle-mounted camera, both the functions of the wide-angle camera and the telephoto camera are required at the same time. However, with the technique disclosed in Patent Document 1, it is difficult to simultaneously perform the wide-angle shooting function and the telephoto shooting function. Therefore, it is conceivable to install two cameras, a telephoto camera that captures the distance and a fish-eye camera that captures the entire surroundings. However, the increase in the number of cameras leads to an increase in cost, and the two cameras are housed in a small space on the door. There are also disadvantages that must be made.

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、簡易な構成でありながら、広角撮影と望遠撮影とを同時に行うことができる撮像装置及び車載カメラシステムを提供する。   The present invention has been made in consideration of the above points, and provides an imaging apparatus and an in-vehicle camera system capable of simultaneously performing wide-angle shooting and telephoto shooting while having a simple configuration.

本発明の撮像装置の一つの態様は、
望遠レンズを有するカメラと、
広角化手段と、
前記広角化手段の出射光を反射して、前記カメラの撮像面の一部に入射させる少なくとも1つの鏡と、
を具備する。
One aspect of the imaging device of the present invention is:
A camera having a telephoto lens;
Widening means,
At least one mirror that reflects the light emitted from the widening means and makes it incident on a part of the imaging surface of the camera;
It comprises.

本発明によれば、簡易な構成でありながら、広角撮影と望遠撮影とを同時に行うことができるようになる。   According to the present invention, wide-angle shooting and telephoto shooting can be performed simultaneously with a simple configuration.

実施の形態1の撮像装置の構成を示す図であり、図1Aは撮像装置を車両の後方から見た図、図1Bは撮像装置を上方から見た図、図1Cは撮像装置を車両側方から見た図1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 1, in which FIG. 1A is a view of the image pickup apparatus viewed from the rear of the vehicle, FIG. 1B is a view of the image pickup apparatus viewed from above, and FIG. Viewed from 図1の構成より得られるカメラの出力画像を示す図The figure which shows the output image of the camera obtained from the structure of FIG. 撮像装置の取り付け位置と前後方向視野を示した側面図Side view showing the mounting position of the imaging device and the front-rear direction field of view 撮像装置の側方視野を示した正面図Front view showing the side view of the imaging device 実施の形態2の撮像装置の構成を示す図であり、図5Aは撮像装置を車両の後方から見た図、図5Bは撮像装置を上方から見た図、図5Cは撮像装置を車両側方から見た図5A and 5B are diagrams illustrating a configuration of an imaging device according to Embodiment 2, in which FIG. 5A is a diagram of the imaging device viewed from the rear of the vehicle, FIG. 5B is a diagram of the imaging device viewed from above, and FIG. Viewed from 図5の構成より得られるカメラの出力画像を示す図The figure which shows the output image of the camera obtained from the structure of FIG. 撮像装置の視野を示した平面図Plan view showing the field of view of the imaging device 実施の形態3の撮像装置の構成を示す図であり、図8Aは撮像装置を車両の後方から見た図、図8Bは撮像装置を上方から見た図8A and 8B are diagrams illustrating a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 3, in which FIG. 8A is a diagram of the imaging apparatus viewed from the rear of the vehicle, and FIG. 8B is a diagram of the imaging apparatus viewed from above. 図8の構成より得られるカメラの出力画像を示す図The figure which shows the output image of the camera obtained from the structure of FIG. 凸面鏡による視野の拡大の様子を示す図Diagram showing how the field of view is enlarged by a convex mirror 凸面鏡からプリズムへの光の入射の様子を示す図A diagram showing how light enters the prism from the convex mirror プリズムによる光の転向の様子を示す図Diagram showing how light is redirected by a prism 2つの鏡面を持つ6面プリズムの構成を示す図The figure which shows the structure of the hexahedral prism with two mirror surfaces 撮像装置の視野を示した平面図Plan view showing the field of view of the imaging device 撮像装置の前後方向視野を示した側面図Side view showing the field of view of the imaging device 撮像装置の側方視野を示した正面図Front view showing the side view of the imaging device 車載カメラシステムの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the in-vehicle camera system

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下で用いる光路図やプリズムの形状は、図を分かり易く表現するために、実際とは若干異って表現しているものがある。またプリズムにおける太線は反射鏡面を表す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the optical path diagrams and prism shapes used in the following are expressed slightly differently from actual ones in order to make the diagrams easy to understand. A thick line in the prism represents a reflecting mirror surface.

<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置の構成を示す図である。本実施の形態の撮像装置は、車両のサイドミラーをカメラとモニタに置き換えるサイドミラーレスシステムに用いられる。つまり、従来のサイドミラーの位置に撮像装置が設けられ、この撮像装置によって得られた画像が車内のモニタに表示される。ただし、本実施の形態及び後述する実施の形態の撮像装置は、サイドミラーレスシステム以外に使用することもできる。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The imaging apparatus according to the present embodiment is used in a side mirrorless system that replaces a vehicle side mirror with a camera and a monitor. That is, an imaging device is provided at the position of the conventional side mirror, and an image obtained by the imaging device is displayed on a monitor in the vehicle. However, the imaging device of the present embodiment and the embodiments described later can be used in addition to the side mirrorless system.

図1Aは撮像装置を車両の後方から見た図であり、図1Bは撮像装置を上方から見た図であり、図1Cは撮像装置を車両側方から見た図である。   1A is a diagram of the imaging device viewed from the rear of the vehicle, FIG. 1B is a diagram of the imaging device viewed from above, and FIG. 1C is a diagram of the imaging device viewed from the side of the vehicle.

車両の左右両側面における従来サイドミラーが配置されていた位置には、撮像装置が配置される。撮像装置は、図示しない支持体によって後方視野が遮られないように支持される。   An imaging device is disposed at a position where the conventional side mirrors are disposed on the left and right side surfaces of the vehicle. The imaging device is supported so that the rear visual field is not blocked by a support body (not shown).

カメラ本体10は、車両後方を向けて取り付けられている。カメラ本体10は望遠レンズ11を有する。望遠レンズ11を介してカメラ本体10内部に入射した光は、カメラ本体10内部のイメージセンサによって光電変換される。   The camera body 10 is attached with the vehicle rear facing. The camera body 10 has a telephoto lens 11. Light incident on the camera body 10 through the telephoto lens 11 is photoelectrically converted by an image sensor inside the camera body 10.

さらに、撮像装置は、広角化手段としての魚眼レンズ20を有する。魚眼レンズ20は、車両の側方を向けて取り付けられている。また魚眼レンズ20は、図1A及び図1Bから分かるように、カメラ本体10よりも外側(つまり車両から離れた方向)に突き出た位置に配置されている。さらに図1A及び図1Cから分かるように、魚眼レンズ20は、カメラの撮像面の中央よりも上側に配置されている。魚眼レンズ20の視野角は180°よりも大きい。   Furthermore, the imaging apparatus has a fisheye lens 20 as a widening means. The fisheye lens 20 is attached with the side of the vehicle facing. As can be seen from FIGS. 1A and 1B, the fisheye lens 20 is disposed at a position protruding outward from the camera body 10 (that is, in a direction away from the vehicle). Further, as can be seen from FIGS. 1A and 1C, the fisheye lens 20 is disposed above the center of the imaging surface of the camera. The viewing angle of the fisheye lens 20 is greater than 180 °.

図1Bから分かるように、魚眼レンズ20と望遠レンズ11の間には、プリズム30が配設されている。プリズム30は、外向き45°の反射面31を有する。これにより、魚眼レンズ20を出射した車両側方からの光は、反射面31によって90°折り曲げられた後、車両後方から望遠レンズ11に入射する。   As can be seen from FIG. 1B, a prism 30 is disposed between the fisheye lens 20 and the telephoto lens 11. The prism 30 has a reflective surface 31 of 45 ° outward. As a result, the light from the side of the vehicle that has exited the fisheye lens 20 is bent 90 ° by the reflecting surface 31 and then enters the telephoto lens 11 from the rear of the vehicle.

図1の構成においては、上半分の視野をプリズム30の反射面31によってカメラ本体10より外側に誘導し、魚眼レンズ20で広角化している。このように、カメラ本体10の外側で視野を広角化することにより、カメラ本体10及び車体がカメラの視野を遮らないので、死角の生じない広角画像を得ることができる。また、図1の構成では、上半分だけ左右の画像が得られるので、画像処理で左右を反転して表示する。   In the configuration of FIG. 1, the upper half field of view is guided to the outside of the camera body 10 by the reflecting surface 31 of the prism 30 and widened by the fisheye lens 20. Thus, by widening the field of view outside the camera body 10, the camera body 10 and the vehicle body do not block the field of view of the camera, so that a wide-angle image with no blind spots can be obtained. Further, in the configuration of FIG. 1, since left and right images are obtained only in the upper half, the left and right are reversed and displayed by image processing.

図2は、図1の構成より得られるカメラの出力画像を示す。画像の上半分は魚眼レンズ20が映した広角画像となり、下半分が望遠レンズ11で直視した画像となる。ここで、車載カメラは水平よりも上は撮影する必要がない。基本的には路上を走っているものが見えればよいので、水平線よりも下が見えればよい。本実施の形態は、望遠カメラの上半分にはいらないものが映っているので、その上半分の領域で周辺画像を見えるようにしようという考えが基本となっている。   FIG. 2 shows an output image of the camera obtained from the configuration of FIG. The upper half of the image is a wide-angle image reflected by the fisheye lens 20, and the lower half is an image viewed directly by the telephoto lens 11. Here, the vehicle-mounted camera does not need to take a picture above the horizontal. Basically, you only need to see what is running on the road, so you can see below the horizon. Since the present embodiment shows what is not necessary in the upper half of the telephoto camera, the idea is to make the peripheral image visible in the upper half of the area.

図3は、本実施の形態の撮像装置(カメラ)の取り付け位置と前後方向視野を示した側面図である。なお本実施の形態の撮像装置は望遠カメラの機能と広角カメラの機能とを兼ね備えているので、以下、望遠カメラの機能を果たしている場合には「望遠カメラ」と呼び、広角カメラの機能を果たしている場合には「広角カメラ」と呼ぶことがある。   FIG. 3 is a side view showing the mounting position of the imaging apparatus (camera) and the front-rear direction visual field of the present embodiment. Note that the imaging device of the present embodiment has both a telephoto camera function and a wide-angle camera function, so hereinafter, when the telephoto camera function is fulfilled, it will be referred to as a "telephoto camera" and fulfill the wide-angle camera function. If so, it may be called a “wide-angle camera”.

図中、L1は望遠カメラの光軸の方向、F1は望遠カメラの視野(空間中の映る範囲)、G1は望遠カメラによる路面上の要確認範囲、F2は広角カメラの視野(空間中の映る範囲)、G2は広角カメラによる路面上の要確認範囲を示す。   In the figure, L1 is the direction of the optical axis of the telephoto camera, F1 is the field of view of the telephoto camera (range reflected in the space), G1 is the range to be confirmed on the road surface by the telephoto camera, and F2 is the field of view of the wide-angle camera (image reflected in the space) Range), G2 indicates a required confirmation range on the road surface by the wide-angle camera.

望遠映像は水平方向より上側は見えなくてよいので、望遠カメラの光軸L1は水平よりも若干下向きとされている。   Since the telephoto image does not need to be seen above the horizontal direction, the optical axis L1 of the telephoto camera is set slightly downward from the horizontal.

図4は、本実施の形態の撮像装置の側方視野を示した正面図である。図中、L2は広角カメラの光軸、F2は広角カメラの視野(空間中の映る範囲)、G2は広角カメラによる路面上の要確認範囲を示す。魚眼レンズ20は車体の反対側を向いているので、カメラ本体10も車体も魚眼レンズ20の視野を遮らないので、死角の無い広角画像を得ることができる。   FIG. 4 is a front view showing a side view of the imaging apparatus according to the present embodiment. In the figure, L2 is the optical axis of the wide-angle camera, F2 is the field of view of the wide-angle camera (the range in space), and G2 is the required confirmation range on the road surface by the wide-angle camera. Since the fisheye lens 20 faces the opposite side of the vehicle body, neither the camera body 10 nor the vehicle body obstructs the field of view of the fisheye lens 20, so that a wide-angle image without a blind spot can be obtained.

<実施の形態2>
図5は、実施の形態2に係る撮像装置の構成を示す図である。図5において、図1と対応する構成要素については図1と同一の符号を付して示した。図5Aは撮像装置を車両の後方から見た図であり、図5Bは撮像装置を上方から見た図であり、図5Cは撮像装置を車両側方から見た図である。
<Embodiment 2>
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment. 5, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5A is a view of the imaging device as seen from the rear of the vehicle, FIG. 5B is a view of the imaging device as seen from above, and FIG. 5C is a view of the imaging device as seen from the side of the vehicle.

実施の形態1の撮像装置と比較すると、本実施の形態の撮像装置は、図5A及び図5Cから分かるように、魚眼レンズ20が側方ではなく、下方を向けて取り付けられている。また魚眼レンズ20は、図5A、図5B及び図5Bから分かるように、カメラ本体10よりも下方に突き出た位置に配置されている。さらに図5A及び図5Cから分かるように、魚眼レンズ20は、カメラの撮像面の中央よりも車体側(図の例では左側)に配置されている。   Compared with the imaging device of the first embodiment, the imaging device of the present embodiment is attached with the fisheye lens 20 facing downward rather than sideways, as can be seen from FIGS. 5A and 5C. Moreover, the fisheye lens 20 is arrange | positioned in the position which protruded below rather than the camera main body 10, as FIG. 5A, FIG. 5B and FIG. 5B show. Further, as can be seen from FIGS. 5A and 5C, the fisheye lens 20 is disposed on the vehicle body side (left side in the example in the figure) from the center of the imaging surface of the camera.

図5Cから分かるように、魚眼レンズ20と望遠レンズ11の間には、プリズム30が配設されている。プリズム30は、下向き45°の反射面31を有する。これにより、魚眼レンズ20を出射した車両下方からの光は、反射面31によって90°折り曲げられた後、車両後方から望遠レンズ11に入射する。   As can be seen from FIG. 5C, a prism 30 is disposed between the fisheye lens 20 and the telephoto lens 11. The prism 30 has a reflective surface 31 of 45 ° downward. Thereby, the light from the lower side of the vehicle that has exited the fisheye lens 20 is bent 90 ° by the reflecting surface 31 and then enters the telephoto lens 11 from the rear of the vehicle.

図5の構成においては、車体側半分の縦長の視野をプリズム30の反射面31によってカメラ本体10より下側に誘導し、魚眼レンズ20で拡散(広角化)する。縦長の視野の上部に前方下側、下部に後方下側の路面の映像が映る。   In the configuration of FIG. 5, the vertically long field of view on the vehicle body side half is guided downward from the camera body 10 by the reflecting surface 31 of the prism 30 and diffused (widened) by the fisheye lens 20. An image of the road surface at the front lower side is displayed at the top of the vertically long field of view and the road surface at the rear lower side is displayed at the bottom.

図6は、図5の構成より得られるカメラの出力画像を示す。画像の左半分(車体側)は魚眼レンズが映した広角画像となり、右半分が望遠レンズで直視した画像となる。   FIG. 6 shows an output image of the camera obtained from the configuration of FIG. The left half (vehicle side) of the image is a wide-angle image projected by a fisheye lens, and the right half is an image viewed directly by a telephoto lens.

図7は、本実施の形態の撮像装置の視野を示した平面図である。図中、L1は望遠カメラの光軸の方向、G1は望遠カメラによって撮像される路面上の視野範囲、G2は広角カメラによって撮像される路面上の視野範囲を示す。本実施の形態の場合、視野を左右に分割しているので、望遠カメラの光軸は車体後部を翳めるよう、少し内側方向にずらす。何故なら、車体の像が後方の映像の位置基準になるためである。縦長の望遠カメラの視野を平面鏡(反射面31)で90°下向きに曲げてカメラの下に誘導し視野角180°の魚眼レンズ20で視野を広げるので、前後に長い範囲の路面が写る。望遠映像及び広角映像の視野は、実際には無限遠となるが、図示の関係上、車線変更時の確認で見る範囲を示している。   FIG. 7 is a plan view showing the field of view of the imaging apparatus of the present embodiment. In the figure, L1 indicates the direction of the optical axis of the telephoto camera, G1 indicates the field of view on the road surface imaged by the telephoto camera, and G2 indicates the field of view on the road surface imaged by the wide-angle camera. In the case of the present embodiment, since the field of view is divided into right and left, the optical axis of the telephoto camera is slightly shifted inward so as to give up the rear part of the vehicle body. This is because the image of the vehicle body becomes the position reference of the rear image. The field of view of the vertically long telephoto camera is bent 90 ° downward with a plane mirror (reflecting surface 31) and guided under the camera, and the field of view is widened with the fisheye lens 20 with a viewing angle of 180 °. Although the field of view of the telephoto image and the wide-angle image is actually infinite, it shows the range to be viewed in the confirmation at the time of changing the lane for the purpose of illustration.

<実施の形態3>
図8は、実施の形態3に係る撮像装置の構成を示す図である。図8において、図1と対応する構成要素については図1と同一の符号を付して示した。図8Aは撮像装置を車両の後方から見た図であり、図8Bは撮像装置を上方から見た図である。
<Embodiment 3>
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment. 8, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. FIG. 8A is a diagram of the imaging device viewed from the rear of the vehicle, and FIG. 8B is a diagram of the imaging device viewed from above.

上述の実施の形態1及び実施の形態2では広角化手段として魚眼レンズ20を用いたのに対して、本実施の形態では、広角化手段として凸面鏡40を用いる。また、上述の実施の形態1及び実施の形態2では光を1回反射させるプリズム30を用いたのに対して、本実施の形態では、光を2回反射させるプリズム50を用いる。   In the first embodiment and the second embodiment described above, the fisheye lens 20 is used as the widening means, whereas in the present embodiment, the convex mirror 40 is used as the widening means. In the first and second embodiments described above, the prism 30 that reflects light once is used, whereas in this embodiment, the prism 50 that reflects light twice is used.

図8Aから分かるように、凸面鏡40は、カメラ本体10よりも下方の位置に、側方を向けて(つまり車体から離れる方向を向けて)取り付けられている。   As can be seen from FIG. 8A, the convex mirror 40 is attached to a position below the camera body 10 with its side facing (that is, facing away from the vehicle body).

図8Aから分かるように、プリズム50は、カメラの撮像方向で、かつ、カメラの撮像面のうち中央よりも上側を覆う位置に配置されている。プリズム50は、2つの反射面51、52を持つ6面プリズムである。反射面51は下向き23°傾斜しており、反射面52はカメラに対して45°傾斜している。プリズム50の形状については、図13を用いて後述する。   As can be seen from FIG. 8A, the prism 50 is disposed in the imaging direction of the camera and at a position covering the upper side of the center of the imaging surface of the camera. The prism 50 is a hexahedral prism having two reflecting surfaces 51 and 52. The reflecting surface 51 is inclined 23 ° downward, and the reflecting surface 52 is inclined 45 ° with respect to the camera. The shape of the prism 50 will be described later with reference to FIG.

本実施の形態の撮像装置は、カメラの側方(図8の場合、右側)から下方にかけての広角の視野を、カメラの下側に設置した凸面鏡40に写し、凸面鏡40に写った映像をプリズム50で2回反射して望遠レンズ11の視野の上部に導く。なお、実際にはプリズム50の底面を通過するときに屈折が起きる。   The imaging apparatus according to the present embodiment projects a wide-angle field of view from the side of the camera (right side in the case of FIG. 8) to the lower side on the convex mirror 40 installed on the lower side of the camera, and the image captured on the convex mirror 40 is converted into a prism. The light is reflected twice at 50 and guided to the upper part of the field of view of the telephoto lens 11. In practice, refraction occurs when passing through the bottom surface of the prism 50.

図9は、図8の構成より得られるカメラの出力画像を示す。画像の上半分は凸面鏡40が映した広角画像となり、下半分が望遠レンズ11で直視した画像となる。実施の形態1でも言及したように、車載カメラは水平よりも上は撮影する必要がなく、水平線よりも下が見えればよいので、本実施の形態は、望遠カメラの上半分にはいらないものが映っているので、その上半分の領域で周辺画像を見えるようにしようという考えが基本となっている。   FIG. 9 shows an output image of the camera obtained from the configuration of FIG. The upper half of the image is a wide-angle image projected by the convex mirror 40, and the lower half is an image viewed directly by the telephoto lens 11. As mentioned in the first embodiment, the in-vehicle camera does not need to shoot above the horizontal and only needs to be seen below the horizon, so this embodiment does not need to be in the upper half of the telephoto camera. The idea is to make the surrounding image visible in the upper half of the area.

図10は、凸面鏡40による視野の拡大の様子を示す図である。図10の上側は側面図であり、下側は車体前後方向の凸面鏡40を含む断面図である。なお、図10の凸面鏡40は、車体正面から見て左側のカメラの凸面鏡である。図に示したように、凸面鏡40によって車体前後方向の広角の視野が得られる。   FIG. 10 is a diagram showing how the field of view is enlarged by the convex mirror 40. The upper side of FIG. 10 is a side view, and the lower side is a cross-sectional view including a convex mirror 40 in the longitudinal direction of the vehicle body. The convex mirror 40 in FIG. 10 is a convex mirror of the left camera as viewed from the front of the vehicle body. As shown in the figure, the convex mirror 40 provides a wide-angle visual field in the longitudinal direction of the vehicle body.

図11は、凸面鏡40からプリズム50への光の入射の様子を示す図である。図の左側は、車体正面から見て左右方向の断面図である。凸面鏡40で反射した光はプリズム50に底面から入射し反射面51によって水平に向きを変えられてプリズム50内を進む。この光は反射面52で反射することによりカメラ本体10の方向に向く。   FIG. 11 is a diagram illustrating a state of incidence of light from the convex mirror 40 to the prism 50. The left side of the figure is a cross-sectional view in the left-right direction when viewed from the front of the vehicle body. The light reflected by the convex mirror 40 enters the prism 50 from the bottom surface, and the direction is changed horizontally by the reflecting surface 51 and travels through the prism 50. This light is reflected toward the camera body 10 by being reflected by the reflecting surface 52.

図12は、プリズム50による光の転向の様子を示す図である。本実施の形態では、プリズム50によって光がほぼ90°転向される。下側の図は、車体正面から見て左側の凸面鏡40及びプリズム50を水平方向に切った断面である。凸面鏡40で反射した光はプリズム50の底面からプリズム50に入射し、反射面51で反射することにより反射面52の方向を向き、さらに反射面52で反射することによりカメラ本体10の方向を向く。   FIG. 12 is a diagram illustrating a state of light turning by the prism 50. In the present embodiment, the light is turned by approximately 90 ° by the prism 50. The lower figure is a cross section of the left convex mirror 40 and prism 50 cut in the horizontal direction when viewed from the front of the vehicle body. The light reflected by the convex mirror 40 enters the prism 50 from the bottom surface of the prism 50, and is reflected by the reflecting surface 51 to face the reflecting surface 52, and further reflected by the reflecting surface 52 to face the camera body 10. .

図13は、本実施の形態で用いる2つの鏡面を持つ6面プリズム50の構成を示す図である。図13Aは後方から見た図であり、図13Bは上から見た図であり、図13Cは図13BのA−A’断面図であり、図13Dは下から見た図であり、図13Eはカメラ側から見た図である。   FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a hexahedral prism 50 having two mirror surfaces used in the present embodiment. 13A is a view seen from the rear, FIG. 13B is a view seen from above, FIG. 13C is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 13B, FIG. 13D is a view seen from below, and FIG. These are views as seen from the camera side.

図14は、本実施の形態の撮像装置の視野を示した平面図である。図中、L1は望遠カメラの光軸の方向、G1は望遠カメラによって撮像される路面上の視野範囲、G2は広角カメラによって撮像される路面上の視野範囲を示す。本実施の形態の場合、視野を上下に分割しているので、望遠カメラの光軸L1は車体より少し離れる方向にずらす。何故なら、望遠カメラを車体の陰になる部分に向けても無駄なためである。   FIG. 14 is a plan view showing the field of view of the imaging apparatus of the present embodiment. In the figure, L1 indicates the direction of the optical axis of the telephoto camera, G1 indicates the field of view on the road surface imaged by the telephoto camera, and G2 indicates the field of view on the road surface imaged by the wide-angle camera. In the present embodiment, since the field of view is divided vertically, the optical axis L1 of the telephoto camera is shifted slightly away from the vehicle body. This is because it is useless to point the telephoto camera to the part behind the car body.

本実施の形態では、横長の望遠カメラの視野を反射面52によって90度外側に曲げ、さらに反射面51によって下よりに反射させ、車体側に取り付けた凸面鏡40で視野を広げるので、前後に長い範囲の路面が映る。望遠映像及び広角映像の視野は、実際には無限遠となるが、図示の関係上、車線変更時の確認で見る範囲を示している。   In this embodiment, the field of view of the horizontally long telephoto camera is bent 90 degrees outward by the reflecting surface 52, further reflected from below by the reflecting surface 51, and widened by the convex mirror 40 attached to the vehicle body side. The road surface of the range is reflected. Although the field of view of the telephoto image and the wide-angle image is actually infinite, it shows the range to be viewed in the confirmation at the time of changing the lane for the purpose of illustration.

図15は、本実施の形態の撮像装置の前後方向視野を示した側面図である。図中、L1は望遠カメラの光軸の方向、F1は望遠カメラの視野(空間中の映る範囲)、G1は望遠カメラによる路面上の要確認範囲、F2は広角カメラの視野(空間中の映る範囲)、G2は広角カメラによる路面上の要確認範囲を示す。   FIG. 15 is a side view illustrating the front-rear direction visual field of the imaging apparatus according to the present embodiment. In the figure, L1 is the direction of the optical axis of the telephoto camera, F1 is the field of view of the telephoto camera (range reflected in the space), G1 is the range to be confirmed on the road surface by the telephoto camera, and F2 is the field of view of the wide-angle camera (image reflected in the space) Range), G2 indicates a required confirmation range on the road surface by the wide-angle camera.

図16は、本実施の形態の撮像装置の側方視野を示した正面図である。図中、F2は広角カメラの視野(空間中の映る範囲)、G2は広角カメラによる路面上の要確認範囲を示す。凸面鏡40は車体の反対側を向いているので、カメラ本体10も車体も凸面鏡40の視野を遮らないので、死角の無い広角画像を得ることができる。   FIG. 16 is a front view showing a side view of the imaging apparatus according to the present embodiment. In the figure, F2 is the field of view of the wide-angle camera (the range in space), and G2 is the required confirmation range on the road surface by the wide-angle camera. Since the convex mirror 40 faces the opposite side of the vehicle body, neither the camera body 10 nor the vehicle body obstructs the field of view of the convex mirror 40, so that a wide-angle image without a blind spot can be obtained.

<実施の形態4>
本実施の形態では、上述の実施の形態1−3の撮像装置を用いた車載カメラシステムの構成について説明する。
<Embodiment 4>
In the present embodiment, a configuration of an in-vehicle camera system using the imaging device according to the above-described first to third embodiments will be described.

車載カメラシステム100は、撮像装置110と、画像処理ユニット120と、合成処理及び検知処理部130と、表示部140と、警報部150と、方向指示器160と、速度計170と、を有する。   The in-vehicle camera system 100 includes an imaging device 110, an image processing unit 120, a composition processing and detection processing unit 130, a display unit 140, an alarm unit 150, a direction indicator 160, and a speedometer 170.

上述した実施の形態1−3で説明した撮像装置は、右兼用カメラ111及び左兼用カメラ112として用いられる。右兼用カメラ111及び左兼用カメラ112は、それぞれ、望遠カメラの機能と広角カメラの機能を有するので、後段の画像処理回路の数を減らすことができる。つまり、従来のように望遠カメラと広角カメラの両方を設けた場合には、右用に2つ、左用に2つの画像処理回路が必要なのに対して、上述した実施の形態1−3で説明した撮像装置を用いれば、右用に1つ、左用に1つの画像処理回路を設ければ済む。よって、画像処理ユニット120の回路規模を小さくできる。   The imaging device described in Embodiment 1-3 described above is used as the right dual camera 111 and the left dual camera 112. Since the right and left cameras 111 and 112 have the functions of a telephoto camera and the function of a wide-angle camera, respectively, the number of image processing circuits in the subsequent stage can be reduced. That is, when both a telephoto camera and a wide-angle camera are provided as in the prior art, two image processing circuits for the right side and two for the left side are necessary, whereas the above-described Embodiment 1-3 has been described. If an imaging device is used, it is sufficient to provide one image processing circuit for the right side and one for the left side. Therefore, the circuit scale of the image processing unit 120 can be reduced.

右兼用カメラ111及び左兼用カメラ112に対応して設けられた画像処理部は、鏡の反射により、画像の左右が反転している場合は、左右を反転することで、位置関係を正しく直す。なお、この反転処理は、合成処理及び検知処理部130で行ってもよい。   When the left and right sides of the image are inverted due to mirror reflection, the image processing unit provided corresponding to the right and left cameras 111 and 112 corrects the positional relationship correctly by inverting the left and right. Note that this inversion processing may be performed by the synthesis processing and detection processing unit 130.

表示部140には、車両周囲又は車両後方の一方又は両方の画像が表示される。   The display unit 140 displays one or both images around the vehicle or behind the vehicle.

合成処理及び検知処理部130は、一定速度以上で走行中、又は方向指示情報があるときは、後方を望遠レンズで直視した画像と、車両周辺を映した広角画像とを用いて車両を検知し、接近する車を検知した場合には、警報部150に警告情報を出力する。方向指示情報があるときには、接近する車がいることを、表示部140と警報部150による音声の警報の両方で警告する。方向指示が無ければ、表示部140に検知情報を表示するだけでもよい。   The composition processing and detection processing unit 130 detects the vehicle using an image obtained by directly viewing the rear with a telephoto lens and a wide-angle image showing the periphery of the vehicle when traveling at a certain speed or more or when there is direction indication information. When an approaching vehicle is detected, warning information is output to the alarm unit 150. When there is direction indication information, it warns that there is an approaching vehicle by both an audio alarm by the display unit 140 and the alarm unit 150. If there is no direction instruction, the detection information may be simply displayed on the display unit 140.

<まとめ>
実施の形態1−3で説明した撮像装置によれば、望遠レンズを有するカメラと、広角化手段と、広角化手段の出射光を反射してカメラの撮像面の一部に入射させる少なくとも1つの鏡とを有する構成としたことにより、高倍率の画像と広視野角の画像を同時に取得できる。
<Summary>
According to the imaging apparatus described in Embodiment 1-3, at least one of a camera having a telephoto lens, a wide-angle widening unit, and at least one of which reflects light emitted from the wide-angle widening unit and makes it incident on a part of the imaging surface of the camera. With the configuration including the mirror, a high-magnification image and a wide viewing angle image can be acquired simultaneously.

また、広角化手段の出射光を鏡で反射させることにより、死角が生じないように広角撮影の視野を設計できる。   In addition, by reflecting the light emitted from the wide-angle widening means with a mirror, it is possible to design a field of view for wide-angle shooting so that no blind spot is generated.

また、鏡はプリズム以外のもので具現化してもよいが、実施の形態のようにプリズムによって具現化すると、(1)鏡面が汚れるおそれが無い、(2)外部に露出する光線の入射面が平面なので洗浄が容易である、(3)面と面の角度が固定なので振動で撮影画像がブレるおそれがない、などの効果を得ることができる。   In addition, the mirror may be embodied by something other than a prism, but when embodied by a prism as in the embodiment, (1) there is no risk of the mirror surface becoming dirty, (2) the incident surface of the light beam exposed to the outside is Since it is a flat surface, it can be easily cleaned. (3) Since the angle between the surfaces is fixed, there is no possibility that the captured image will be blurred due to vibration.

また、実施の形態1のように、鏡がカメラの視野を車体から離れる方向に転向し、広角化手段をカメラよりも車体から離れた位置に配置し、カメラ本体10の外側で視野を広角化することにより、カメラ本体10及び車体が視野を遮らず、死角が生じない。なお、視野を転向する方向は、外側と下方の間で任意に変更してよい。   Further, as in the first embodiment, the mirror turns the field of view of the camera away from the vehicle body, and the wide-angle means is arranged at a position farther from the vehicle body than the camera, thereby widening the field of view outside the camera body 10. By doing so, the camera body 10 and the vehicle body do not block the field of view and no blind spots are generated. In addition, you may change arbitrarily the direction which changes a visual field between an outer side and the downward direction.

また、実施の形態2、3のように、鏡がカメラの視野を下方に転向し、広角化手段をカメラよりも下方に配置し、カメラ本体10の下側で視野を広角化することにより、カメラ本体10が視野を遮らず、死角が生じない。なお、視野を転向する方向は、下方から車体の外側方向の間で任意に変更してよい。   Further, as in the second and third embodiments, the mirror turns the field of view of the camera downward, the widening means is disposed below the camera, and the field of view is widened on the lower side of the camera body 10, The camera body 10 does not block the field of view and no blind spots are generated. The direction in which the field of view is turned may be arbitrarily changed from below to the outside direction of the vehicle body.

また、実施の形態1、3においては、カメラの視野を上下方向に2分割し、上側の視野には広角化手段によって広角化された像が入り、下側の視野にはカメラが直視した像が入るようにした。これにより、望遠にとってあまり意味がない上の領域を広角化された周辺画像に有効に割り当てることができる。換言すれば、望遠レンズは光軸付近の解像度が最高なので光軸を後方無限遠方に向けるが、水平方向より下側が見えれば安全確認に十分なので、視野の上側を広角画像に割り振る。   In the first and third embodiments, the field of view of the camera is divided into two in the vertical direction, the upper field of view contains an image widened by the widening means, and the lower field of view is an image directly viewed by the camera. To enter. As a result, the upper region that is not meaningful for the telephoto can be effectively allocated to the wide-angle peripheral image. In other words, since the telephoto lens has the highest resolution in the vicinity of the optical axis, the optical axis is directed backward infinitely far away, but if the lower side is seen from the horizontal direction, it is sufficient for safety confirmation, so the upper side of the field of view is assigned to a wide-angle image.

また、実施の形態2のように、カメラの視野を左右方向に2分割し、車体から見て内側の視野には広角化手段によって広角化された像が入り、車体から見て外側の視野にはカメラが直視した像が入るようにした。何故なら、望遠レンズは光軸付近の解像度が最高なので光軸を後方無限遠方に向けるが、視野の車体寄り部分は車体が写るだけで無駄なので、車体寄りの視野を広角画像に割り当てた。   In addition, as in the second embodiment, the field of view of the camera is divided into two in the left-right direction, and an image that has been widened by the widening means enters the field of view inside as viewed from the vehicle body, and the field of view outside as viewed from the vehicle body. Added an image directly viewed by the camera. This is because the telephoto lens has the highest resolution near the optical axis, so the optical axis is directed backward infinitely far away, but the part near the body of the field of view is useless because it only shows the body, so the field near the body was assigned to a wide-angle image.

なお、本明細書において、2分割は2等分を意味するものではない。   In the present specification, the division into two does not mean two equal parts.

また、実施の形態1、2では、広角化手段として魚眼レンズを用いたが、魚眼レンズに代えて広角レンズを用いてもよい。   In the first and second embodiments, the fish-eye lens is used as the widening means, but a wide-angle lens may be used instead of the fish-eye lens.

表1は、実施の形態1−3の撮像装置における、広角化手段、鏡、視野分割、望遠の光軸をまとめたものである。

Figure 2017181634
Table 1 summarizes the widening means, the mirror, the field division, and the telephoto optical axis in the imaging apparatus of Embodiment 1-3.
Figure 2017181634

一般に、望遠カメラの視野の一部に凸面鏡を配置した場合、凸面鏡に映るのは概ね望遠カメラの光軸とは反対の方向である。凸面鏡の曲率を大きくして反射角が浅くなる部分で望遠カメラの光軸の方向を写すことは理論的には可能であるが、浅い反射角で凸面鏡に写った像は極端に歪曲するため、実際にはその方向の物体を視認することはできない。つまり、望遠カメラの光軸方向は凸面鏡に映らない死角となるので、車載用の広角カメラとして機能が不十分である。   In general, when a convex mirror is arranged in a part of the field of view of a telephoto camera, what is reflected on the convex mirror is generally in a direction opposite to the optical axis of the telephoto camera. Although it is theoretically possible to capture the direction of the optical axis of the telephoto camera at the part where the reflection angle becomes shallow by increasing the curvature of the convex mirror, the image reflected on the convex mirror at a shallow reflection angle is extremely distorted, Actually, an object in that direction cannot be visually recognized. In other words, the optical axis direction of the telephoto camera is a blind spot that is not reflected on the convex mirror, so that the function as an in-vehicle wide-angle camera is insufficient.

また、レンズの場合は視野を広げることができるが、反対方向を向かせることができない。つまり、後方を向いている望遠レンズと魚眼レンズを組み合わせると前方が見えなくなる。   In the case of a lens, the field of view can be expanded, but the opposite direction cannot be directed. In other words, when the telephoto lens and fisheye lens facing backward are combined, the front cannot be seen.

これに対して、本発明の撮像装置は、望遠カメラの視野の一部を鏡で反射させて凸面鏡又は魚眼レンズに導くことにより、望遠カメラの光軸方向を広角撮影の視野に含めることを可能にしている。   On the other hand, the imaging apparatus of the present invention makes it possible to include the optical axis direction of the telephoto camera in the field of view of wide-angle shooting by reflecting a part of the field of view of the telephoto camera with a mirror and guiding it to a convex mirror or a fisheye lens. ing.

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or main features thereof.

本発明は、撮像装置一般に適用可能であるが、特に車両の側方と後方を監視する撮像装置及び車載カメラシステムに適している。   The present invention is applicable to general imaging apparatuses, but is particularly suitable for an imaging apparatus and an in-vehicle camera system that monitor the side and rear of a vehicle.

10 カメラ本体
11 望遠レンズ
20 魚眼レンズ
30、50 プリズム
31、51、52 反射面
40 凸面鏡
100 車載カメラシステム
110 撮像装置
111 右兼用カメラ
112 左兼用カメラ
120 画像処理ユニット
130 合成処理及び検知処理部
140 表示部
150 警報部
160 方向指示器
170 速度計
L1 望遠カメラの光軸の方向
L2 広角カメラの光軸の方向
F1 望遠カメラの視野(空間中の映る範囲)
F2 広角カメラの視野(空間中の映る範囲)
G1 望遠カメラによる路面上の要確認範囲
G2 広角カメラによる路面上の要確認範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Camera main body 11 Telephoto lens 20 Fisheye lens 30, 50 Prism 31, 51, 52 Reflecting surface 40 Convex mirror 100 In-vehicle camera system 110 Imaging device 111 Right combined camera 112 Left combined camera 120 Image processing unit 130 Composition processing and detection processing unit 140 Display unit 150 Alarm unit 160 Direction indicator 170 Speedometer L1 Direction of optical axis of telephoto camera L2 Direction of optical axis of wide-angle camera F1 Field of view of telephoto camera (scope in space)
Field of view of F2 wide-angle camera (scope in space)
G1 Confirmation range on the road surface with a telephoto camera G2 Confirmation range on the road surface with a wide-angle camera

Claims (12)

望遠レンズを有するカメラと、
広角化手段と、
前記広角化手段の出射光を反射して、前記カメラの撮像面の一部に入射させる少なくとも1つの鏡と、
を具備する撮像装置。
A camera having a telephoto lens;
Widening means,
At least one mirror that reflects the light emitted from the widening means and makes it incident on a part of the imaging surface of the camera;
An imaging apparatus comprising:
前記広角化手段は、魚眼レンズ又は広角レンズである、
請求項1に記載の撮像装置。
The wide angle means is a fisheye lens or a wide angle lens.
The imaging device according to claim 1.
前記広角化手段は、凸面鏡である、
請求項1に記載の撮像装置。
The widening means is a convex mirror.
The imaging device according to claim 1.
前記鏡は、プリズムの反射面として具現化されている、
請求項1に記載の撮像装置。
The mirror is embodied as a reflective surface of a prism;
The imaging device according to claim 1.
前記鏡は、前記カメラの光軸の方向に対して傾けて配置され、
前記広角化手段は、前記カメラが当該広角化手段の視野を遮らない位置に配置される、
請求項1に記載の撮像装置。
The mirror is arranged to be inclined with respect to the direction of the optical axis of the camera,
The widening means is arranged at a position where the camera does not block the field of view of the widening means.
The imaging device according to claim 1.
前記カメラの視野を2分割し、
一方の視野には、前記カメラが直視した像が入り、
他方の視野には、前記広角化手段によって広角化された像が入る、
請求項1に記載の撮像装置。
Dividing the field of view of the camera into two parts,
One field of view contains an image directly viewed by the camera,
In the other visual field, an image widened by the widening means enters.
The imaging device according to claim 1.
車体に取り付けた撮像装置によって車体の周辺画像を得る車載カメラシステムであって、
前記撮像装置は、
望遠レンズを有するカメラと、
広角化手段と、
前記広角化手段の出射光を反射して、前記カメラの撮像面の一部に入射させる少なくとも1つの鏡と、
を具備する車載カメラシステム。
An in-vehicle camera system that obtains a peripheral image of a vehicle body by an imaging device attached to the vehicle body,
The imaging device
A camera having a telephoto lens;
Widening means,
At least one mirror that reflects the light emitted from the widening means and makes it incident on a part of the imaging surface of the camera;
An in-vehicle camera system comprising:
前記カメラは、前記車体の後方に向けて取り付けられ、
前記鏡は、前記カメラの視野を下方に転向し、
前記広角化手段は、前記カメラよりも下方に配置される、
請求項7に記載の車載カメラシステム。
The camera is attached toward the rear of the vehicle body,
The mirror turns the camera field of view downward;
The widening means is disposed below the camera;
The in-vehicle camera system according to claim 7.
前記カメラは、前記車体の後方に向けて取り付けられ、
前記鏡は、前記カメラの視野を前記車体から離れる方向に転向し、
前記広角化手段は、前記カメラよりも前記車体から離れた位置に配置される、
請求項7に記載の車載カメラシステム。
The camera is attached toward the rear of the vehicle body,
The mirror turns the camera field of view away from the vehicle body,
The wide angle means is disposed at a position farther from the vehicle body than the camera.
The in-vehicle camera system according to claim 7.
前記カメラの視野を2分割し、
一方の視野には、前記カメラが直視した像が入り、
他方の視野には、前記広角化手段によって広角化された像が入る、
請求項7に記載の車載カメラシステム。
Dividing the field of view of the camera into two parts,
One field of view contains an image directly viewed by the camera,
In the other visual field, an image widened by the widening means enters.
The in-vehicle camera system according to claim 7.
前記カメラの視野を上下方向に2分割し、
上側の視野には、前記広角化手段によって広角化された像が入り、
下側の視野には、前記カメラが直視した像が入る、
請求項10に記載の車載カメラシステム。
Dividing the field of view of the camera into two in the vertical direction,
In the upper visual field, an image widened by the widening means enters,
The lower field of view contains an image directly viewed by the camera,
The in-vehicle camera system according to claim 10.
前記カメラの視野を左右方向に2分割し、
前記車体から見て内側の視野には、前記広角化手段によって広角化された像が入り、
前記車体から見て外側の視野には、前記カメラが直視した像が入る、
請求項10に記載の車載カメラシステム。
Dividing the field of view of the camera into left and right directions,
In the field of view seen from the vehicle body, an image widened by the widening means enters,
An image viewed directly by the camera enters the field of view outside the vehicle body,
The in-vehicle camera system according to claim 10.
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