JP4005456B2 - カメラ装置及び車両周辺視認装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置及びこのカメラ装置を用いた車両周辺視認装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のカメラ装置としては、当該カメラ装置の前方左右両側及び前方斜め下側の３つの視野方向を単一の撮像素子により同時に撮像するものが知られている（特許文献１）。図９及び図１１にそれぞれそのカメラ装置の平面視の断面概略図及び側面視の断面概略図（図９のXI-XI断面図）を示す。
【０００３】
このカメラ装置１００では、単一の撮像素子３１の正面に撮像レンズ２９が配置され、撮像レンズ２９の正面側に於ける撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕに三角柱形のプリズム５６が配置されており、カメラ装置１００の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒについては、プリズム５６により撮像レンズ２９側に反射させて、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕを通らせて撮像レンズ２９に入射させ、撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させ、カメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向からの光４３Ｆについては、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄを通らせて直接に撮像レンズ２９に入射させ、撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させる。これにより、単一の撮像素子３１によりカメラ装置１００の前方左右両側及び前方斜め下側の３つの視野方向が同時に撮像される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８９３０１号公報
【発明が解決しようとする課題】
この種のカメラ装置１００は、車両周辺視認装置に用いられた場合、例えば車両前部に設置され該車両の前方左右両側方向及び前方斜め下側方向の３方向の死角を撮像する。その際の車両の前方斜め下側方向（即ちカメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向）の撮像画像は、車両の前方直近から遠方までの広範囲が映る様に広角に撮像されることが望ましい。
【０００５】
そこで、撮像レンズ２９として広角レンズを用いて撮像レンズ２９の画角全体を広角にすることで、カメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向の撮像画像を広角に撮像する案が提案されている。
【０００６】
ところが、この案では、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ（即ちカメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向の視野範囲）だけでなく上側領域Ｖｕ（即ちカメラ装置１００の前方左右両側の視野方向の視野範囲）まで広角にされるため、カメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向の撮像画像だけでなく、カメラ装置１００の前方左右両側の視野方向（即ち車両の前方左右両側方向）の撮像画像まで広角に撮像される。そのため、車両の前方左右両側方向の撮像画像に映る接近物体が小さく映る欠点がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、単一の撮像素子により、簡単な構成で、複数の視野方向のうちの一部の視野方向については広角に撮像でき、同時に残りの視野方向については非広角に撮像できるカメラ装置及びこのカメラ装置を用いた車両周辺視認装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、請求項１に記載のカメラ装置は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、遮光性のケース内に、単一の撮像素子と、前記撮像素子の正面に配置された撮像レンズと、それぞれ前記撮像レンズの正面に配置された凹レンズ機能を有する光学素子及び凹レンズ機能を有さない光学素子とを備え、前記ケースは、前記光学素子に入射する光を透過する透過窓部分と前記透過窓部分以外の遮光部分とが透明性部材により一体形成され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布され、且つケース本体と蓋部とに分割構成され、前記ケース本体と前記蓋部との接合部分に防水構造を備え、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有しない光学素子は、前記複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させるものである。
【０００９】
請求項２に記載のカメラ装置は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、単一の撮像素子と、前記撮像素子の正面に配置された撮像レンズと、それぞれ前記撮像レンズの正面に配置された凹レンズ機能を有する光学素子及び凹レンズ機能を有さない光学素子とを備え、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有しない光学素子は、前記複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させるものである。
【００１０】
請求項３に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、左右一対の三角柱状のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側の前記プリズムに於けるその視野方向側のプリズム側面からその視野方向側のプリズム内に入射させて、その視野方向側のプリズムに於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面間で２回内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導光させるものである。
【００１１】
請求項４に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、単一の三角柱形のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側のプリズム側面からそのプリズム内に入射させて、その反視野方向側のプリズム側面で内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導光させるものである。
【００１２】
請求項５に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子と一体的に形成されるものである。
【００１３】
請求項６に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、組付部材によって前記撮像レンズに組み付けられて前記撮像レンズと一体的に構成されるものである。
【００１４】
請求項７に記載のカメラ装置は、前記カメラ装置は、前記複数の視野方向からの光を取り込む為の透明性部材による複数の透明窓が設けられた遮光性のケース内に収容されて構成され、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記ケースと一体的に形成されるものである。
【００１５】
請求項８に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記ケースの前記透明窓に組み込まれて前記透明窓を構成する前記透明性部材に兼用されるものである。
【００１６】
請求項９に記載のカメラ装置は、前記ケースは、その透明窓部分及びその透明窓部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されるものである。
【００１７】
請求項１０に記載の車両周辺視認装置は、車両の前部又は後部に設置され、前記車両の左右両側方向と前方又は後方との３方向の死角を同時に撮像する請求項１乃至請求項９の何れかに記載のカメラ装置と、前記カメラ装置の撮像画像に対して所要の画像処理を施す画像処理手段と、前記車両内に設置され、前記画像処理手段で処理された画像を表示する表示装置と、を備えるものである。
【００１８】
請求項１１に記載の車両周辺視認装置は、前記画像処理手段は、前記カメラ装置の撮像画像に対して各方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理を施すものである。
【００１９】
請求項１２に記載の車両周辺視認装置は、前記画像処理手段は、更に前記カメラ装置の撮像画像にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に前記表示装置に表示させるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置の構成概略図、図２は図１のカメラ装置の平面視の構成概略図、図３は図２のIII-III断面図、図４は図１のカメラ装置の撮像画像の一例図、図５〜図７はそれぞれ図１の表示装置の表示画像の一例図である。
【００２１】
この実施の形態に係る車両周辺視認装置１は、図１に示す如く、車両の例えば前部の例えばエンブレム下部に設置され該車両周辺の複数方向（ここでは車両の前方及び前方左右両側方向の３方向）の死角を同時に撮像する単一のカメラ装置３と、前記車両内に設置されカメラ装置３の撮像画像等が表示される表示装置５と、カメラ装置３の撮像画像に所要の画像処理等を行う制御装置７とを備える。
【００２２】
カメラ装置３は、図２及び図３に示す如く、遮光性のケース１３内に、カメラユニット１５と、それぞれカメラユニット１５の正面側に配置された広角撮像用レンズ（凹レンズ機能を有する光学素子）１６及び左右一対のプリズム（凹レンズ機能を有さない光学素子）１７，１９とを収容配設して構成される。
【００２３】
ケース１３は、密閉状の箱状に形成されている。このケース１３の前半部分に於ける少なくとも左右両側面及び下面はケース１３の内側に傾斜されて形成され、それら左右両側面及び下面にそれぞれ透明性部材による透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆが設けられている。ケース１３の左右両側面の透明窓１３Ｌ，１３Ｒを構成する透明性部材は平板状に形成され、ケース１３の下面の透明窓１３Ｆを構成する透明性部材は広角撮像用レンズ１６を構成する様に形成される。
【００２４】
又、このケース１３は、その透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆ（即ち１６）部分及びその透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆ部分以外の遮光部分（斜線部分）が耐候性グレードの透明ポリカーボネートにより一体成形され、マスキングによりその遮光部分だけに遮光性塗料が塗布されると共にケース１３の表面全体（透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆ部分及び遮光部分）に無色透明のハードコート（例えばアクリル系ＵＶ硬化型）が塗布されて形成される。ここでは、透明ポリカーボネートは、その屈折率がｎd＝１．５８と比較的に高いものが用いられる。これにより、透明窓１３Ｆに組み込まれた広角撮像用レンズ１６の厚さを、透明性部材としてＰＭＭＡ（ｎd＝１．４９）を用いた場合よりも比較的に薄く形成できる。又、ケース１３にハードコートが塗布されることで、ケース１３の耐擦傷性及び耐候性の更なる向上が図られている。又、このケース１３は、所定部分にてケース本体と蓋体とに分割構成されると共にそれらケース本体と蓋体との接合部分にシール部材等の防水構造（図示省略）が備えられて構成される。この防水構造によりケース１３の防水性が確保される。
【００２５】
カメラユニット１５は、ホルダ（筒鏡）２７内に、撮像レンズ２９と、ＣＣＤ素子等の単一の撮像素子３１と、撮像素子３１の駆動回路等の処理回路３３とを収容配設して構成される。
【００２６】
撮像レンズ２９は、例えば複合レンズとして構成されており、その水平画角は例えば８０°に設定され、その垂直画角は例えば６０°に設定される。撮像レンズ２９の水平画角が８０°に設定されることで、撮像レンズ２９として超広角レンズを用いた場合と比べて、カメラ装置３の前方左右両側方向の撮像画像に映る近接物体が大きく映り、カメラ装置３の前方左右両側方向の撮像画像の視認性が向上される。撮像素子３１は、その撮像面３１ａの垂直中心軸Ｐ２が撮像レンズ２９のレンズ中心軸（光軸）Ｐ３と一致された状態で、撮像レンズ２９の後ろ真正面に配設される。
【００２７】
このカメラユニット１５は、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向が適切に撮像される様に、その撮像方向（即ち撮像レンズ２９のレンズ中心軸Ｐ３方向）が水平方向に対して所定角度（例えば１２．５°）下方に傾斜されて配設される。この配設状態では、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域（例えば下側２５°領域）Ｖｄにケース１３の透明窓１３Ｆ（即ち広角撮像用レンズ１６）が配置され、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域（例えば上側３５°領域）Ｖｕにプリズム１７，１９が配置される。即ち、広角撮像用レンズ１６は、カメラ装置３の複数の視野方向のうちの一部の視野方向（ここでは前方斜め下側の視野方向）に対応する撮像レンズ２９の画角の一部領域だけを占める様に配置され、プリズム１７，１９は、カメラ装置３の複数の視野方向のうちの残りの視野方向（ここでは前方左右両側の視野方向）に対応する撮像レンズ２９の画角の残部領域だけを占める様に配置される。
【００２８】
広角撮像用レンズ１６は、上記の如く、ケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まれて透明窓１３Ｆを構成する透明性部材に兼用されてケース１３に配設される。
【００２９】
この広角撮像用レンズ１６は、ケース１３の透明窓１３Ｆの周縁輪郭（例えば矩形形状）と略同形同大の周縁輪郭で、且つ、所謂ワイドコンバージョンレンズとして機能する様に断面凹レンズ形状に形成される。より詳細には、この広角撮像用レンズ１６は、例えば図３に示す如く、その上辺部分１６ｕの中央が一番薄く、その上辺部分１６ｕの中央からその下辺部分１６ｄ側及びその左右両辺部分側の３辺側の周縁部分に向かって漸次肉厚に形成されると共に、そのレンズ１６全体が外表面側（ケース１３の外側）に向けて球面状等の曲面状に湾出されて形成される（換言すれば、負メニスカスレンズ等の凹レンズの上半部分を切除した形状に形成される）。
【００３０】
この形状の広角撮像用レンズ１６が撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄに配置されることで、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の視野範囲（撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄに対応する範囲）が、その上側には拡大されず、その左右両側及び下側に拡大された広視野となる。この場合、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の視野範囲の垂直画角Ｖｄ’（即ち撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ）は、２５°から４０°に１．６倍に拡大される。これは水平画角１２８°の撮像レンズが用いられた場合と同程度の広視野である。
【００３１】
尚、広角撮像用レンズ１６が撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄに配置されることで、撮像レンズ２９の焦点距離が変化され、その結果、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の像面と前方左右両側の視野方向の像面とがずれてピンぼけする虞があるが、ここでは撮像レンズ２９として焦点距離が短くて焦点深度が深い（即ちピントの合う範囲が広い）撮像レンズが使用されることで、実用上ピンぼけが問題とならない様になっている。
【００３２】
左右一対のプリズム１７，１９は、図２及び図３に示す如く、互いに鏡像対称となる略三角柱形に形成される。そして、左（右）のプリズム１７（１９）に関しては、その左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｂ）及びそのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）が透過面に保たれ、その右（左）のプリズム側面１７Ｒ（１９Ｌ）上には、その内面が反射面（鏡面）と成る様に、アルミ等の金属層３９が蒸着された上にその蒸着面を被覆する様に更に黒色塗料による保護膜（図示省略）が形成される。
【００３３】
これら各プリズム１７，１９は、左（右）のプリズム１７（１９）に関しては、その頂角αが前側に向けられ、その左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｒ）がケース１３の左（右）の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）に対面され、そのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）が撮像レンズ２９に対面されて配置される。そして、これら各プリズム１７，１９は、撮像レンズ２９の正面側にて、互いに撮像レンズ２９の左右２等分面Ｓ１に面対称に配置され、ともに鉛直姿勢に保たれて配置され、ともに撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕ内に収まる様に、それらの部分のうちの撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄにはみ出した部分（ここでは撮像レンズ２９の入射瞳の高さ位置から前方に俯角１７．５°以下の部分）が切除されて配置される。
【００３４】
次に、このカメラ装置３の撮像原理を説明する。
【００３５】
カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向（即ち車両の前方斜め下側方向）の広角な範囲からの光４３Ｆは、図３に示す如く、ケース１３の透明窓１３Ｆを透過して、透明窓１３Ｆに組み込まれた広角撮像用レンズ１６により屈折されて撮像レンズ２９側に導光され、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄを通って直接に撮像レンズ２９に入射して、撮像レンズ２９により集光されて撮像素子３１の撮像面３１ａの上半領域３１ｕに倒立鏡像として結像する。これにより、車両の前方斜め下側方向の死角が撮像素子３１により広角に（即ち車両の前方直近から遠方までの広範囲が）撮像される。
【００３６】
これと同時に、カメラ装置３の前方左（右）側の視野方向（即ち車両の前方左（右）側方向）の非広角な範囲からの光４３Ｌ（４３Ｒ）は、図２に示す如く、ケース１３の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）を透過して左（右）のプリズム１７（１９）に於ける左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｒ）に入射し、左（右）のプリズム１７（１９）内で、その右（左）のプリズム側面１７Ｒ（１９Ｌ）で内面反射し、次いでその左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｒ）で内面反射して計２回内面反転されて、そのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）から射出された後、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕを通って撮像レンズ２９に入射して、撮像レンズ２９により集光されて撮像素子３１の撮像面３１ａの下半領域３１ｄの右（左）半領域３１Ｒ（３１Ｌ）に（カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向からの光４３Ｆと同様に）倒立鏡像として結像する。これにより車両の前方左右両側方向の死角が撮像素子３１により非広角に撮像される。即ち車両の前方左右両側方向の撮像画像に映る接近物体が大きく映される。
【００３７】
この様にして、単一の撮像素子３１により、車両の前方斜め下側方向の死角については広角に、車両の前方左右両側方向の死角については非広角に、それぞれ同時に撮像される。
【００３８】
そして、撮像素子３１により撮像された撮像画像は、例えば処理回路３３により、図４に示す如く、その上半領域４７ｕに於ける左半領域４７Ｌに前方左側方向の撮像画像部分が正立正像として配置され、その撮像画像４７の上半領域４７ｕに於ける右半領域４７Ｒに前方右側方向の撮像画像が正立正像として配置され、その撮像画像４７の下半領域４７ｄに前方斜め下側の撮像画像が正立正像として配置された撮像画像４７に画像修正されて、制御装置７に出力される。尚、ここでは、撮像素子３１の撮像画像は、その全領域が一括して例えば倒立鏡像反転されて撮像画像４７に画像修正される。
【００３９】
制御装置７は、カメラ装置３からの撮像画像４７に対して所要の画像処理を施して表示用撮像画像を作成する画像処理部（画像処理手段）７ａと、画像処理部７ａで作成された表示用撮像画像の表示装置５への表示を切換制御する切換制御部７ｂとを備える。
【００４０】
画像処理部７ａは、カメラ装置３からの撮像画像４７に対して各視野方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理を施して、図５〜図７の構図の表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃのうち、切換制御部７ｂの指示又は操作スイッチの指示によって指定された一の表示用撮像画像を選択的に作成する。
【００４１】
即ち、画像処理部７ａは、図５の構図の表示用撮像画像（即ち車両の前方斜め下側方向及び前方左右両側方向の３方向の撮像画像を同時に映した表示用撮像画像）４７ａを作成する場合は、カメラ装置３からの撮像画像４７上の不要領域にマスク画像５１ａを画像合成して表示用撮像画像４７ａを製作する。図５の表示用撮像画像４７ａでは、例えば、撮像画像４７の上半領域４７ｕと下半領域４７ｄとの境界部分、及び、その撮像画像４７の上半領域４７ｕに於ける左半領域４７Ｌと右半領域４７Ｒとの境界部分を被覆する様に、例えば逆さＴ字状のマスク画像５１ａが画像合成される。尚、必要に応じて各視野方向の撮像画像部分の拡大等の画像処理を組み合わせても構わない。
【００４２】
他方、画像処理部７ａは、図６の構図の表示用撮像画像（即ち車両の前方左右両側方向の２方向の撮像画像だけを同時に映した表示用撮像画像）４７ｂを作成する場合は、図６に示す如く、カメラ装置３からの撮像画像４７上のうちの前方左右側方向の撮像画像部分の所定範囲ＷＬ，ＷＲを切り出して、それぞれ所定の拡大率（ここでは例えば縦方向に）で拡大して、それぞれ表示用撮像画像４７ｂの左半領域４７Ｌ，右半領域４７Ｒ上に画像合成すると共に、その表示用撮像画像４７ｂの不要領域にマスク画像５１ｂを画像合成（再配置）して表示用撮像画像４７ｂを作成する。図６の表示用撮像画像４７ｂでは、例えば、表示用撮像画像４７ｂの左半領域４７Ｌと右半領域４７Ｒとの境界部分、並びに、上辺部分及び下辺部分を被覆する様に、例えば横倒Ｈ字状のマスク画像５１ｂが画像合成される。
【００４３】
他方、画像処理部７ａは、図７の構図の表示用撮像画像（即ち車両の前方斜め下側方向の１方向の撮像画像だけを映した表示用撮像画像）４７ｃを作成する場合は、図７に示す如く、カメラ装置３からの撮像画像４７上のうちの前方斜め下側方向の撮像画像部分の所定範囲ＷＦを切り出して、所定の拡大率（ここでは例えば縦方向に）で拡大して、表示用撮像画像４７ｃの中央領域上に配置させて画像合成すると共に、その表示用撮像画像４７ｃの不要領域にマスク画像５１ｃを画像合成して表示用撮像画像４７ｃを作成する。図７の表示用撮像画像４７ｃでは、例えば、表示用撮像画像４７ｃの上辺部分及び下辺部分を被覆する様にマスク画像５１ｃが画像合成される。
【００４４】
尚、特に図５及び図６の表示用撮像画像４７ａ，４７ｂでは、そのマスク画像５１ａ，５１ｂによって各視野方向の撮像画像部分が区画されて、各視野方向の撮像画像部分の識別性の向上が図られている。
【００４５】
又、画像処理部７ａは、切換制御部７ｂの制御により、画像処理部７ａで作制した表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃ、切換制御部７ｂからの後述のテレビ画像及びナビゲーション画像のうちの何れかの一の画像を選択的に切り換えて表示装置５に表示する。
【００４６】
切換制御部７ｂは、操作スイッチからの操作信号に基づき手動操作的に、又は、車速センサ、シフト信号及びイグニションスイッチ信号（ＩＧ・ＳＷ信号）等の車両情報に基づき自動的に、画像処理部７ａを制御して、画像処理部７ａで作制された表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃ、テレビチューナー５５で受信されたテレビ画像及びカーナビゲーション装置５７から取得するナビゲーション画像のうちの何れかの一の画像を選択的に切り換えて表示装置５に表示させる。
【００４７】
尚、カメラ装置３の撮像画像（表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃを含む）にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に表示装置５に表示しても構わない。例えば車両の前方左右両側方向の撮像画像とナビゲーション画像とを組み合わせて同時に表示装置５に表示する場合は、一例として、図５を参照して、表示用撮像画像４７ａの下半領域４７ｄに、前方斜め下側方向の撮像画像の代わりにカーナビゲーション画像を画像合成して表示装置５に表示すればよい。この様にカメラ装置３の撮像画像にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に表示装置５に表示した場合は、車両周辺の死角画像と共にナビゲーション情報も同時に表示装置５に表示できる。
【００４８】
以上のように構成された車両周辺視認装置１によれば、撮像レンズ２９の正面に凹レンズ機能を有する光学素子（広角撮像用レンズ）１６と凹レンズ機能を有さない光学素子（プリズム）１７，１９とが配置され、その凹レンズ機能を有する光学素子１６によって複数の視野方向のうちの一部の視野方向（ここではカメラ装置３の前方斜め下側の視野方向）の広角な範囲からの光４３Ｆが撮像レンズ２９側に導光されて撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像され、その凹レンズ機能を有さない光学素子１７，１９によって複数の視野方向のうちの残りの視野方向（ここではカメラ装置３の前方左右両側の視野方向）の非広角な範囲からの光４３Ｌ，４３Ｒが撮像レンズ２９側に導光されて撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像されるため、単一の撮像素子３１により、簡単な構成で、複数の視野方向のうちの一部の視野方向については広角に撮像でき、同時に残りの視野方向については非広角に撮像できる。
【００４９】
特に、凹レンズ機能を有する光学素子１６は、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ内に配置されて、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向からの光４３Ｆを撮像レンズ２９側に導光して撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させ、凹レンズ機能を有さない光学素子１７，１９は、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕ内に配置されて、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒを撮像レンズ２９側に導光して撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させるため、単一の撮像素子３１により、簡単な構成で、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向については広角に（即ちカメラ装置３の前方直近から遠方まで広範囲に）撮像でき、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向については非広角に（即ち接近物体が大きく映る様に）撮像できる。
【００５０】
又、凹レンズ機能を有さない光学素子１７，１９は、左右一対の三角柱形のプリズムとして形成され、カメラ装置３の左（右）側の視野方向からの光４３Ｌ（４３Ｒ）を、その視野方向側のプリズム１７（１９）内でそのプリズム１７（１９）に於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面１７Ｌ，１７Ｒ（１９Ｌ，１９Ｒ）間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ２９側に導光するため、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒを鏡像反転させること無く撮像レンズ２９側に導光できる。これにより、カメラ装置３（即ち単一の撮像素子３１）によりカメラ装置３の全ての視野方向の撮像画像を同じ反転状態で同時に撮像できる様になり、撮像素子３１の撮像画像に対して全領域の一括反転を施すだけで（即ち部分反転すること無く）、撮像素子３１の撮像画像上の全ての視野方向の撮像画像部分を正立正像に直すことができる。
【００５１】
又、凹レンズ機能を有する光学素子１６は、カメラ装置３のケース１３と一体的に形成されるため、カメラ装置３の組立時に、ケース１３の組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子１６も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００５２】
又、凹レンズ機能を有する光学素子１６は、カメラ装置３のケース１３の透明窓に組み込まれ、その透明窓１３Ｆを構成する透明性部材に兼用されるため、凹レンズ機能を有する光学素子１６の配設スペースが省略化でき、ケース１３の小型化やケース形状の自由度の向上が図れる。
【００５３】
又、カメラ装置３のケース１３は、その透明窓１３Ｆ，１３Ｌ，１３Ｒ部分及びその透明窓１３Ｆ，１３Ｌ，１３Ｒ部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されるため、部品点数の低減及び組立工数の低減が図れてコスト削減に寄与できる。
【００５４】
又、カメラ装置３が車両前部に設置され、そのカメラ装置３によって前記車両の前方左右両側方向と前方斜め下側方向（前方）との３方向の死角が同時に撮像されるため、単一の撮像素子３１により、簡単な構成で、前記車両の前方斜め下側方向の死角については広角に（即ち車両の前方直近から遠方まで広範囲に）撮像でき、前記車両の前方左右両側方向の死角については非広角に（即ち接近物体が大きく映る様に）撮像できる。
【００５５】
又、画像処理部７ａによりカメラ装置３からの撮像画像に対して各視野方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理が施されるため、必要な視野方向の撮像画像を選択的に表示できたり、マスク画像５１により視認性良く各視野方向の撮像画像を表示できる様になり、画像表示の構図の自由度や視認性の向上が図れる。
【００５６】
尚、この実施の形態では、カメラ装置３が車両の前部に設置されて該車両の車両の前方左右両側方向と前方斜め下方向との３方向の死角を撮像する場合で説明したが、この様に限定されるものでない。例えばカメラ装置３が車両の後部に設置されて該車両の後方左右両側方向と後方斜め下方向との３方向の死角を撮像する場合であっても構わない。
【００５７】
＜変形例１＞
図９は図１のカメラ装置の変形例１の平面視の断面概略図、図３は図９のIII-III断面図である。
【００５８】
上記実施の形態では、凹レンズ機能を有さない光学素子として左右一対のプリズム１７，１９を用いた場合で説明したが、左右一対のプリズム１７，１９の代わりに例えば単一のプリズムを用いても構わない。その場合の単一のプリズム５６は、図９及び図３に示す様に、三角柱形に形成されており、左右一対のプリズム１７，１９の場合と同様に、撮像レンズ２９の前側に配置され、鉛直姿勢に保たれた状態で、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域内に収まる様に撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄにはみ出した部分が切除されて、ケース１３内に収容配設される。尚、このプリズム５６は、その頂角αが前側に向け、その左（右）のプリズム側面５６Ｌ（５６Ｒ）がケース１３の左（右）の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）に対面され、そのプリズム後面５６Ｂが撮像レンズ２９に対面されて配置されている。
【００５９】
そして、この場合は、カメラ装置３の前方左（右）側の視野方向の非広角な範囲からの光４３Ｌ（４３Ｒ）は、図９に示す如く、ケース１３の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）を透過して左（右）のプリズム側面（即ち視野方向側のプリズム側面）５６Ｌ（５６Ｒ）からプリズム５６内に入射し、右（左）のプリズム側面（即ち反視野方向側のプリズム側面）５６Ｒ（５６Ｌ）で内面反射して、そのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）から射出された後、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕを通って撮像レンズ２９に入射して、撮像レンズ２９により集光されて撮像素子３１の撮像面３１ａの下半領域３１ｄの左（右）半領域３１Ｌ（３１Ｒ）に倒立正像として結像する。他方、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の広角な範囲からの光４３Ｆは、左右一対のプリズム１７，１９の場合と同様の光路を伝搬して撮像素子３１の撮像面３１ａの上半領域３１ｕに倒立鏡像として結像する。この様に単一のプリズム５６を用いた場合も、単一の撮像素子３１により、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向については非広角的に、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向については広角的に、それぞれ同時に撮像される。以後の処理は、撮像素子３１に倒立正像として結像する前方左右両側の視野方向の撮像画像に対して鏡像反転の画像修正が施される点を除いて、上記実施の形態の場合と同じである。
【００６０】
この様に凹レンズ機能を有さない光学素子として単一のプリズム５６を用いた場合は、極めて簡単な構成で（１つのプリズムだけで）、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒを撮像レンズ２９側に導光できる利点がある。
【００６１】
＜変形例２＞
図８は図１のカメラ装置の変形例２の側面視の断面概略図である。
【００６２】
上記実施の形態では、広角撮像用レンズ１６がカメラ装置３のケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まれる場合で説明したが、広角撮像用レンズ１６をケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まない場合は、広角撮像用レンズ１６は、図８に示す様にしてケース１３内に収容配設される。即ち、この場合の広角撮像用レンズ１６は、ケース１３の透明窓１３Ｆの後側に位置されて上記実施の形態の場合と同様に撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ内に配置にされる。又、この場合の広角撮像用レンズ１６は、その輪郭がケース１３の透明窓１３Ｆの輪郭に制限されなくなる点を除いて上記実施の形態の場合と同様の形状に形成される（即ち、負メニスカスレンズ等の凹レンズの上側部分（不要部分）を切除した形状に形成される。この場合の広角撮像用レンズ１６の製造方法は負メニスカスレンズを研磨した後に不要部分を切除して形成されてホルダ２７に組み込まれる）。尚、この場合のケース１３の透明窓１３Ｆを構成する透明性部材は、他の透明窓１３Ｌ，１３Ｒの場合と同様に平板状に形成される。この場合も、広角撮像用レンズ１６がカメラ装置３のケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まれる点に関する効果を除いて上記実施の形態と同様の効果を得る。
【００６３】
＜変形例３＞
尚、上記変形例１又は変形例２に於いて更に、広角撮像用レンズ１６をプリズム１７，１９又は５６と一体的に形成しても構わない。具体的には、例えば、図８を参照して、広角撮像用レンズ１６の上辺部分とプリズムの下面部分とを互いに接合する様にして広角撮像用レンズ１６とプリズム１７，１９又は５６と一体的に形成しても構わない。この様にすれば、カメラ装置３の組立時に、プリズム１７，１９又は５６の組み付けに伴って広角撮像用レンズ１６の組み付けも行われて組付作業が簡単化できる。
【００６４】
＜変形例４＞
又は、上記変形例２に於いて更に、広角撮像用レンズ１６を組付部材を介して撮像レンズ２９に組み付けて撮像レンズ２９と一体的に構成しても構わない。具体的には、例えば図１０に示す如く、広角撮像用レンズ１６を撮像レンズ２９の最も対物側に配置させた状態で、広角撮像用レンズ１６を撮像レンズ２９と共にホルダ（筒鏡）２７に組み込むことで、広角撮像用レンズ１６と撮像レンズ２９とを一体的に構成しても構わない。この様にすれば、カメラ装置３の組立時に、撮像レンズ２９の組み付けに伴って広角撮像用レンズ１６の組み付けも行われて組付作業が簡単化できる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１または請求項２に記載のカメラ装置によれば、撮像レンズの正面に凹レンズ機能を有する光学素子と凹レンズ機能を有さない光学素子とが配置され、その凹レンズ機能を有する光学素子によって複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光が前記撮像レンズ側に導光されて前記撮像レンズを介して撮像素子に結像され、その凹レンズ機能を有しない光学素子によって複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光が前記撮像レンズ側に導光されて前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像されるため、単一の撮像素子により、簡単な構成で、複数の視野方向のうちの一部の視野方向については広角に撮像でき、同時に残りの視野方向については非広角に撮像できる。
【００６６】
請求項１または請求項２に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して撮像素子に結像させ、凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させるため、単一の撮像素子により、カメラ装置の前方斜め下側の視野方向については広角に撮像でき、カメラ装置の左右両側の視野方向については非広角に撮像できる。
【００６７】
請求項３に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有さない光学素子は、左右一対の三角柱形のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側の前記プリズム内でそのプリズムに於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ側に導光するため、左右両側の視野方向からの光を鏡像反転させること無く撮像レンズ側に導光できる。これにより、カメラ装置（即ち単一の撮像素子）によりカメラ装置の全ての視野方向の撮像画像を同じ反転状態で同時に撮像できる様になり、撮像素子の撮像画像に対して全領域の一括反転を施すだけで（即ち部分反転すること無く）、撮像素子の撮像画像上の全ての視野方向の撮像画像部分を正立正像に直すことができる様になる。
【００６８】
請求項４に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有さない光学素子は、単一の三角柱形のプリズムとして形成されるため、簡単な構成で、左右両側の視野方向からの光を撮像レンズ側に導光できる。
【００６９】
請求項５に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子と一体的に形成されるため、カメラ装置の組立時に、凹レンズ機能を有さない光学素子の組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００７０】
請求項６に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、組付部材によって前記撮像レンズに組み付けられて前記撮像レンズと一体的に構成されるため、カメラ装置の組立時に、撮像レンズの組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００７１】
請求項７に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、カメラ装置のケースと一体的に形成されるため、カメラ装置の組立時に、ケースの組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００７２】
請求項８に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、カメラ装置のケースの透明窓に組み込まれ、その透明窓を構成する透明性部材に兼用されるため、凹レンズ機能を有する光学素子の配設スペースを省略化でき、ケースの小型化やケース形状の自由度の向上が図れる。
【００７３】
請求項９に記載のカメラ装置によれば、カメラ装置のケースは、その透明窓部分及びその透明窓部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されるため、部品点数の低減及び組立工数の低減が図れてコスト削減に寄与できる。
【００７４】
請求項１０に記載の車両周辺視認装置によれば、請求項１乃至請求項９の何れかのカメラ装置が車両前部又は後部に設置され、そのカメラ装置によって前記車両の左右両側方向と前方又は後方との３方向の死角が同時に撮像されるため、単一の撮像素子により、簡単な構成で、車両の左右両側方向の死角については非広角に撮像でき、車両の前方又は後方の死角については広角に撮像できる。
【００７５】
請求項１１に記載の車両周辺視認装置によれば、画像処理手段によりカメラ装置の撮像画像に対して各視野方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理が施されるため、必要な方向の撮像画像を選択的に表示できたり、マスク画像により視認性良く各方向の撮像画像を表示できる様になり、画像表示の構図の自由度の向上及び視認性の向上が図れる。
【００７６】
請求項１２に記載の車両周辺視認装置によれば、画像処理手段により、更にカメラ装置の撮像画像（死角画像）にカーナビゲーション画像が画像合成されて同時に表示装置に表示されるため、車両周辺の死角画像と共にナビゲーション情報も同時に表示装置に表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置の構成概略図である。
【図２】図１のカメラ装置の平面視の断面概略図である。
【図３】図２のIII-III断面図及び図９のIII-III断面図である。
【図４】図１のカメラ装置の撮像画像の一例図である。
【図５】図１の表示装置の表示画像の一例図である。
【図６】図１の表示装置の表示画像の他の一例図である。
【図７】図１の表示装置の表示画像の更に他の一例図である。
【図８】図１のカメラ装置の変形例２及び変形例３の側面視の断面概略図である。
【図９】図１のカメラ装置の変形例１の平面視の断面概略図及び従来のカメラ装置の平面視の断面概略図である。
【図１０】図１のカメラ装置の変形例４を説明する図である。
【図１１】図９のXI-XI断面図（従来のカメラ装置の側面視の断面概略図）である。
【符号の説明】
１ 車両周辺視認装置
３ カメラ装置
５ 表示装置
７ａ 画像処理部
１３ ケース
１３Ｆ 透明窓
１６ 広角撮像用レンズ
１７，１９，５６ プリズム
２７ ホルダ
２９ 撮像レンズ
３１ 撮像素子
４３Ｌ 前方右側方向の非広角な範囲からの光
４３Ｒ 前方左側方向の非広角な範囲からの光
４３Ｆ 前方斜め下側の広角な範囲からの光
４７ 撮像画像
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ 表示用撮像画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置及びこのカメラ装置を用いた車両周辺視認装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のカメラ装置としては、当該カメラ装置の前方左右両側及び前方斜め下側の３つの視野方向を単一の撮像素子により同時に撮像するものが知られている（特許文献１）。図９及び図１１にそれぞれそのカメラ装置の平面視の断面概略図及び側面視の断面概略図（図９のXI-XI断面図）を示す。
【０００３】
このカメラ装置１００では、単一の撮像素子３１の正面に撮像レンズ２９が配置され、撮像レンズ２９の正面側に於ける撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕに三角柱形のプリズム５６が配置されており、カメラ装置１００の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒについては、プリズム５６により撮像レンズ２９側に反射させて、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕを通らせて撮像レンズ２９に入射させ、撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させ、カメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向からの光４３Ｆについては、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄを通らせて直接に撮像レンズ２９に入射させ、撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させる。これにより、単一の撮像素子３１によりカメラ装置１００の前方左右両側及び前方斜め下側の３つの視野方向が同時に撮像される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８９３０１号公報
【発明が解決しようとする課題】
この種のカメラ装置１００は、車両周辺視認装置に用いられた場合、例えば車両前部に設置され該車両の前方左右両側方向及び前方斜め下側方向の３方向の死角を撮像する。その際の車両の前方斜め下側方向（即ちカメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向）の撮像画像は、車両の前方直近から遠方までの広範囲が映る様に広角に撮像されることが望ましい。
【０００５】
そこで、撮像レンズ２９として広角レンズを用いて撮像レンズ２９の画角全体を広角にすることで、カメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向の撮像画像を広角に撮像する案が提案されている。
【０００６】
ところが、この案では、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ（即ちカメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向の視野範囲）だけでなく上側領域Ｖｕ（即ちカメラ装置１００の前方左右両側の視野方向の視野範囲）まで広角にされるため、カメラ装置１００の前方斜め下側の視野方向の撮像画像だけでなく、カメラ装置１００の前方左右両側の視野方向（即ち車両の前方左右両側方向）の撮像画像まで広角に撮像される。そのため、車両の前方左右両側方向の撮像画像に映る接近物体が小さく映る欠点がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、単一の撮像素子により、簡単な構成で、複数の視野方向のうちの一部の視野方向については広角に撮像でき、同時に残りの視野方向については非広角に撮像できるカメラ装置及びこのカメラ装置を用いた車両周辺視認装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、請求項１に記載のカメラ装置は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、遮光性のケース内に、単一の撮像素子と、前記撮像素子の正面に配置された撮像レンズと、それぞれ前記撮像レンズの正面に配置された凹レンズ機能を有する光学素子及び凹レンズ機能を有さない光学素子とを備え、前記ケースは、前記光学素子に入射する光を透過する透過窓部分と前記透過窓部分以外の遮光部分とが透明性部材により一体形成され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布され、且つケース本体と蓋部とに分割構成され、前記ケース本体と前記蓋部との接合部分に防水構造を備え、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有しない光学素子は、前記複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させるものである。
【０００９】
請求項２に記載のカメラ装置は、単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、単一の撮像素子と、前記撮像素子の正面に配置された撮像レンズと、それぞれ前記撮像レンズの正面に配置された凹レンズ機能を有する光学素子及び凹レンズ機能を有さない光学素子とを備え、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有しない光学素子は、前記複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させるものである。
【００１０】
請求項３に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、左右一対の三角柱状のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側の前記プリズムに於けるその視野方向側のプリズム側面からその視野方向側のプリズム内に入射させて、その視野方向側のプリズムに於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面間で２回内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導光させるものである。
【００１１】
請求項４に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、単一の三角柱形のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側のプリズム側面からそのプリズム内に入射させて、その反視野方向側のプリズム側面で内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導光させるものである。
【００１２】
請求項５に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子と一体的に形成されるものである。
【００１３】
請求項６に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、組付部材によって前記撮像レンズに組み付けられて前記撮像レンズと一体的に構成されるものである。
【００１４】
請求項７に記載のカメラ装置は、前記カメラ装置は、前記複数の視野方向からの光を取り込む為の透明性部材による複数の透明窓が設けられた遮光性のケース内に収容されて構成され、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記ケースと一体的に形成されるものである。
【００１５】
請求項８に記載のカメラ装置は、前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記ケースの前記透明窓に組み込まれて前記透明窓を構成する前記透明性部材に兼用されるものである。
【００１６】
請求項９に記載のカメラ装置は、前記ケースは、その透明窓部分及びその透明窓部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されるものである。
【００１７】
請求項１０に記載の車両周辺視認装置は、車両の前部又は後部に設置され、前記車両の左右両側方向と前方又は後方との３方向の死角を同時に撮像する請求項１乃至請求項９の何れかに記載のカメラ装置と、前記カメラ装置の撮像画像に対して所要の画像処理を施す画像処理手段と、前記車両内に設置され、前記画像処理手段で処理された画像を表示する表示装置と、を備えるものである。
【００１８】
請求項１１に記載の車両周辺視認装置は、前記画像処理手段は、前記カメラ装置の撮像画像に対して各方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理を施すものである。
【００１９】
請求項１２に記載の車両周辺視認装置は、前記画像処理手段は、更に前記カメラ装置の撮像画像にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に前記表示装置に表示させるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置の構成概略図、図２は図１のカメラ装置の平面視の構成概略図、図３は図２のIII-III断面図、図４は図１のカメラ装置の撮像画像の一例図、図５〜図７はそれぞれ図１の表示装置の表示画像の一例図である。
【００２１】
この実施の形態に係る車両周辺視認装置１は、図１に示す如く、車両の例えば前部の例えばエンブレム下部に設置され該車両周辺の複数方向（ここでは車両の前方及び前方左右両側方向の３方向）の死角を同時に撮像する単一のカメラ装置３と、前記車両内に設置されカメラ装置３の撮像画像等が表示される表示装置５と、カメラ装置３の撮像画像に所要の画像処理等を行う制御装置７とを備える。
【００２２】
カメラ装置３は、図２及び図３に示す如く、遮光性のケース１３内に、カメラユニット１５と、それぞれカメラユニット１５の正面側に配置された広角撮像用レンズ（凹レンズ機能を有する光学素子）１６及び左右一対のプリズム（凹レンズ機能を有さない光学素子）１７，１９とを収容配設して構成される。
【００２３】
ケース１３は、密閉状の箱状に形成されている。このケース１３の前半部分に於ける少なくとも左右両側面及び下面はケース１３の内側に傾斜されて形成され、それら左右両側面及び下面にそれぞれ透明性部材による透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆが設けられている。ケース１３の左右両側面の透明窓１３Ｌ，１３Ｒを構成する透明性部材は平板状に形成され、ケース１３の下面の透明窓１３Ｆを構成する透明性部材は広角撮像用レンズ１６を構成する様に形成される。
【００２４】
又、このケース１３は、その透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆ（即ち１６）部分及びその透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆ部分以外の遮光部分（斜線部分）が耐候性グレードの透明ポリカーボネートにより一体成形され、マスキングによりその遮光部分だけに遮光性塗料が塗布されると共にケース１３の表面全体（透明窓１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｆ部分及び遮光部分）に無色透明のハードコート（例えばアクリル系ＵＶ硬化型）が塗布されて形成される。ここでは、透明ポリカーボネートは、その屈折率がｎd＝１．５８と比較的に高いものが用いられる。これにより、透明窓１３Ｆに組み込まれた広角撮像用レンズ１６の厚さを、透明性部材としてＰＭＭＡ（ｎd＝１．４９）を用いた場合よりも比較的に薄く形成できる。又、ケース１３にハードコートが塗布されることで、ケース１３の耐擦傷性及び耐候性の更なる向上が図られている。又、このケース１３は、所定部分にてケース本体と蓋体とに分割構成されると共にそれらケース本体と蓋体との接合部分にシール部材等の防水構造（図示省略）が備えられて構成される。この防水構造によりケース１３の防水性が確保される。
【００２５】
カメラユニット１５は、ホルダ（筒鏡）２７内に、撮像レンズ２９と、ＣＣＤ素子等の単一の撮像素子３１と、撮像素子３１の駆動回路等の処理回路３３とを収容配設して構成される。
【００２６】
撮像レンズ２９は、例えば複合レンズとして構成されており、その水平画角は例えば８０°に設定され、その垂直画角は例えば６０°に設定される。撮像レンズ２９の水平画角が８０°に設定されることで、撮像レンズ２９として超広角レンズを用いた場合と比べて、カメラ装置３の前方左右両側方向の撮像画像に映る近接物体が大きく映り、カメラ装置３の前方左右両側方向の撮像画像の視認性が向上される。撮像素子３１は、その撮像面３１ａの垂直中心軸Ｐ２が撮像レンズ２９のレンズ中心軸（光軸）Ｐ３と一致された状態で、撮像レンズ２９の後ろ真正面に配設される。
【００２７】
このカメラユニット１５は、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向が適切に撮像される様に、その撮像方向（即ち撮像レンズ２９のレンズ中心軸Ｐ３方向）が水平方向に対して所定角度（例えば１２．５°）下方に傾斜されて配設される。この配設状態では、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域（例えば下側２５°領域）Ｖｄにケース１３の透明窓１３Ｆ（即ち広角撮像用レンズ１６）が配置され、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域（例えば上側３５°領域）Ｖｕにプリズム１７，１９が配置される。即ち、広角撮像用レンズ１６は、カメラ装置３の複数の視野方向のうちの一部の視野方向（ここでは前方斜め下側の視野方向）に対応する撮像レンズ２９の画角の一部領域だけを占める様に配置され、プリズム１７，１９は、カメラ装置３の複数の視野方向のうちの残りの視野方向（ここでは前方左右両側の視野方向）に対応する撮像レンズ２９の画角の残部領域だけを占める様に配置される。
【００２８】
広角撮像用レンズ１６は、上記の如く、ケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まれて透明窓１３Ｆを構成する透明性部材に兼用されてケース１３に配設される。
【００２９】
この広角撮像用レンズ１６は、ケース１３の透明窓１３Ｆの周縁輪郭（例えば矩形形状）と略同形同大の周縁輪郭で、且つ、所謂ワイドコンバージョンレンズとして機能する様に断面凹レンズ形状に形成される。より詳細には、この広角撮像用レンズ１６は、例えば図３に示す如く、その上辺部分１６ｕの中央が一番薄く、その上辺部分１６ｕの中央からその下辺部分１６ｄ側及びその左右両辺部分側の３辺側の周縁部分に向かって漸次肉厚に形成されると共に、そのレンズ１６全体が外表面側（ケース１３の外側）に向けて球面状等の曲面状に湾出されて形成される（換言すれば、負メニスカスレンズ等の凹レンズの上半部分を切除した形状に形成される）。
【００３０】
この形状の広角撮像用レンズ１６が撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄに配置されることで、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の視野範囲（撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄに対応する範囲）が、その上側には拡大されず、その左右両側及び下側に拡大された広視野となる。この場合、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の視野範囲の垂直画角Ｖｄ’（即ち撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ）は、２５°から４０°に１．６倍に拡大される。これは水平画角１２８°の撮像レンズが用いられた場合と同程度の広視野である。
【００３１】
尚、広角撮像用レンズ１６が撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄに配置されることで、撮像レンズ２９の焦点距離が変化され、その結果、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の像面と前方左右両側の視野方向の像面とがずれてピンぼけする虞があるが、ここでは撮像レンズ２９として焦点距離が短くて焦点深度が深い（即ちピントの合う範囲が広い）撮像レンズが使用されることで、実用上ピンぼけが問題とならない様になっている。
【００３２】
左右一対のプリズム１７，１９は、図２及び図３に示す如く、互いに鏡像対称となる略三角柱形に形成される。そして、左（右）のプリズム１７（１９）に関しては、その左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｂ）及びそのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）が透過面に保たれ、その右（左）のプリズム側面１７Ｒ（１９Ｌ）上には、その内面が反射面（鏡面）と成る様に、アルミ等の金属層３９が蒸着された上にその蒸着面を被覆する様に更に黒色塗料による保護膜（図示省略）が形成される。
【００３３】
これら各プリズム１７，１９は、左（右）のプリズム１７（１９）に関しては、その頂角αが前側に向けられ、その左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｒ）がケース１３の左（右）の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）に対面され、そのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）が撮像レンズ２９に対面されて配置される。そして、これら各プリズム１７，１９は、撮像レンズ２９の正面側にて、互いに撮像レンズ２９の左右２等分面Ｓ１に面対称に配置され、ともに鉛直姿勢に保たれて配置され、ともに撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕ内に収まる様に、それらの部分のうちの撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄにはみ出した部分（ここでは撮像レンズ２９の入射瞳の高さ位置から前方に俯角１７．５°以下の部分）が切除されて配置される。
【００３４】
次に、このカメラ装置３の撮像原理を説明する。
【００３５】
カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向（即ち車両の前方斜め下側方向）の広角な範囲からの光４３Ｆは、図３に示す如く、ケース１３の透明窓１３Ｆを透過して、透明窓１３Ｆに組み込まれた広角撮像用レンズ１６により屈折されて撮像レンズ２９側に導光され、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄを通って直接に撮像レンズ２９に入射して、撮像レンズ２９により集光されて撮像素子３１の撮像面３１ａの上半領域３１ｕに倒立鏡像として結像する。これにより、車両の前方斜め下側方向の死角が撮像素子３１により広角に（即ち車両の前方直近から遠方までの広範囲が）撮像される。
【００３６】
これと同時に、カメラ装置３の前方左（右）側の視野方向（即ち車両の前方左（右）側方向）の非広角な範囲からの光４３Ｌ（４３Ｒ）は、図２に示す如く、ケース１３の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）を透過して左（右）のプリズム１７（１９）に於ける左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｒ）に入射し、左（右）のプリズム１７（１９）内で、その右（左）のプリズム側面１７Ｒ（１９Ｌ）で内面反射し、次いでその左（右）のプリズム側面１７Ｌ（１９Ｒ）で内面反射して計２回内面反転されて、そのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）から射出された後、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕを通って撮像レンズ２９に入射して、撮像レンズ２９により集光されて撮像素子３１の撮像面３１ａの下半領域３１ｄの右（左）半領域３１Ｒ（３１Ｌ）に（カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向からの光４３Ｆと同様に）倒立鏡像として結像する。これにより車両の前方左右両側方向の死角が撮像素子３１により非広角に撮像される。即ち車両の前方左右両側方向の撮像画像に映る接近物体が大きく映される。
【００３７】
この様にして、単一の撮像素子３１により、車両の前方斜め下側方向の死角については広角に、車両の前方左右両側方向の死角については非広角に、それぞれ同時に撮像される。
【００３８】
そして、撮像素子３１により撮像された撮像画像は、例えば処理回路３３により、図４に示す如く、その上半領域４７ｕに於ける左半領域４７Ｌに前方左側方向の撮像画像部分が正立正像として配置され、その撮像画像４７の上半領域４７ｕに於ける右半領域４７Ｒに前方右側方向の撮像画像が正立正像として配置され、その撮像画像４７の下半領域４７ｄに前方斜め下側の撮像画像が正立正像として配置された撮像画像４７に画像修正されて、制御装置７に出力される。尚、ここでは、撮像素子３１の撮像画像は、その全領域が一括して例えば倒立鏡像反転されて撮像画像４７に画像修正される。
【００３９】
制御装置７は、カメラ装置３からの撮像画像４７に対して所要の画像処理を施して表示用撮像画像を作成する画像処理部（画像処理手段）７ａと、画像処理部７ａで作成された表示用撮像画像の表示装置５への表示を切換制御する切換制御部７ｂとを備える。
【００４０】
画像処理部７ａは、カメラ装置３からの撮像画像４７に対して各視野方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理を施して、図５〜図７の構図の表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃのうち、切換制御部７ｂの指示又は操作スイッチの指示によって指定された一の表示用撮像画像を選択的に作成する。
【００４１】
即ち、画像処理部７ａは、図５の構図の表示用撮像画像（即ち車両の前方斜め下側方向及び前方左右両側方向の３方向の撮像画像を同時に映した表示用撮像画像）４７ａを作成する場合は、カメラ装置３からの撮像画像４７上の不要領域にマスク画像５１ａを画像合成して表示用撮像画像４７ａを製作する。図５の表示用撮像画像４７ａでは、例えば、撮像画像４７の上半領域４７ｕと下半領域４７ｄとの境界部分、及び、その撮像画像４７の上半領域４７ｕに於ける左半領域４７Ｌと右半領域４７Ｒとの境界部分を被覆する様に、例えば逆さＴ字状のマスク画像５１ａが画像合成される。尚、必要に応じて各視野方向の撮像画像部分の拡大等の画像処理を組み合わせても構わない。
【００４２】
他方、画像処理部７ａは、図６の構図の表示用撮像画像（即ち車両の前方左右両側方向の２方向の撮像画像だけを同時に映した表示用撮像画像）４７ｂを作成する場合は、図６に示す如く、カメラ装置３からの撮像画像４７上のうちの前方左右側方向の撮像画像部分の所定範囲ＷＬ，ＷＲを切り出して、それぞれ所定の拡大率（ここでは例えば縦方向に）で拡大して、それぞれ表示用撮像画像４７ｂの左半領域４７Ｌ，右半領域４７Ｒ上に画像合成すると共に、その表示用撮像画像４７ｂの不要領域にマスク画像５１ｂを画像合成（再配置）して表示用撮像画像４７ｂを作成する。図６の表示用撮像画像４７ｂでは、例えば、表示用撮像画像４７ｂの左半領域４７Ｌと右半領域４７Ｒとの境界部分、並びに、上辺部分及び下辺部分を被覆する様に、例えば横倒Ｈ字状のマスク画像５１ｂが画像合成される。
【００４３】
他方、画像処理部７ａは、図７の構図の表示用撮像画像（即ち車両の前方斜め下側方向の１方向の撮像画像だけを映した表示用撮像画像）４７ｃを作成する場合は、図７に示す如く、カメラ装置３からの撮像画像４７上のうちの前方斜め下側方向の撮像画像部分の所定範囲ＷＦを切り出して、所定の拡大率（ここでは例えば縦方向に）で拡大して、表示用撮像画像４７ｃの中央領域上に配置させて画像合成すると共に、その表示用撮像画像４７ｃの不要領域にマスク画像５１ｃを画像合成して表示用撮像画像４７ｃを作成する。図７の表示用撮像画像４７ｃでは、例えば、表示用撮像画像４７ｃの上辺部分及び下辺部分を被覆する様にマスク画像５１ｃが画像合成される。
【００４４】
尚、特に図５及び図６の表示用撮像画像４７ａ，４７ｂでは、そのマスク画像５１ａ，５１ｂによって各視野方向の撮像画像部分が区画されて、各視野方向の撮像画像部分の識別性の向上が図られている。
【００４５】
又、画像処理部７ａは、切換制御部７ｂの制御により、画像処理部７ａで作制した表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃ、切換制御部７ｂからの後述のテレビ画像及びナビゲーション画像のうちの何れかの一の画像を選択的に切り換えて表示装置５に表示する。
【００４６】
切換制御部７ｂは、操作スイッチからの操作信号に基づき手動操作的に、又は、車速センサ、シフト信号及びイグニションスイッチ信号（ＩＧ・ＳＷ信号）等の車両情報に基づき自動的に、画像処理部７ａを制御して、画像処理部７ａで作制された表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃ、テレビチューナー５５で受信されたテレビ画像及びカーナビゲーション装置５７から取得するナビゲーション画像のうちの何れかの一の画像を選択的に切り換えて表示装置５に表示させる。
【００４７】
尚、カメラ装置３の撮像画像（表示用撮像画像４７ａ，４７ｂ，４７ｃを含む）にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に表示装置５に表示しても構わない。例えば車両の前方左右両側方向の撮像画像とナビゲーション画像とを組み合わせて同時に表示装置５に表示する場合は、一例として、図５を参照して、表示用撮像画像４７ａの下半領域４７ｄに、前方斜め下側方向の撮像画像の代わりにカーナビゲーション画像を画像合成して表示装置５に表示すればよい。この様にカメラ装置３の撮像画像にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に表示装置５に表示した場合は、車両周辺の死角画像と共にナビゲーション情報も同時に表示装置５に表示できる。
【００４８】
以上のように構成された車両周辺視認装置１によれば、撮像レンズ２９の正面に凹レンズ機能を有する光学素子（広角撮像用レンズ）１６と凹レンズ機能を有さない光学素子（プリズム）１７，１９とが配置され、その凹レンズ機能を有する光学素子１６によって複数の視野方向のうちの一部の視野方向（ここではカメラ装置３の前方斜め下側の視野方向）の広角な範囲からの光４３Ｆが撮像レンズ２９側に導光されて撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像され、その凹レンズ機能を有さない光学素子１７，１９によって複数の視野方向のうちの残りの視野方向（ここではカメラ装置３の前方左右両側の視野方向）の非広角な範囲からの光４３Ｌ，４３Ｒが撮像レンズ２９側に導光されて撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像されるため、単一の撮像素子３１により、簡単な構成で、複数の視野方向のうちの一部の視野方向については広角に撮像でき、同時に残りの視野方向については非広角に撮像できる。
【００４９】
特に、凹レンズ機能を有する光学素子１６は、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ内に配置されて、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向からの光４３Ｆを撮像レンズ２９側に導光して撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させ、凹レンズ機能を有さない光学素子１７，１９は、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕ内に配置されて、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒを撮像レンズ２９側に導光して撮像レンズ２９を介して撮像素子３１に結像させるため、単一の撮像素子３１により、簡単な構成で、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向については広角に（即ちカメラ装置３の前方直近から遠方まで広範囲に）撮像でき、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向については非広角に（即ち接近物体が大きく映る様に）撮像できる。
【００５０】
又、凹レンズ機能を有さない光学素子１７，１９は、左右一対の三角柱形のプリズムとして形成され、カメラ装置３の左（右）側の視野方向からの光４３Ｌ（４３Ｒ）を、その視野方向側のプリズム１７（１９）内でそのプリズム１７（１９）に於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面１７Ｌ，１７Ｒ（１９Ｌ，１９Ｒ）間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ２９側に導光するため、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒを鏡像反転させること無く撮像レンズ２９側に導光できる。これにより、カメラ装置３（即ち単一の撮像素子３１）によりカメラ装置３の全ての視野方向の撮像画像を同じ反転状態で同時に撮像できる様になり、撮像素子３１の撮像画像に対して全領域の一括反転を施すだけで（即ち部分反転すること無く）、撮像素子３１の撮像画像上の全ての視野方向の撮像画像部分を正立正像に直すことができる。
【００５１】
又、凹レンズ機能を有する光学素子１６は、カメラ装置３のケース１３と一体的に形成されるため、カメラ装置３の組立時に、ケース１３の組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子１６も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００５２】
又、凹レンズ機能を有する光学素子１６は、カメラ装置３のケース１３の透明窓に組み込まれ、その透明窓１３Ｆを構成する透明性部材に兼用されるため、凹レンズ機能を有する光学素子１６の配設スペースが省略化でき、ケース１３の小型化やケース形状の自由度の向上が図れる。
【００５３】
又、カメラ装置３のケース１３は、その透明窓１３Ｆ，１３Ｌ，１３Ｒ部分及びその透明窓１３Ｆ，１３Ｌ，１３Ｒ部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されるため、部品点数の低減及び組立工数の低減が図れてコスト削減に寄与できる。
【００５４】
又、カメラ装置３が車両前部に設置され、そのカメラ装置３によって前記車両の前方左右両側方向と前方斜め下側方向（前方）との３方向の死角が同時に撮像されるため、単一の撮像素子３１により、簡単な構成で、前記車両の前方斜め下側方向の死角については広角に（即ち車両の前方直近から遠方まで広範囲に）撮像でき、前記車両の前方左右両側方向の死角については非広角に（即ち接近物体が大きく映る様に）撮像できる。
【００５５】
又、画像処理部７ａによりカメラ装置３からの撮像画像に対して各視野方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理が施されるため、必要な視野方向の撮像画像を選択的に表示できたり、マスク画像５１により視認性良く各視野方向の撮像画像を表示できる様になり、画像表示の構図の自由度や視認性の向上が図れる。
【００５６】
尚、この実施の形態では、カメラ装置３が車両の前部に設置されて該車両の車両の前方左右両側方向と前方斜め下方向との３方向の死角を撮像する場合で説明したが、この様に限定されるものでない。例えばカメラ装置３が車両の後部に設置されて該車両の後方左右両側方向と後方斜め下方向との３方向の死角を撮像する場合であっても構わない。
【００５７】
＜変形例１＞
図９は図１のカメラ装置の変形例１の平面視の断面概略図、図３は図９のIII-III断面図である。
【００５８】
上記実施の形態では、凹レンズ機能を有さない光学素子として左右一対のプリズム１７，１９を用いた場合で説明したが、左右一対のプリズム１７，１９の代わりに例えば単一のプリズムを用いても構わない。その場合の単一のプリズム５６は、図９及び図３に示す様に、三角柱形に形成されており、左右一対のプリズム１７，１９の場合と同様に、撮像レンズ２９の前側に配置され、鉛直姿勢に保たれた状態で、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域内に収まる様に撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄにはみ出した部分が切除されて、ケース１３内に収容配設される。尚、このプリズム５６は、その頂角αが前側に向け、その左（右）のプリズム側面５６Ｌ（５６Ｒ）がケース１３の左（右）の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）に対面され、そのプリズム後面５６Ｂが撮像レンズ２９に対面されて配置されている。
【００５９】
そして、この場合は、カメラ装置３の前方左（右）側の視野方向の非広角な範囲からの光４３Ｌ（４３Ｒ）は、図９に示す如く、ケース１３の透明窓１３Ｌ（１３Ｒ）を透過して左（右）のプリズム側面（即ち視野方向側のプリズム側面）５６Ｌ（５６Ｒ）からプリズム５６内に入射し、右（左）のプリズム側面（即ち反視野方向側のプリズム側面）５６Ｒ（５６Ｌ）で内面反射して、そのプリズム後面１７Ｂ（１９Ｂ）から射出された後、撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの上側領域Ｖｕを通って撮像レンズ２９に入射して、撮像レンズ２９により集光されて撮像素子３１の撮像面３１ａの下半領域３１ｄの左（右）半領域３１Ｌ（３１Ｒ）に倒立正像として結像する。他方、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向の広角な範囲からの光４３Ｆは、左右一対のプリズム１７，１９の場合と同様の光路を伝搬して撮像素子３１の撮像面３１ａの上半領域３１ｕに倒立鏡像として結像する。この様に単一のプリズム５６を用いた場合も、単一の撮像素子３１により、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向については非広角的に、カメラ装置３の前方斜め下側の視野方向については広角的に、それぞれ同時に撮像される。以後の処理は、撮像素子３１に倒立正像として結像する前方左右両側の視野方向の撮像画像に対して鏡像反転の画像修正が施される点を除いて、上記実施の形態の場合と同じである。
【００６０】
この様に凹レンズ機能を有さない光学素子として単一のプリズム５６を用いた場合は、極めて簡単な構成で（１つのプリズムだけで）、カメラ装置３の前方左右両側の視野方向からの光４３Ｌ，４３Ｒを撮像レンズ２９側に導光できる利点がある。
【００６１】
＜変形例２＞
図８は図１のカメラ装置の変形例２の側面視の断面概略図である。
【００６２】
上記実施の形態では、広角撮像用レンズ１６がカメラ装置３のケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まれる場合で説明したが、広角撮像用レンズ１６をケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まない場合は、広角撮像用レンズ１６は、図８に示す様にしてケース１３内に収容配設される。即ち、この場合の広角撮像用レンズ１６は、ケース１３の透明窓１３Ｆの後側に位置されて上記実施の形態の場合と同様に撮像レンズ２９の垂直画角Ｖの下側領域Ｖｄ内に配置にされる。又、この場合の広角撮像用レンズ１６は、その輪郭がケース１３の透明窓１３Ｆの輪郭に制限されなくなる点を除いて上記実施の形態の場合と同様の形状に形成される（即ち、負メニスカスレンズ等の凹レンズの上側部分（不要部分）を切除した形状に形成される。この場合の広角撮像用レンズ１６の製造方法は負メニスカスレンズを研磨した後に不要部分を切除して形成されてホルダ２７に組み込まれる）。尚、この場合のケース１３の透明窓１３Ｆを構成する透明性部材は、他の透明窓１３Ｌ，１３Ｒの場合と同様に平板状に形成される。この場合も、広角撮像用レンズ１６がカメラ装置３のケース１３の透明窓１３Ｆに組み込まれる点に関する効果を除いて上記実施の形態と同様の効果を得る。
【００６３】
＜変形例３＞
尚、上記変形例１又は変形例２に於いて更に、広角撮像用レンズ１６をプリズム１７，１９又は５６と一体的に形成しても構わない。具体的には、例えば、図８を参照して、広角撮像用レンズ１６の上辺部分とプリズムの下面部分とを互いに接合する様にして広角撮像用レンズ１６とプリズム１７，１９又は５６と一体的に形成しても構わない。この様にすれば、カメラ装置３の組立時に、プリズム１７，１９又は５６の組み付けに伴って広角撮像用レンズ１６の組み付けも行われて組付作業が簡単化できる。
【００６４】
＜変形例４＞
又は、上記変形例２に於いて更に、広角撮像用レンズ１６を組付部材を介して撮像レンズ２９に組み付けて撮像レンズ２９と一体的に構成しても構わない。具体的には、例えば図１０に示す如く、広角撮像用レンズ１６を撮像レンズ２９の最も対物側に配置させた状態で、広角撮像用レンズ１６を撮像レンズ２９と共にホルダ（筒鏡）２７に組み込むことで、広角撮像用レンズ１６と撮像レンズ２９とを一体的に構成しても構わない。この様にすれば、カメラ装置３の組立時に、撮像レンズ２９の組み付けに伴って広角撮像用レンズ１６の組み付けも行われて組付作業が簡単化できる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１または請求項２に記載のカメラ装置によれば、撮像レンズの正面に凹レンズ機能を有する光学素子と凹レンズ機能を有さない光学素子とが配置され、その凹レンズ機能を有する光学素子によって複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光が前記撮像レンズ側に導光されて前記撮像レンズを介して撮像素子に結像され、その凹レンズ機能を有しない光学素子によって複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光が前記撮像レンズ側に導光されて前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像されるため、単一の撮像素子により、簡単な構成で、複数の視野方向のうちの一部の視野方向については広角に撮像でき、同時に残りの視野方向については非広角に撮像できる。
【００６６】
請求項１または請求項２に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して撮像素子に結像させ、凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させるため、単一の撮像素子により、カメラ装置の前方斜め下側の視野方向については広角に撮像でき、カメラ装置の左右両側の視野方向については非広角に撮像できる。
【００６７】
請求項３に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有さない光学素子は、左右一対の三角柱形のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側の前記プリズム内でそのプリズムに於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面間で２回内面反射（即ち２回鏡面反射）させて撮像レンズ側に導光するため、左右両側の視野方向からの光を鏡像反転させること無く撮像レンズ側に導光できる。これにより、カメラ装置（即ち単一の撮像素子）によりカメラ装置の全ての視野方向の撮像画像を同じ反転状態で同時に撮像できる様になり、撮像素子の撮像画像に対して全領域の一括反転を施すだけで（即ち部分反転すること無く）、撮像素子の撮像画像上の全ての視野方向の撮像画像部分を正立正像に直すことができる様になる。
【００６８】
請求項４に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有さない光学素子は、単一の三角柱形のプリズムとして形成されるため、簡単な構成で、左右両側の視野方向からの光を撮像レンズ側に導光できる。
【００６９】
請求項５に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、前記凹レンズ機能を有さない光学素子と一体的に形成されるため、カメラ装置の組立時に、凹レンズ機能を有さない光学素子の組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００７０】
請求項６に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、組付部材によって前記撮像レンズに組み付けられて前記撮像レンズと一体的に構成されるため、カメラ装置の組立時に、撮像レンズの組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００７１】
請求項７に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、カメラ装置のケースと一体的に形成されるため、カメラ装置の組立時に、ケースの組み付けに伴って凹レンズ機能を有する光学素子も組み付けられて組立作業が簡単化できる。
【００７２】
請求項８に記載のカメラ装置によれば、凹レンズ機能を有する光学素子は、カメラ装置のケースの透明窓に組み込まれ、その透明窓を構成する透明性部材に兼用されるため、凹レンズ機能を有する光学素子の配設スペースを省略化でき、ケースの小型化やケース形状の自由度の向上が図れる。
【００７３】
請求項９に記載のカメラ装置によれば、カメラ装置のケースは、その透明窓部分及びその透明窓部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されるため、部品点数の低減及び組立工数の低減が図れてコスト削減に寄与できる。
【００７４】
請求項１０に記載の車両周辺視認装置によれば、請求項１乃至請求項９の何れかのカメラ装置が車両前部又は後部に設置され、そのカメラ装置によって前記車両の左右両側方向と前方又は後方との３方向の死角が同時に撮像されるため、単一の撮像素子により、簡単な構成で、車両の左右両側方向の死角については非広角に撮像でき、車両の前方又は後方の死角については広角に撮像できる。
【００７５】
請求項１１に記載の車両周辺視認装置によれば、画像処理手段によりカメラ装置の撮像画像に対して各視野方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理が施されるため、必要な方向の撮像画像を選択的に表示できたり、マスク画像により視認性良く各方向の撮像画像を表示できる様になり、画像表示の構図の自由度の向上及び視認性の向上が図れる。
【００７６】
請求項１２に記載の車両周辺視認装置によれば、画像処理手段により、更にカメラ装置の撮像画像（死角画像）にカーナビゲーション画像が画像合成されて同時に表示装置に表示されるため、車両周辺の死角画像と共にナビゲーション情報も同時に表示装置に表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両周辺視認装置の構成概略図である。
【図２】図１のカメラ装置の平面視の断面概略図である。
【図３】図２のIII-III断面図及び図９のIII-III断面図である。
【図４】図１のカメラ装置の撮像画像の一例図である。
【図５】図１の表示装置の表示画像の一例図である。
【図６】図１の表示装置の表示画像の他の一例図である。
【図７】図１の表示装置の表示画像の更に他の一例図である。
【図８】図１のカメラ装置の変形例２及び変形例３の側面視の断面概略図である。
【図９】図１のカメラ装置の変形例１の平面視の断面概略図及び従来のカメラ装置の平面視の断面概略図である。
【図１０】図１のカメラ装置の変形例４を説明する図である。
【図１１】図９のXI-XI断面図（従来のカメラ装置の側面視の断面概略図）である。
【符号の説明】
１ 車両周辺視認装置
３ カメラ装置
５ 表示装置
７ａ 画像処理部
１３ ケース
１３Ｆ 透明窓
１６ 広角撮像用レンズ
１７，１９，５６ プリズム
２７ ホルダ
２９ 撮像レンズ
３１ 撮像素子
４３Ｌ 前方右側方向の非広角な範囲からの光
４３Ｒ 前方左側方向の非広角な範囲からの光
４３Ｆ 前方斜め下側の広角な範囲からの光
４７ 撮像画像
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ 表示用撮像画像
Claims (12)
- 単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、
遮光性のケース内に、単一の撮像素子と、前記撮像素子の正面に配置された撮像レンズと、それぞれ前記撮像レンズの正面に配置された凹レンズ機能を有する光学素子及び凹レンズ機能を有さない光学素子とを備え、
前記ケースは、前記光学素子に入射する光を透過する透過窓部分と前記透過窓部分以外の遮光部分とが透明性部材により一体形成され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布され、且つケース本体と蓋部とに分割構成され、前記ケース本体と前記蓋部との接合部分に防水構造を備え、
前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有しない光学素子は、前記複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、
前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、
前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させることを特徴とするカメラ装置。 - 単一の撮像素子によって複数の視野方向を同時に撮像するカメラ装置であって、
単一の撮像素子と、前記撮像素子の正面に配置された撮像レンズと、それぞれ前記撮像レンズの正面に配置された凹レンズ機能を有する光学素子及び凹レンズ機能を有さない光学素子とを備え、
前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記複数の視野方向のうちの一部の視野方向の広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、前記凹レンズ機能を有しない光学素子は、前記複数の視野方向のうちの残りの視野方向の非広角な範囲からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、
前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の下側領域内に配置されて、当該カメラ装置の前方斜め下側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させ、
前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、前記撮像レンズの垂直画角の上側領域内に配置されて、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光を前記撮像レンズ側に導光して前記撮像レンズを介して前記撮像素子に結像させることを特徴とするカメラ装置。 - 前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、左右一対の三角柱状のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側の前記プリズムに於けるその視野方向側のプリズム側面からその視野方向側のプリズム内に入射させて、その視野方向側のプリズムに於ける視野方向側及び反視野方向側の両プリズム側面間で２回内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導光させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカメラ装置。
- 前記凹レンズ機能を有さない光学素子は、単一の三角柱形のプリズムとして形成され、当該カメラ装置の左右両側の視野方向からの光をそれぞれ、その視野方向側のプリズム側面からそのプリズム内に入射させて、その反視野方向側のプリズム側面で内面反射させた後、そのプリズム後面から射出させることで、前記撮像レンズ側に導光させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカメラ装置。
- 前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記凹レンズ機能を有さない 光学素子と一体的に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のカメラ装置。
- 前記凹レンズ機能を有する光学素子は、組付部材によって前記撮像レンズに組み付けられて前記撮像レンズと一体的に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のカメラ装置。
- 前記カメラ装置は、前記複数の視野方向からの光を取り込む為の透明性部材による複数の透明窓が設けられた遮光性のケース内に収容されて構成され、
前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記ケースと一体的に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のカメラ装置。 - 前記凹レンズ機能を有する光学素子は、前記ケースの前記透明窓に組み込まれて前記透明窓を構成する前記透明性部材に兼用されることを特徴とする請求項７に記載のカメラ装置。
- 前記ケースは、その透明窓部分及びその透明窓部分以外の遮光部分が透明性部材により一体成形され、その遮光部分だけに遮光性塗料が塗布された上に、その透明窓部分及びその遮光性部分にハードコート加工が施されて形成されることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のカメラ装置。
- 車両の前部又は後部に設置され、前記車両の左右両側方向と前方又は後方との３方向の死角を同時に撮像する請求項１乃至請求項９の何れかに記載のカメラ装置と、
前記カメラ装置の撮像画像に対して所要の画像処理を施す画像処理手段と、
前記車両内に設置され、前記画像処理手段で処理された画像を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする車両周辺視認装置。 - 前記画像処理手段は、前記カメラ装置の撮像画像に対して各方向の撮像画像部分の切り出し、拡大、再配置、マスク画像の合成の何れかの処理を組み合わせた画像処理を施すことを特徴とする請求項１０に記載の車両周辺視認装置。
- 前記画像処理手段は、更に前記カメラ装置の撮像画像にカーナビゲーション画像を画像合成して同時に前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１１に記載の車両周辺視認装置。
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