JP2013131925A - 車両後方監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成及び処理によって、車両の後下方及び後上方の撮像画像を表示する。
【解決手段】車両後方監視装置１は、車両１０の後方を撮像するカメラ３０と、ミラー５０と、撮像画像を表示するディスプレイ装置２０を備える。カメラ３０は、車両１０の後部に下向きに取り付けられ、後斜め下方へ指向する光軸２５を中心とした撮像範囲３７から入射する光が結像する撮像面３６を有し、撮像面３６の結像から後方の撮像画像を生成する。ミラー５０は、撮像範囲３７の後部に配置され、光軸３５よりも上方へ指向する光軸４０を中心とした上方領域４１からの光をカメラ３０に入射する。撮像面３６は、撮像範囲３７のうち、ミラー５０が配置されている領域以外の下方領域３９から入射する光が結像する第１の領域４３と、上方領域４１からミラー５０を介して入射する光が結像する第２の領域４４と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両後方監視装置に関し、特に車両の後方に取り付けたカメラで撮像した撮像画像を車室内のディスプレイ装置に表示する装置に関する。

車両の後退時などにおいて、車両の後方に取り付けたカメラで撮像した撮像画像を車室内のディスプレイ装置に表示する装置が知られている。また、走行速度など車両の状態に応じてカメラの車両に対する取付け姿勢を変更するなどしてカメラの撮像範囲を調整する装置が知られている。

特許文献１には、車両用後方視界テレビカメラの姿勢制御装置が記載されている。この姿勢制御装置は、車速センサと、モータと、モータ駆動回路と、を備える。カメラは、モータの回動軸に固体されたギヤに噛み合うギヤの軸に固定されている。この姿勢制御装置は、車両の後進時に車速センサの検出結果に基づいて車速Ｖを求め、車両の速度が大きくなるに伴ってカメラの視界が後方に向けられるように、モータ駆動回路がモータ駆動信号をモータに印加し、カメラの姿勢角Θが車速Ｖに対応したカメラの姿勢角Θ２となるようにカメラを回動する。

特許文献２には、車両後方確認装置が記載されている。この車両後方確認装置は、車速検出手段と、後方カメラと、後方カメラの回動手段と、方向指示操作検出手段と、コントロールユニットと、を備える。コントロールユニットは、ギヤ位置がリバース位置の場合には、回動手段を制御してカメラを下向きにする。また、コントロールユニットは、ギヤ位置がリバース位置でない場合には、車速が一定値以上であるとき、並びに、車速が一定値以下であり且つ方向指示操作が右折のとき、又は、ハザード状態であるときに該回動手段を制御して該カメラを上向きにし、それ以外は該回動手段を制御して該カメラを下向きにする。

特許文献３には、検出した前輪の操舵角と車速値に基づいて後退時の後輪移動軌跡を演算し、該後輪移動軌跡をカメラの位置を視点として投影して軌跡投影画像データを生成し、該軌跡投影画像データを座標変換して線画像データを生成し、該線画像データと後方監視画像とを合成してモニタに表示する車両後方視界支援装置が記載されている。この車両後方視界支援装置は、カメラと、制御部と、カメラ駆動部と、を備える。制御部は、操舵角データなどに基づき、カメラの姿勢角度などを算出し、それらのデータに基づいてカメラ駆動部を制御してカメラを駆動する。

特開昭６１−１３２４４２号公報 特許第３２９１９６３号公報 特許第３７１１７０５号公報

ところで、荷付けのための作業場所にトラックを後退させて寄せる時などの車両の後退時においては、車両の後下方の障害物の有無の確認に加えて、後上方に、ひさしや看板などの障害物が有るか否かを確認する必要がある。

しかし、特許文献１〜３に記載の装置では、車両の後下方と後上方とを同時に撮像し、撮像した画像を車室内のディスプレイ装置に表示することはできない。

上記問題は、車両の後下方を撮像するカメラと、後上方を撮像するカメラを車両の後部に取り付けることによって解消可能であるが、カメラを２台設置することはコストの増大を招く。また、２台のカメラで撮像した撮像画像を１台のディスプレイ装置で表示する場合、撮像画像の表示のための処理が複雑化する。

そこで、本発明は、簡易な構成及び処理によって、車両の後下方及び後上方の撮像画像を表示することが可能な車両後方監視装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の車両後方監視装置は、カメラと、入射光変更手段と、ディスプレイ装置と、を備える。

カメラは、車両の後部に下向きに取り付けられ、後斜め下方へ指向する第１の光軸を中心とした撮像範囲から入射する光が結像する撮像面を有し、撮像面の結像から後方の撮像画像を生成する。入射光変更手段は、撮像範囲の一部に配置され、第１の光軸よりも上方へ指向する第２の光軸を中心とした上方領域からの光をカメラに入射する。ディスプレイ装置は、カメラによって生成された撮像画像を表示する。また、撮像面は、撮像範囲のうち、入射光変更手段が配置されている領域以外の下方領域から入射する光が結像する第１の領域と、上方領域から入射光変更手段を介して入射する光が結像する第２の領域と、を有する。

入射光変更手段は、例えばミラー、フレネルレンズやプリズムであり、光を反射又は屈折させて、カメラに入射する。

上記構成では、下方領域から入射する光がカメラの撮像面の第１領域で結像され、また、上方領域から入射変更手段を介して入射する光が撮像面の第２領域で結像され、カメラは撮像面の結像から後方の撮像画像を生成し、ディスプレイ装置は生成された撮像画像を表示する。したがって、車両が後退する場合、カメラは下方領域と上方領域、すなわち車両の後下方と後上方を含む撮像画面を生成し、ディスプレイ装置は、生成された撮像画像を表示するので、運転者は、車両の後下方及び後上方における障害物の有無を把握することができる。このため、車両と障害物との接触事故を未然に防止することができる。

また、カメラの撮像範囲に入射光変更手段を配置するという簡易な構成によって、車両の後下方及び後上方を撮像して撮像画像を表示することができるので、車両の後部に２台のカメラを取り付ける場合に比べてコストの増大を抑制することができる。また、１台のディスプレイ装置で撮像画像を表示する場合、１台のカメラで生成された撮像画像を表示するので、２台のカメラで生成された撮像画像を表示する場合に比べて、撮像画像を表示するための処理の複雑化を防止することができる。

また、上記入射光変更手段は、撮像範囲の後部に配置されてもよい。

上記構成では、撮像範囲のうち車両から離れた後部に入射変更手段が配置されるので、撮像範囲のうち入射変更手段が配置されている領域以外の下方領域には、車両の後下部の近傍が含まれる。したがって、カメラが生成する後方の撮像画像には、車両の後下部の近傍の下方領域の画像が含まれる。このため、運転者は、車両の後部の近傍における障害物の有無を確実に把握することができる。

本発明によれば、簡易な構成及び処理によって、車両の後下方及び後上方の撮像画像を表示することができる。

本発明の一実施形態に係わる車両後方監視装置の電気的構成を示す図である。 図１の車両後方監視装置を搭載した車両の（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 図１の車両後方監視装置のカメラの（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図である。 図３のカメラ及びミラーの要部側面図である。 図１の車両後方監視装置を搭載した車両の（ａ）は側面図、（ｂ）は車両が（ａ）に示す位置にあるときの液晶モニタに表示される撮像画像を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図中ＦＲは車両前方を、ＵＰは車両上方を、ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示している。

本実施形態にかかる車両後方監視装置１は、図１〜図３に示すように、ディスプレイ装置２０と、カメラ３０と、ミラー（入射光変更手段）５０と、シフトレンジセンサ６０と、を備える。

車両後方監視装置１を搭載した車両１０は、図２に示すように、前後方向に延びる車体フレーム１１を有する。車体フレーム１１の前上部には、略箱状体のキャブ１２が、車体フレーム１１に支持されている。また、車体フレーム１１は、キャブ１２の後方で、荷台１３を下方から支持する。

ディスプレイ装置２０は、カメラ３０が撮像した撮像画像を表示する液晶モニタを有する。ディスプレイ装置２０は、キャブ１２の車室内に設置されたインストルメンタルパネル（図示省略）上で、運転席に着座した運転者が前方を向いているときに液晶モニタを視認可能な位置に取り付けられる。

カメラ３０は、図３及び図４に示すように、ケース体３１と、ケース体３１内に配置されたレンズ３２と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの撮像素子３３と、撮像素子３３から出力される電気信号に基づいて撮像画像を生成して撮像画像をディスプレイ装置２０に出力する図示しない電気回路（以下、画像処理エンジンと称する）と、を有する。

カメラ３０は、図示しないブラケットを介して荷台１３の後上部の略中央部に下向きに取り付けられている（図２参照）。ケース体３１は、プラスチックなどの合成樹脂製で、略四角柱状に形成されている。ケース体３１の車幅方向の両側面には、車幅方向外側に突出する係合部３４が設けられている。

係合部３４は、ケース体３１の車幅方向の両側面の外側で対になって配置されている略平板状のブラケット５２の上部に形成されている係合孔５３に係合する。ブラケット５２の下部には、挿通孔５４が形成されている。

ミラー５０は、略平板状に形成されている。ミラー５０の車幅方向両側には、車幅方向外側に突出する合成樹脂製の固定軸部５１が接着剤などで一体的に固定されている。固定軸部５１がブラケット５２の挿通孔５４に挿通することで、ミラー５０はブラケット５２に対して回動可能に固定され、また、ブラケット５２を介してカメラ３０に支持される。また、ミラー５０は、後述するカメラ３０の撮像範囲の前後方向の後部に配置される。なお、ミラー５０のカメラ３０に対する取付け角度はミラー５０をブラケット５２に対して回動させることで適宜設定可能である。

図４に示すように、カメラ３０のケース体３１内には、レンズ３２が配置され、また、レンズ３２の後斜め下方へ指向する光軸（第１の光軸）３５上には撮像素子３３の撮像面３６が光軸３５に垂直に配置される。撮像面３６では、光軸３５を中心とした所定の撮像範囲３７から入射する光が結像する。

撮像範囲３７は、車両１０の後上方を撮像するための上方視野３８と車両１０の後下方を撮像するための下方視野３９に区分される。上方視野３８の光軸（第２の光軸）４０は、レンズ３２の視点（光軸３５が通るレンズ３２の中心点）Ｖから光軸３５に対して上方に角度φ１傾斜した方向を指向し、ミラー５０によって反射して車両後方に屈曲（更に上方へ指向）する。上方視野３８においてミラー５０を介して撮像される領域、すなわちミラー５０によって屈曲した光軸４０を中心とした車両１０の後上方の領域を上方領域４１と称する。

下方視野３９は、撮像範囲３７のうち上方視野３８を除いた範囲であり、下方視野３９において撮像される領域、すなわち撮像範囲３７のうちミラー５０が配置されている領域以外の車両１０の後下方の領域を下方領域４２と称する。

撮像面３６は、上方領域４１からミラー５０及びレンズ３２を介して入射する光が結像する第１の領域４３を有する。また、下方領域４２から入射する光がレンズ３２を介して結像する第２の領域４４を有する。撮像素子３３は、撮像面３６の第１の領域４３及び第２の領域４４において結像した像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して電気信号に変換し、画像エンジンに出力する。画像エンジンは、撮像素子３３から出力された電気信号に基づき、上方領域４１及び下方領域４２の画像、すなわち車両１０の後上方及び後下方の画像を含む撮像画像を生成し、ディスプレイ装置２０に出力する。

次に図１を用いて、車両後方監視装置１の電気的構成について説明する。

シフトレンジセンサ６０は、ディスプレイ装置２０に接続されており、車室内に設けられて運転者によって操作されるシフトレバー（図示省略）の選択位置を検出するセンサである。シフトレバーは、車両１０を前進させる際に選択されるＤレンジ、後退させる際に選択されるＲレンジ、エンジンからの動力を非伝達にする際に選択されるＮレンジ（ニュートラル位置）、及び駐車する場合などのように、車両１０を停止状態に保持する際に選択されるＰレンジの４つの位置が選択可能となっている。シフトレンジセンサ６０は、運転者によって上記４つの位置のいずれかが選択されたとき、選択に応じて、Ｄレンジ信号、Ｒレンジ信号、Ｎレンジ信号、Ｐレンジ信号のいずれかをディスプレイ装置２０に出力する。

ディスプレイ装置２０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）とＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを備える。ＲＯＭは、ＣＰＵによって読み出される種々のプログラムを予め記憶している。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域などとして用いられる。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して、プログラムに規定されている処理を実行し、カメラ制御部２１及び液晶モニタ制御部２２として機能する。ディスプレイ装置２０は、カメラ３０に双方向通信可能に接続されている。

カメラ制御部２１は、シフトレンジセンサ６０からＲレンジ信号を受信したとき、カメラ３０に撮像画像の取得の開始を指示する撮像開始信号を出力する。また、撮像開始信号を出力した後、シフトレンジセンサ６０からＲレンジ信号を受信しなくなったとき、例えばＲレンジ信号を受信しなくなってから所定時間が経過したときやＤレンジ信号、Ｎレンジ信号又はＰレンジ信号を受信したとき、カメラ制御部２１は、カメラ３０に撮像画像の取得の終了を指示する撮像終了信号を出力する。

液晶モニタ制御部２２は、カメラ３０から出力された撮像画像を受信したとき、液晶モニタに受信した撮像画像を表示する。

カメラ３０は、カメラ制御部２１から撮像開始信号を受信すると、撮像終了信号を受信するまで、所定時間毎に、例えば１／３０秒毎に車両１０の後上方及び後下方を撮像し、撮像画像をディスプレイ装置２０に出力する。

次に図５（ａ），（ｂ）を用いて、このような車両後方監視装置１を搭載した車両１０が後退するときの動作について説明する。

先ず、車両１０の運転者がシフトレバーをＲレンジに選択すると、シフトレンジセンサ６０は、Ｒレンジ信号をディスプレイ装置２０に送信する。次に、ディスプレイ装置２０がシフトレンジセンサ６０からＲレンジ信号を受信すると、カメラ制御部２１はカメラ３０に撮像開始信号を出力する。

次に、カメラ３０は、撮像開始信号を受信すると、１／３０秒毎に図５（ａ）に一点鎖線で示す上方領域４１及び同図に二点鎖線で示す下方領域４２、すなわち車両１０の後上方及び後下方を撮像して撮像画像を生成し、ディスプレイ装置２０に出力する。

次に、ディスプレイ装置２０がカメラ３０から撮像画像を受信すると、液晶モニタ制御部２２は受信した撮像画像を液晶モニタに表示する。具体的には、液晶モニタ制御部２２は、車両１０が図５（ａ）の位置にあるとき、液晶モニタには、図５（ｂ）に示すように、上部にひさしＨを含む上方領域４１の画像を表示し、下部にごみ箱Ｇを含む下方領域４２の画像を表示する撮像画像を表示する。

本実施形態では、車両後方監視装置１のカメラ３０の撮像範囲３７にミラー５０を配置することで、カメラ３０は車両１０の後下方と後上方とを同時に撮像し、撮像画像を生成することができる。また、ディスプレイ装置２０の液晶モニタ制御部２２が、図５（ｂ）に示すような上部に上方領域４１の画像（車両１０の後上方の画像）を表示し、下部に下方領域４２の画像（車両１０の後下方の画像）を表示する撮像画像を表示することができる。したがって、車両１０の後下方にゴミ箱などの障害物があり、また、車両１０の後上方にひさしなどの障害物がある場合、運転者は、ディスプレイ装置２０の液晶モニタを確認することで、障害物の有無を確認することができ、車両１０と障害物との接触事故を未然に防ぐことができる。なお、図５（ｂ）に示すように、液晶モニタに表示される撮像画像において上方領域の画像が占める割合は、下方領域の画像が占める割合に比べて低いため、上方領域にある障害物の詳細（例えば、障害物がひさしなのか、看板なのか）までは把握できない場合も考えられる。しかし、このような場合であっても、太陽光を遮る物体の有無や電灯の移り込みの有無に応じて、上方領域の画像には変化が現れるので、運転者者は上方領域における障害物の有無を確実に把握できる。また、上方領域にある障害物の詳細を把握するために、ミラー５０をブラケット５２に対して回動させて、液晶モニタに表示される撮像画像における上方領域の画像が占める割合を増加させることもできる。

また、車両後方監視装置１のカメラ３０の撮像範囲３７のうち車両１０から離れた後部にミラー５０を配置することで、撮像画像には、車両１０の後下部の近傍の画像が含まれる。このため、車両１０の後下部の近傍における障害物の有無を確実に把握することができる。

また、カメラ３０の撮像範囲３７にミラー５０を配置するという簡易な構成によって、車両１０の後下方及び後上方を撮像して撮像画像を表示することができるので、車両１０の後下方を撮像するカメラと後上方を撮像するカメラの２台のカメラを車両１０に取り付ける場合に比べて、コストの増大を抑制することができる。また、撮像画像をディスプレイ装置２０の一つの液晶モニタに表示するための処理において、１台のカメラ３０で撮像された撮像画像を表示するので、上記２台のカメラを設ける場合に比べて、画像の合成や表示位置の調整などによって上記処理が複雑化することを防止することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。

例えば、ミラー５０に代えて、フレネルレンズやプリズムを用いて、車両１０の後上方からの光を屈折させて、カメラ３０に入射するように構成してもよい。

また、撮像画像の内、上方領域４１の画像については、太陽や電灯などの光源が写り込む可能性があるので、カメラ３０の画像処理エンジンは、上方領域４１の画像の輝度を下げるように調整した上で撮像画像を生成してもよい。

また、運転席に着座した運転者の操作によって駆動するモータなどの駆動部をブラケット５２に設けて、駆動部の駆動によってミラー５０のカメラ３０に対する取付け角度を設定可能にしてもよい。

また、本実施形態では、オートマチックトランスミッションを採用した車両１０に本発明の車両後方監視装置１を搭載した態様を説明したが、マニュアルトランスミッションを採用した車両に後方監視装置１を搭載してもよい。この場合、シフトレンジセンサ６０は、Ｒレンジ信号、Ｎレンジ信号、Ｐレンジ信号の他に、１速信号、２速信号などのシフトレバーの選択位置に応じた信号をディスプレイ装置２０に出力する。

また、本実施形態では、カメラ３０がカメラ制御部２１から撮像開始信号を受信すると車両１０の後上方及び後下方を撮像を開始する態様を説明したが、これに代えて、シフトレバーの選択位置によらず、カメラ３０は、車両１０のエンジン始動後に、後上方及び後下方を常時撮像してもよい。すなわち、車両１０のエンジンが始動し、図示しない電源からカメラ３０に電力が供給された後、カメラ３０は撮像を開始し、撮像画像をディスプレイ装置２０に出力する。この場合、ディスプレイ装置２０は、受信した撮像画像を無条件に液晶モニタに表示してもよいし、シフトレンジセンサ６０からのＲレンジ信号の受信を条件に液晶モニタに表示してもよい。

すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明は、車両後方監視装置、特に車両の後方に取り付けたカメラで撮像した撮像画像を車室内のディスプレイ装置に表示する装置に広く適用可能である。

１：車両後方監視装置
１０：車両
２０：ディスプレイ装置
２１：カメラ制御部
２２：液晶モニタ制御部
３０：カメラ
３１：ケース体
３２：レンズ
３３：撮像素子
３５：光軸（第１の光軸）
３６：撮像面
３７：撮像範囲
３８：上方視野
３９：下方視野
４０：光軸（第２の光軸）
４１：上方領域
４２：下方領域
４３：第１の領域
４４：第２の領域
５０：ミラー（入射光変更手段）
６０：シフトレンジセンサ

Claims (2)

1. 車両の後部に下向きに取り付けられ、後斜め下方へ指向する第１の光軸を中心とした撮像範囲から入射する光が結像する撮像面を有し、前記撮像面の結像から後方の撮像画像を生成するカメラと、
   前記撮像範囲の一部に配置され、前記第１の光軸よりも上方へ指向する第２の光軸を中心とした上方領域からの光を前記カメラに入射する入射光変更手段と、
   前記カメラによって生成された前記撮像画像を表示するディスプレイ装置と、を備え、
   前記撮像面は、前記撮像範囲のうち、前記入射光変更手段が配置されている領域以外の下方領域から入射する光が結像する第１の領域と、前記上方領域から入射光変更手段を介して入射する光が結像する第２の領域と、を有する
   ことを特徴とする車両後方監視装置。
2. 請求項１に記載の車両後方監視装置であって、
   前記入射光変更手段は、前記撮像範囲の後部に配置される
   ことを特徴とする車両後方監視装置。

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