JP2007008197A - 車両周辺視認装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の前方側の真正面又は後方側におけ真後ろだけでなく、車両前方側又は後方側における左右の死角領域についても有効な支援画像を提供できる車両周辺視認装置を提供する。
【解決手段】撮像カメラ１の水平画角は１４９度以上に設定されている。撮像画像中に車両の後側バンパー２１が映り込むようになっている。撮像カメラ１のレンズ系に等距離射影系が採用されている。撮像カメラ１の水平方向Ｄｈに対する傾き角δに関する条件と、レンズ系の光軸の撮像素子に対するシフト条件と、撮像カメラ１の垂直画角φｖの条件との組み合わせによって、車両後端から８ｍだけ離れた基準地点に対応する撮像画像上の点の撮像画像の下端からの高さｈｉと撮像画像の縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下に設定されている。撮像画像の樽型歪量についても調節されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載カメラによる車両周辺の撮像画像を車室内に設置した表示装置に表示する車両周辺視認装置に関する。

従来の車両周辺視認装置としては、例えば、広角撮像が可能な撮像カメラを用いて車両の後方（主に駐車スペース）を撮像し、その撮像画像を車室内にて表示するようにしたものがある。

しかし、上述の従来の車両周辺視認装置では、主に車両後方の駐車スペースを撮像して撮像画像を提供するものであるため、例えば、車両後方側における左右の死角領域について有効な撮像画像を提供することができなかった。また、従来の車両周辺視認装置では、車両後方側における車両から少し離れた領域（例えば、８ｍ程度離れた領域）について支援画像を提供しようとしても、画像の歪みが大きい、画像サイズが小さすぎる、カメラの視野範囲外である等の理由により、有効な支援が行えない状況である。

そこで、本発明の解決すべき第１の課題は、車両の前方側の真正面又は後方側におけ真後ろだけでなく、車両前方側又は後方側における左右の死角領域についても有効な支援画像を提供できる車両周辺視認装置を提供することである。

また、第２の課題は、車両前方側又は後方側における直近の領域だけでなく、少し離れた領域についても有効な支援画像を提供できる車両周辺視認装置を提供することである。

また、第３の課題は、撮像画像中の自車から８ｍ離れた地点に相当する部分の部分の樽型歪みが所定レベル以下に抑えられ、樽型歪みよる違和感が小さく視認性の高い撮像画像を提供できる車両周辺視認装置を提供することである。

また、第４の課題は、広い視野範囲について視野範囲中の各部の重要度を考慮して、画像サイズ及び歪みレベル等が調整され、視認性及び有用性の高い撮像画像を提供できる車両周辺視認装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、車両周辺の画像を撮像して車室内にて表示するようにした車両周辺視認装置であって、車両前方側又は後方側の視野範囲からの光線をレンズ系により集光して撮像素子上に結像する撮像カメラと、前記撮像カメラが撮像した画像を車室内にて表示する表示装置とを備え、前記撮像カメラの前記視野範囲の水平画角は１４９度以上に設定され、前記撮像カメラの前記レンズ系の光軸の水平方向に対する斜め下側への傾き角は、光軸と地面との交点と車両前端又は後端との距離が３ｍ以上になるように設定されている。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係る車両周辺視認装置において、前記撮像カメラの前記視野範囲及び車体への取付位置は、車両の前端部又は後端部が前記画像に写り込むように設定されている。

また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に係る車両周辺視認装置において、前記レンズ系には、等距離射影光学系が採用されている。

また、請求項４の発明では、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る車両周辺視認装置において、前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の前記画像の下端からの高さｈｉと前記画像の縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下に設定されている。

また、請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれかの発明に係る車両周辺視認装置において、前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その部分の湾曲度合いに対応する曲率半径ｒと前記画像の横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが、０．９以上になるように設定されている。

また、請求項６の発明では、請求項１ないし５のいずれかの発明に係る車両周辺視認装置において、前記レンズ系の前記光軸が前記撮像素子の受光面の中心位置から下方にシフトされ、その光軸の前記受光面の前記中心位置からの下方へのずれ量Ｄａが、撮像素子の受光面の縦寸法をＳｖとしたとき、０．１１≦Ｄａ／Ｓｖ≦０．１５の関係を満たす範囲に設定されている。

また、請求項７の発明では、請求項１ないし６のいずれかの発明に係る車両周辺視認装置において、前記撮像カメラが車両の左右中心から左側又は右側にずれた位置に設置され、前記レンズ系の前記光軸が、前記撮像素子の前記受光面の中心位置から、前記撮像カメラの前記車両の左右中心からのずれ方向と反対側にシフトされている。

また、請求項８の発明では、車両周辺の画像を撮像して車室内にて表示するようにした車両周辺視認装置であって、車両前方側又は後方側の視野範囲からの光線をレンズ系により集光して撮像素子上に結像する撮像カメラと、前記撮像カメラが撮像した画像を車室内にて表示する表示装置とを備え、前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の前記画像の下端からの高さｈｉと前記画像の縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下に設定されている。

また、請求項９の発明では、車両周辺の画像を撮像して車室内にて表示するようにした車両周辺視認装置であって、車両前方側又は後方側の視野範囲からの光線をレンズ系により集光して撮像素子上に結像する撮像カメラと、前記撮像カメラが撮像した画像を車室内にて表示する表示装置とを備え、前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その部分の湾曲度合いに対応する曲率半径ｒと前記画像の横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが、０．９以上になるように設定されている。

請求項１に記載の発明によれば、撮像カメラの水平画角が１４９度以上に設定されているため、本発明に係る条件に適合するように撮像カメラを構成することにより、車両の前方側の真正面又は後方側における真後ろだけでなく、車両前方側又は後方側における左右の死角領域についても有効な撮像画像を提供できる。

また、撮像カメラのレンズ系の光軸の水平方向に対する斜め下側への傾き角は、光軸と地面との交点と車両前端又は後端との距離が３ｍ以上になるように設定されているため、車両前方側又は後方側における直近の領域だけでなく、少し離れた領域についても有効な撮像画像を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、撮像画像中に車両の前端部又は後端部が映り込むため、撮像画像中の各部分と自車との位置関係を容易に把握することができ、撮像画像の視認性が向上する。

請求項３に記載の発明によれば、撮像カメラのレンズ系に等距離射影系が採用されているため、重要度の高い車両の前方側の真正面又は後方側におけ真後ろの直近の領域については、樽型歪みの少ない大きな画像サイズで撮像画像を提供するとともに、広範囲な視野を要求される視野範囲の左右両縁部についても画像サイズ及び歪みの点で視認性を確保しつつ撮像画像を提供することができ、その結果、広い視野範囲について視野範囲中の各部の重要度を考慮して、画像サイズ及び歪みレベル等が調整され、視認性及び有用性の高い撮像画像を提供できる。

請求項４に記載の発明によれば、車両から少し離れた（例えば、５ｍ程度離れた）位置にある他の車両等の障害物についても撮像画像内に確実に捉えることができるようになっているとともに、車両後方側の直近の画像が小さくなりすぎたり、重要度の低い地平線よりも上の領域の画像の割合が大きくなりすぎるのを防止できるようになっているため、車両後方の直近から少し離れた領域について有効な支援画像を提供できる。例えば、道路脇の駐車スペースから道路に出るときや、駐車場の駐車スペースから通路上に出るときなどに、有効な視線画像を提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、撮像画像中の自車から８ｍ離れた地点に相当する部分の部分の樽型歪みが所定レベル以下に抑えられ、樽型歪みよる違和感が小さく視認性の高い撮像画像を提供できる。例えば、道路脇の駐車スペースから道路に出るときや、駐車場の駐車スペースから通路上に出るときなどに、有効な視線画像を提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、本発明に係るこのレンズ系の光軸の傾き角についての条件と、レンズ系の光軸の撮像素子の中心からのシフト量についての条件との組み合わせによって、画像中の所定部分（レンズ系の光軸に対応する部分）の樽型歪みを抑制しつつ、撮像画像中におけるその所定部分の上下位置を最適な位置に調節することができ、視認性及び有用性の高い撮像画像を提供できる。

請求項７に記載の発明によれば、撮像カメラのレンズ系の光軸が、撮像素子の受光面の中心位置から、撮像カメラの左右中心からのずれ方向と反対側にシフトされているため、車両の左右中心に設置された撮像カメラで撮像した画像に近い撮像画像を提供でき、撮像カメラの車両の左右中心からの設置位置のずれによる画像の違和感を軽減できる。

請求項８に記載の発明によれば、車両前方側又は後方側における直近の領域だけでなく、少し離れた領域についても有効な支援画像を提供できる。

請求項９に記載の発明によれば、撮像画像中の自車から８ｍ離れた地点に相当する部分の部分の樽型歪みが所定レベル以下に抑えられ、樽型歪みよる違和感が小さく視認性の高い撮像画像を提供できる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両周辺視認装置の構成を示す図である。この車両周辺視認装置は、図１に示すように、撮像カメラ１と、制御ユニット３と、表示装置５とを備えて構成されており、撮像カメラ１が撮像した画像を表示装置５にて表示することにより、運転者に対する運転支援を行う。

撮像カメラ１は、図１及び図２に示すように、車両の後端部に、車両後方側の視野範囲Ａを撮像するように設置されている。表示装置５は、車室内における運転席の周囲に設置され、制御ユニット３の制御により撮像カメラ１が撮像した画像を表示する。制御ユニット３は、この車両周辺視認装置の制御を統括するものであり、その機能には、撮像カメラ１が撮像した画像に対する画像処理も含まれている。

撮像カメラ１は、図３に示すように、可能なレンズ系１１（なお、図３ではレンズ系１１を簡略化して記載している）と、ＣＣＤ等の撮像素子１３とを備えて構成されている。レンズ系１１は、等距離射影光学系が採用された広角撮像が可能なものが用いられ、視野範囲Ａからの光線を集光して撮像素子１３上に結像するようになっている。撮像素子１３の受光面１３ａの縦横の比は、例えば縦が３に対して横が４に設定されており、その具体的な縦横のサイズＳｖ，Ｓｈは、例えば２．７ｍｍ，３．６ｍｍに設定されている。ここで、等距離射影光学系とは、像高ｙ、焦点距離ｆ及び半画角θの関係が、ｙ＝ｆ・θの関係をなす光学系である。

このような撮像カメラ１の水平画角φｈは、１４９度以上、２００度以下の範囲内に設定されている。なお、水平画角φｈが決定されると、それに伴って撮像素子１３の受光面１３ａの縦横比に応じて垂直画角φｖが決定される。具体例としては、撮像カメラ１の水平画角φｈは約１８０度に設定され、垂直画角φｖは約１２０度に設定されている。ここで、本実施形態における画角φｈ，φｖとは、レンズ系１１単体の画角を言うのではなく、実際に撮像素子１３の受光面１３ａ上に映り込む視野範囲Ａに対応した画角を指すものとする。

また、撮像カメラ１の上下方向に対する設置角度は次のように設定される。即ち、レンズ系１１の光軸ＡＬの水平方向Ｄｈに対する斜め下側への傾き角δは、図４に示すように、光軸ＡＬと地面Ｇとの交点Ｐｇと車両後端との距離Ｌａが３ｍ以上になるように設定されている。すなわち、撮像カメラ１の車両への取付高さをＨｃ（単位をメートルとする）とすると、傾き角度δは、tanδ≦Ｈｃ／３の関係を満たすように設定される。これによって、車両後方側における直近の領域だけでなく、少し離れた領域についても有効な撮像画像が得られるようになっている。

また、撮像カメラ１では、図３及び図５に示すように、レンズ系１１の光軸ＡＬが撮像素子１３の受光面１３ａの中心位置Ｐａから下方にシフトされ、その光軸ＡＬの中心位置Ｐａからの下方へのずれ量Ｄａが、受光面１３ａの縦寸法をＳｖとしたとき、０．１１≦Ｄａ／Ｓｖ≦０．１５の関係を満たす範囲に設定されている。なお、図５中において符号「Ｐｂ」は光軸ＡＬと受光面１３ａとの交点（光軸位置）を示している。

このようにレンズ系１１の光軸ＡＬを撮像素子１３に対して下方にシフトさせることにより、図６に示すように、撮像素子１３により撮像される撮像画像Ｉ中の中心光軸ＡＬに対応する点Ｐｃが、撮像視野Ａの中心に対応する画像中心Ｐｄから上方に移動され、これによって、光軸ＡＬの傾き角δを大きくすることなく、撮像カメラ１の撮像方向（視野範囲Ａの中心を指す方向）をより大きく下側に向かせることができるようになっている。ここで、本明細書において「撮像画像」というときは、撮像カメラ１で撮像された後、縦横比の変更、画像縁部の切り捨て等がなされていない画像を意味するものとする。よって、撮像画像Ｉの縦横比は、撮像素子１３の受光面１３ａの縦横比と同一であり、撮像画像Ｉ中には受光面１３ａに映り込む視野範囲Ａ内のすべての画像が保持されている。

また、このような撮像カメラ１の視野範囲Ａ及び取付位置は、図２に示すように、視野範囲Ａの下側縁部に車両の後側バンパー２１が映り込むように設定されている。この設定条件は、撮像カメラ１の光軸ＡＬの傾き角δとも関係しており、傾き角δに対する条件としては、このバンパー２１の映り込みに関する条件と、上述の条件（光軸ＡＬと地面Ｇとの交点Ｐｇと車両後端との距離Ｌａが３ｍ以上）とが２重に付与されることとなる。例えば、図７に示す撮像画像Ｉａ中の部分Ｉ１がその後側バンパー２１の画像に対応している。

撮像カメラ１についての上述の条件を満たすようように、撮像カメラ１の構成及び車両への取付条件を設定すると、図７に示すような構成を有する撮像画像Ｉａが得られる。撮像画像Ｉａ中におけるハッチングを付した四隅の部分Ｉ２は、撮像視野Ａの範囲外の部分が黒く映り込んだものであり、部分Ｉ１は上述の如く車両の後側バンパー２１の画像である。また、撮像画像Ｉａ中における四角枠状の画像Ｉ３は、図８に示すように車両後端から所定距離Ｌｂ（例えば、１ｍ）だけ後方側に離れた前後、左右の辺の長さが３ｍ，２ｍの駐車スペースを模した枠領域２３の画像である。また、撮像画像Ｉａ中における左右方向に延びる仮想線Ｉ４は、車両後端から後方側に８ｍだけ離れた地点（基準地点）に左右方向（光軸ＡＬと直交する方向）に仮想的に引かれた直線に対応するものである。

この撮像画像Ｉａの構成については、次のような特徴が含まれている。

第１に、撮像画像Ｉａ内には、車両後方側における水平画角φｈが１４９度以上の視野範囲Ａの画像が含まれている。

第２に、撮像画像Ｉａの下縁部には、車両の後側バンパー２１の画像が映り込んでいる。

第３に、撮像画像Ｉａ中における車両後端から後方側に８ｍだけ離れた基準地点Ｐｒ（図１３参照）に対応する点Ｐｉの撮像画像Ｉａの下端からの高さｈｉと撮像画像Ｉａの縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下になっている。この第３の特徴は、上述の撮像カメラ１の水平方向Ｄｈに対する傾き角δに関する条件と光軸ＡＬのシフト条件と撮像カメラ１の垂直画角φｖの条件との組み合わせによって実現されるものである。

第４に、撮像画像Ｉａ中における車両後端から後方側に８ｍだけ離れた基準地点Ｐｒに対応する点Ｐｉの仮想線Ｉ４の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その点Ｐｉにおける仮想線Ｉ４の曲率半径ｒと撮像画像Ｉａの横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが、０．９以上になっている。この第４の特徴は、撮像カメラ１のレンズ系１１に採用するレンズ系の特性によって主に決定されるものである。

第５に、撮像カメラ１のレンズ系１１に等距離射影系が採用されているため、車両後方側における真後ろの直近の領域については、樽型歪みの少ない大きな画像サイズで撮像されているとともに、視野範囲Ａの左右両縁部についても画像サイズ及び歪みの点で視認性が確保されつつ撮像されている。

次に、このような撮像画像Ｉａの構成が必要とされる根拠（理由）及びその意義について説明する。

まず、上記第１の特徴である視野範囲Ａの水平画角φｈについて１４９度以上の条件が課せられる理由について説明する。

まず、図９に示すような状況について検討する。この図９に示す状況のように、駐車場等において自車Ａ１駐車スペースの隣の駐車スペースに駐車している車両Ａ２の後方位置Ｐ１（例えば、自車Ａ１から後方側に０．５ｍ、自車Ａ１の左右中心から左方向に１．９５ｍの位置）に立っている人を視野範囲Ａ内に捉えようとした場合、水平画角φｈは１５１度以上必要となる。また、この場合において、撮像画像Ｉａを表示装置５に表示する場合に生じるオーバースキャンの影響を考慮すると、より好ましくは水平画角φｈは１５８度以上である必要がある（第１の条件）。

次に、図１０に示すように、駐車場内の通路を走行する車両Ａ３についての対応について考える。調査の結果、通路を走行する車両Ａ３と駐車中の車両Ａ４の列との間隔が１ｍである場合、車両Ａ３の速度は平均（１０台平均）で１３ｋｍ／ｈであることが分かった。また、速度１３ｋｍ／ｈで走行中の車両Ａ３がブレーキをかけてから停止するまでに走行する距離（停止距離）はおよそ４．２ｍであることが分かっている。そして、図１１に示すように、自車Ａ１が駐車中の車両Ａ４の列中にある場合において、撮像カメラ１の撮像画像Ｉａにより走行中の車両Ａ３についての有効な情報を適用しようとすると、自車Ａ１の後方位置から左右方向に少なくとも停車距離（４．２ｍ）以上離れた位置で車両Ａ３を視野範囲Ａ内に捕捉する必要があることが分かった。また、その際、車両Ａ３のフロントノーズ部の横幅の少なくとも３／４の部分が視野範囲Ａ内に含まれているのが望ましいことが分かった。そして、この条件を満たすためには、視野範囲Ａの水平画角φｈは１４２度以上、オーバースキャンを考慮すると１４９度以上必要であることが分かった（第２の条件）。

そして、さらに調査検討を行った結果、図１１に示すような状況では、より高い安全性を考慮した場合、図１２に示すように、接近車両Ａ３が自車Ａ１の後方の手前６ｍの地点にあるときに視野範囲Ａ内に捕捉するのが望ましいことが分かった。また、接近車両Ａ３のフロントノーズのうち車幅の半分程度が視野範囲Ａ内に捕捉できれば、接近車両Ａ１に対する最低限の視認性は確保できることが分かった。さらに、必ずしも自車Ａ１が駐車スペース内に真っ直ぐに駐車できているとは限らないため、自車Ａ１の駐車位置の傾き度合いも考慮する必要があることも分かった。この点についての調査検討の結果、例えば駐車スペースの横幅が２ｍである場合、自車Ａ１の傾き角は最大で１０度程度となることがことが分かった。このため、自車Ａ１が駐車スペース内で接近車両Ａ３と反対側に１０度傾いているとき、自車Ａ１の後方の手前６ｍの地点で接近車両Ａ１のフロントノーズ部の横幅の半分程度を視野範囲Ａ内に捕捉しようとすると、視野範囲Ａの水平画角φｈは１６８度以上、オーバースキャンを考慮すると１７６度以上であるのが望ましいことが分かった（第３の条件）。

この結果、撮像カメラ１の視野範囲Ａの水平画角φｈの望ましい数値範囲については、上記第１ないし第３の条件の条件との関係で３段階で定めることができることが分かる。すなわち、オーバースキャンの影響を考慮した第２の条件のみを満たすように設定する場合、水平画角φｈは１４９度以上に設定すればよい。また、オーバースキャンの影響を考慮した第１及び第２の条件を満たすように設定する場合、水平画角φｈは１５８度以上に設定すればよい。また、オーバースキャンの影響を考慮した第１ないし第３のすべての条件を満たすように設定する場合、水平画角φｈは１７６度以上に設定すればよい。

次に、上記第２の特徴である後側バンパー２１の映り込みについて説明する。この後側バンパー２１の映り込みによって、表示された撮像画像Ｉａを見た運転者が、自車と撮像画像Ｉａ中の画像部分との実際の位置関係を把握しやすくなるという意義がある。

次に、上記第３の特徴について説明する。この第３の特徴とは、上述の如く、車両後端から８ｍだけ離れた基準地点Ｐｒに対応する撮像画像Ｉａ上の点Ｐｉの撮像画像Ｉａの下端からの高さｈｉと撮像画像Ｉａの縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下になっていることである。この特徴について説明するために、図１３に示すような状況を考える。駐車場内等において撮像画像Ｉａによる車両後方側の運転支援を行う場合、車両後方側にある障害物（特に、他の車両Ａ１１等）の存在を如何に運転者に認知させるかが重要な問題となる。この点について、車両後方側において自車Ａ１からどのくらいの距離の範囲内にある他の車両Ａ１１が撮像カメラ１の視野範囲Ａ（撮像画像Ｉａ）内に含まれているのが望ましいかという観点から調査した結果、車両から５ｍ離れた車両Ａ１１が視野範囲Ａ内に完全に捉えられているのが望ましいことが分かった。ここで、図１４は、撮像カメラ１の垂直画角φｖが約１２０度で、上記比ｈｉ／Ｈｉが０．９であるときの図１３の状況に対応した撮像画像Ｉａを示しており、車両Ａ１１の画像Ｉ１１が撮像画像Ｉａの上端の際部分に映り込んでいる。このため、上記比ｈｉ／Ｈｉが０．９を上回ると、車両Ａ１１の画像Ｉ１１が欠けたり、撮像画像Ｉａ外に外れてしまう。よって、これより、上記比ｈｉ／Ｈｉは０．９以下であることが必要となる。

また、図１５は、撮像カメラ１の垂直画角φｖが約１２０度で、上記比ｈｉ／Ｈｉが０．５であるときの図１３の状況に対応した撮像画像Ｉａを示している。この図１５の撮像画像Ｉａは上記比ｈｉ／Ｈｉが許容下限値（０．５）いっぱいとなっており、上記比ｈｉ／Ｈｉがこの下限値を下回ると、車両駐車時等に車両をバックさせるときに最も重要度の高い車両後方側における直近領域（例えば、枠領域２３）の画像が小さくなりすぎたり、撮像画像Ｉａ中に占める地平線よりも上の領域（空等）に対応する部分の割合が多くなりすぎる等の問題が生じる。よって、これより、上記比ｈｉ／Ｈｉは０．５以上であることが必要となる。

このように、上記比ｈｉ／Ｈｉが０．５以上、０．９以下に設定されることにより、車両後方の直近から少し離れた領域について有効な支援画像を提供できるようになっている。

次に、上記第４の特徴について説明する。この第４の特徴とは、上述の如く、撮像画像Ｉａ中における車両後端から後方側に８ｍだけ離れた基準地点Ｐｒに対応する点Ｐｉの仮想線Ｉ４の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その点Ｐｉにおける仮想線Ｉ４の曲率半径ｒと撮像画像Ｉａの横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが０．９以上になっていることである。この特徴の必要性について説明するため、図１６に示すように、車両に搭載された撮像カメラの視点から、建物２５を含む車両後方側を条件を変えて撮像し、仮想線Ｉ４の樽型歪みによる湾曲度合いの許容限度について調査した。具体的には、撮像画像Ｉａ中に含まれる建物２５の前面側の壁面が地面から立ち上がる直線状の部分２５ａに対応する線状の画像の湾曲度合いを基準として、点Ｐｉにおける許容される樽型歪みの限界値について、サンプル画像を用いてアンケート調査した。なお、建物２５と自車Ａ１との間の距離は８ｍに設定されている。

その調査の結果、撮像画像Ｉａの視認性確保のためには、上記比ｒ／Ｖｉが０．９以上である必要があることが分かった。ここで、図１７ないし図１８の各撮像画像Ｉａは、その撮像画像Ｉａの縦寸法を３０．０（ｍｍ）とすると、上記点Ｐｉにおける仮想線Ｉ４の曲率半径ｒが８０．０（ｍｍ），３６．０（ｍｍ），２１．４（ｍｍ）、上記ｒ／Ｖｉが２．０，０．９，０．５となっている。すなわち、図１７の撮像画像Ｉａは点Ｐｉでの歪みが小さく非常に良好な状態な画像であり、図１８の撮像画像Ｉａは点Ｐｉでの歪みが許容限度いっぱいになっている画像であり、図１９の撮像画像Ｉａは点Ｐｉでの歪が許容限度を超えてしまっている画像である。

ここで、上述のように、自車Ａ１の後方８ｍの地点Ｐｒの画像を基準にして、撮像画像Ｉａ中における遠近の画像配分割合（第３の特徴）、及び歪み特性（第４の特徴）についての条件設定を行う理由について説明する。例えば、図２０に示すように、道路５１脇の駐車スペースからバック走行で道路５１に出るときのことを考える。日本の一般的な２車線の道路５１では、両端の歩道の幅が約０．５〜１ｍで、片側の走行車線の幅が約３ｍであるので、道路５１全体では約８ｍの幅になる。このため、図２０の状況において、撮像カメラ１で自車Ａ１の後方側の領域を撮像する場合、道路５１の左右方向に直線状に延びる向こう側の縁部５１ａがどのように撮像されるかが重要なポイントとなる。すなわち、少なくとも道路５１の縁部５１ａよりも手前側に位置している他の車両等の障害物については、撮像画像Ｉａ中に確実に捕捉される必要がある。すると、そのためには、車両後方の８ｍの地点Ｐｒに対応する撮像画像Ｉａ中の点Ｐｉの高さ位置に基づいて、撮像画像Ｉａ中の遠近画像のバランス等を決定すればよいことが分かる。また、道路５１の左右に直線状に延びる縁部５１ａの画像の樽型歪みが大きいと、視認性が低下するため、この点からも、車両後方の８ｍの地点Ｐｒに対応する撮像画像Ｉａ中の点Ｐｉの歪度合いを基準に、樽型歪みについての条件を決めれば、図２０に示す状況等にも良好な支援画像が得られることが分かる。

また、例えば、図２１に示すように、スーパーマーケット等の駐車場の駐車スペース５３からバック走行で通路５５上に出るときのことを考える。例えば、アメリカのスーパマーケット等の一般的な駐車場では、駐車スペース５３の奥行きは約６ｍ、通路５５の幅は約７．４ｍであるので、一般的な車両Ａ１が駐車スペース５３に駐車しているときの車両Ａ１の後端から通路５５の向こう側の端までの距離は約８．４ｍ程度になる。そして、このような状況では、自車Ａ１から通路５５の少なくとも向こう側の端までの領域に位置している他の車両等の障害物を撮像画像Ｉａ中に確実に捕捉する必要がある。よって、このような状況に対応するためにも、車両後方の８ｍの地点Ｐｒに対応する撮像画像Ｉａ中の点Ｐｉの高さ位置及び歪度合いを基準に、撮像画像Ｉａ中の遠近画像のバランスや、樽型歪みについての条件を決めれるのが望ましいことが分かる。

次に、上記第５の特徴について説明する。この第５の特徴とは、上述の如く、撮像カメラ１のレンズ系１１に等距離射影系が採用されているため、車両後方側における真後ろの直近の領域については、樽型歪みの少ない大きな画像サイズで撮像されているとともに、視野範囲Ａの左右両縁部についても画像サイズ及び歪みの点で視認性が確保されつつ撮像されているというものである。この第５の特徴について分かりやすく説明するために、レンズ系１１に等距離射影系を採用した場合と、他の射影方式を採用した場合とについて、具体的に撮像画像Ｉａを比較して説明を行うこととする。

図２２、図２３及び図２４は、レンズ系１１に等距離射影系を採用した場合における車両後方の約２０ｍ先、約１ｍ先及び約８ｍ先を撮像して得られた撮像画像を示している。図２５、図２６及び図２７は、レンズ系１１に正射影系（ｆ・ｓｉｎθ）を採用した場合における車両後方の約２０ｍ先、約１ｍ先及び約８ｍ先を撮像して得られた撮像画像を示している。図２８、図２９及び図３０は、レンズ系１１に立体射影系（２ｆ・ｔａｎ（θ／２））を採用した場合における車両後方の約２０ｍ先、約１ｍ先及び約８ｍ先を撮像して得られた撮像画像を示している。なお、これらの画像の撮像において、カメラ設置位置、画角等の条件はほぼ等しく設定されている。

まず、図２５ないし図２７の正射影系で撮像された画像について検討する。この射影系を採用した場合には、図２５ないし図２７に示すように、バックで駐車を行う場合等に特に重要度が高い車両後方の直近の領域（例えば、枠領域２３）の画像は大きいサイズで撮像画像中に映り込んで、この点については良好な結果が得られている。具体的には、図８の枠領域２３を撮像した場合の撮像画像中における枠領域２３に対応する画像の占める割合は、約２２％となっている。しかし、この射影系では、視野範囲Ａの左右の縁部の画像が小さく、この部分の視認性の低下が著しい。例えば、図２７の撮像画像の左縁部には、図２４及び図３０の撮像画像と同様に左側から接近してくる車両の画像が映り込んでいるのであるが、その車両の画像が判別不可能なほど視認性が悪くなっている。また、視野範囲Ａの外縁部（特に、左右縁部）における画像の樽型歪みが大きく、この点によっても視認性が大きく低下している。

次に、図２８ないし図３０の立体射影系で撮像した画像について検討する。この射影系を採用した場合には、図２８ないし図３０に示すように、視野範囲Ａの外縁部（特に、左右縁部）を比較的大きなサイズで、しかも歪みも小さく撮像することができていて、この点は良好な結果が得られているいる。しかし、重要度が高い車両後方の直近の領域（例えば、枠領域２３）の画像サイズが小さくなりすぎていて、視認性が低下しており、この点が問題である。具体的には、図８の枠領域２３を撮像した場合の撮像画像中における枠領域２３に対応する画像の占める割合は、約１４％となっている。

次に、本実施形態の構成である等距離射影系で撮像した図２２ないし図２４の画像について検討する。等距離射影系を採用した場合には、図２２ないし図２４に示すように、重要度が高い車両後方の直近の領域（例えば、枠領域２３）の大きな画像サイズで撮像しつつ、視野範囲Ａ中の外縁部（特に、左右縁部）の画像についても画像サイズが小さくなりすぎないように、かつ歪みが大きくなりすぎないように撮像できていることが分かる。すなわち、広い視野範囲Ａについて視野範囲Ａ中の各部の重要度を考慮して、画像サイズ及び歪みレベル等が調整され、視認性及び有用性の高い撮像画像が得られていることが分かる。なお、この射影系を採用したときの図８の枠領域２３を撮像した場合の撮像画像中における枠領域２３に対応する画像の占める割合は、約１７％となっている。

以上のように、本実施形態によれば、撮像カメラ１の水平画角φｈが少なくとも１４９度以上に設定されているため、車両後方側における真後ろだけでなく、車両前方側又は後方側における左右の死角領域についても有効な撮像画像を提供できる。

また、撮像画像Ｉａ中に車両の後側バンパー２１が映り込むため、撮像画像Ｉａ中の各部分と自車との位置関係を容易に把握することができ、撮像画像Ｉａの視認性が向上する。

また、撮像カメラ１のレンズ系１１に等距離射影系が採用されているため、重要度の高い車両後方側におけ真後ろの直近の領域については、樽型歪みの少ない大きな画像サイズで撮像画像を提供するとともに、広範囲な視野を要求される視野範囲Ａの左右両縁部についても画像サイズ及び歪みの点で視認性を確保しつつ撮像画像Ｉａを提供することができ、その結果、広い視野範囲Ａについて視野範囲Ａ中の各部の重要度を考慮して、画像サイズ及び歪みレベル等が調整され、視認性及び有用性の高い撮像画像を提供できる。

また、上述の撮像カメラ１の水平方向Ｄｈに対する傾き角δに関する条件と光軸ＡＬのシフト条件と撮像カメラ１の垂直画角φｖの条件との組み合わせによって、車両後端から８ｍだけ離れた基準地点Ｐｒに対応する撮像画像Ｉａ上の点Ｐｉの撮像画像Ｉａの下端からの高さｈｉと撮像画像Ｉａの縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下に設定されているため、車両から少し離れた（例えば、５ｍ程度離れた）位置にある他の車両等の障害物についても撮像画像Ｉａ内に確実に捉えることができるようになっているとともに、車両後方側の直近の画像が小さくなりすぎたり、重要度の低い地平線よりも上の領域の画像の割合が大きくなりすぎるのを防止できるようになっている。その結果、車両後方の直近から少し離れた領域について有効な支援画像を提供できるようになっている。

また、撮像画像Ｉａ中における車両後端から後方側に８ｍだけ離れた基準地点Ｐｒに対応する点Ｐｉの仮想線Ｉ４の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その点Ｐｉにおける仮想線Ｉ４の曲率半径ｒと撮像画像Ｉａの横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが０．９以上に設定されているため、撮像画像Ｉａ中の自車から８ｍ離れた地点に相当する部分の部分の樽型歪みが所定レベル以下に抑えられ、樽型歪みよる違和感が小さく視認性の高い撮像画像を提供できる。

また、車両後方側の８ｍの地点Ｐｒの撮像画像Ｉａ上の点Ｐｉを基準に遠近の画像配分や樽型歪みの度合いついて条件設定を行っているため、例えば、道路脇の駐車スペースからバック走行で道路に出るときや、駐車場の駐車スペースからバック走行で通路上に出るときなどに、有効な視線画像を提供できる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る車両周辺視認装置について説明する前に、第２実施形態に係る技術の技術背景について説明する。

車両後端に設置した設置した撮像カメラ１により車両後方側を撮像する際、理想的には図３１に示すように撮像カメラ１を車両の左右中心を示す中心線Ａｃに対して左右に傾けることなく車両の中心線Ａｃに設置するのが望ましいことが分かっている。このような態様で撮像カメラ１を設置することにより、撮像画像が左右非対称になったり、視野範囲Ａ中における駐車枠等の前後左右に延びる線がが撮像画像中で不自然に傾いたり、歪だりするのが防止され、運転者が肉眼で視野範囲Ａを視認したときの見え方と撮像画像Ｉａとを比較したときの違和感が軽減されるようになっている。ここで、図３２は、図３１で示す態様で設置された車載カメラ１の撮像画像Ｉａを示している。図３２の撮像画像Ｉａ中の枠線画像Ｉ２１は、図３１中の地面に描かれた枠線３１の画像であり、撮像画像Ｉａ中のポール状の画像Ｉ２１は、図３１中の地面の基準となる位置３３におかれたポールの画像である。

しかしながら、車両によっては、車両後端の中央部にはドアハンドルやゲートハンドルなどが設けられている。このような場合には、図３３に示すように、撮像カメラ１は車両後端の中央部からずれた位置に設置されることとなる。この図３３に示す態様では、車両の中心線Ａｃの延長線上の基準位置３３が視野範囲Ａの中心に位置するように、撮像カメラ１が中心線Ａｃに対して左右に傾けられている。

図３４は図３３で示す態様で設置された車載カメラ１の撮像画像Ｉａを示している。図３４の撮像画像Ｉａを見ると、画像の不自然な傾きや歪みが生じており、視認性が悪くなっていることが分かる。

そこで、本願出願人は、撮像カメラ１を車両の中心線Ａｃから外れた位置に設置した場合に生じる種々の問題を改善するための技術を発明した。以下、本発明の第２実施形態について説明する。

図３５は、本発明の第２実施形態に係る車両周辺視認装置のカメラ設置形態を示す図である。本実施形態では、図３５に示すように、撮像カメラ１が車両後端部における車両の中心線Ａｃから左側（車両の前進方向を向いて左側）にずれた位置に設置されている。撮像カメラ１の具体的な設置形態としては、例えば図３６に示すように、後側の凹状のナンバープレート設置部３５に設置される場合がある。このような場合、ナンバープレート設置部３５の上側中央部には、図３７に示すようにゲートハンドル３７が設けられるため、これを避けて、撮像カメラ１はナンバープレート設置部３５の左上隅部３７に設置される場合がある。また、ナンバープレート設置部３５は凹状に窪んでいるため、撮像カメラ１がその左側の壁部３５ａに近接することにより、壁部３５ａにより撮像カメラ１の視野が遮られる場合があり、これに対する対策も必要となる。

このような車載カメラ１の設置形態に対応して、本実施形態では、上述の第１実施形態に係る車載カメラ１の設置形態及び構成に対する条件に加えて、次のような点で工夫を行っている。

すなわち、図３８及ぶ図３９に示すように、レンズ系１１の光軸ＡＬが撮像素子１３の受光面１３ａの中心位置Ｐａから撮像カメラ１の設置位置の中心線Ａｃからのずれ方向と逆向きの水平方向（この場合は、車両の前進方向に向かって右方向）にシフトされている。この光軸ＡＬの中心位置Ｐａからの水平方向へのずれ量Ｄｂは、例えば、車両の中心線Ａｃの延長線上における車両後方側の基準位置（撮像画像Ｉａの中心位置になるべき視野範囲Ａ中の中心位置）３３の画像Ｉ２２が受光素子１３の受光面１３ａの中心位置Ｐａに結像されるように設定される。なお、本実施形態では、レンズ系１１の光軸ＡＬは、車両の中心線Ａｃに対して左右方向に傾かないように設定されていることを想定しているが、撮像画像Ｉａに深刻な影響が出ない範囲であれば、光軸ＡＬが中心線Ａｃに対して左右方向にいくらか傾いていてもよい。

このようにレンズ系１１の光軸ＡＬを撮像素子１３に対して水平方向にシフトさせることにより、レンズ系１１の光軸ＡＬを車両の中心線Ａｃに対して左右に傾けることなく、図４０に示すように視野範囲Ａ中の基準位置３３の画像Ｉ２２を撮像画像Ｉａの中心位置に位置させてほぼ左右対称な撮像画像Ｉａが得られるようになっている。また、レンズ系１１の光軸ＡＬが車両の中心線Ａｃに対して左右に傾いてないため、枠画像Ｉ２１の不自然な傾きや歪みも生じていない。なお、このような水平方向への光軸シフトを行わない場合には、図４１に示すように基準位置３３の画像Ｉ２２が撮像画像Ｉａの中心位置から左右にずれるようになっている。

また、上記のように光軸ＡＬを水平方向にシフトさせることにより、図３８に示すように、ナンバープレート設置部３５の左側の壁部３５ａにより視野範囲Ａが遮られるのを防止できるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、上述の第１実施形態により得られる効果に加えて、撮像カメラ１が車両の左右中心からずれた位置に設置されていても、車両の左右中心に設置された撮像カメラで撮像した画像に近い撮像画像Ｉａを提供でき、撮像カメラ１の車両の左右中心からの設置位置のずれによる画像の違和感を軽減できるという効果、及び、ナンバープレート設置部３５の左側の壁部３５ａにより視野範囲Ａが遮られるのを防止できるという効果が得られる。

＜変形例＞
上述の各実施形態では、車載カメラ１により車両後方側の支援画像を提供するようにしたが、車載カメラ１により車両前方側等を撮像して、支援画像として用いるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る車両周辺視認装置の構成を示す図である。 撮像カメラの垂直方向に対する設定条件を説明するための図である。 撮像カメラの構成について模式的に示す図である。 撮像カメラの取付状態についての説明図である。 撮像素子の受光面の正面図である。 撮像画像の図である。 撮像画像の図である。 車両と基準枠との位置関係を示す図である。 撮像カメラの水平画角条件についての説明図である。 撮像カメラの水平画角条件についての説明図である。 撮像カメラの水平画角条件についての説明図である。 撮像カメラの水平画角条件についての説明図である。 車両後端側の基準地点に対応する点の撮像画像上における高さ位置に関する条件についての説明図である。 図１３の状況で撮像された画像例を示す図である。 図１３の状況で撮像された画像例を示す図である。 撮像画像上の基準位置の樽型歪みの許容限度についての説明図である。 図１６の状況で撮像された画像例を示す図である。 図１６の状況で撮像された画像例を示す図である。 図１６の状況で撮像された画像例を示す図である。 車両がバック走行で道路上に出るときの状況を示す図である。 車両が駐車場の駐車スペースからバック走行で通路上に出るときの状況を示す図である。 等距離射影光学系による撮像画像を示す図である。 等距離射影光学系による撮像画像を示す図である。 等距離射影光学系による撮像画像を示す図である。 正射影光学系による撮像画像を示す図である。 正射影光学系による撮像画像を示す図である。 正射影光学系による撮像画像を示す図である。 立体射影光学系による撮像画像を示す図である。 立体射影光学系による撮像画像を示す図である。 立体射影光学系による撮像画像を示す図である。 本発明の第２実施形態の背景技術についての説明図である。 本発明の第２実施形態の背景技術についての説明図である。 本発明の第２実施形態の背景技術についての説明図である。 本発明の第２実施形態の背景技術についての説明図である。 本発明の第２実施形態に係る車両周辺視認装置のカメラ設置形態を示す図である。 車両のカメラ設置部の正面図である。 図３６に示す要部を下側から覗き込んだときの図である。 図３５の撮像カメラの構成について模式的に示す図である。 撮像素子の受光面の正面図である。 図３６の撮像カメラの撮像画像を示す図である。 比較例として水平シフトが行われる前の撮像画像を示す図である。

符号の説明

１ 撮像カメラ
１１ レンズ系
１３ 受光素子
１３ａ 受光面
２１ バンパー
２３ 枠領域
３１ 枠線
３３ 基準位置
Ａ 視野範囲
Ａｃ 車両の中心線
ＡＬ 光軸
Ｄａ 上下方向の光軸シフト量
Ｄｂ 水平方向の光軸シフト量
Ｄｈ 水平方向
Ｈｃ 車載カメラの取付高さ
Ｈｉ 撮像画像の縦寸法
ｈｉ 点Ｐｉの高さ
Ｉ，Ｉａ 撮像画像
Ｉ１ バンパー画像
Ｉ３ 枠画像
Ｉ４ 仮想線
Ｌａ 車両前端から点Ｐｇまでの距離
Ｐａ 受光面の中心位置
Ｐｂ 受光面上の光軸位置
Ｐｇ 光軸と地面との交点
Ｐｉ 基準点Ｐｒに対応する点
Ｐｒ 基準位置
ｒ 曲率半径
Ｓｈ 受光面の横寸法
Ｓｖ 受光面の縦寸法
Ｖｉ 撮像画像の横寸法
δ 傾き角
φｈ 水平画角
φｖ 垂直画角

Claims (9)

1. 車両周辺の画像を撮像して車室内にて表示するようにした車両周辺視認装置であって、
   車両前方側又は後方側の視野範囲からの光線をレンズ系により集光して撮像素子上に結像する撮像カメラと、
   前記撮像カメラが撮像した画像を車室内にて表示する表示装置と、
   を備え、
   前記撮像カメラの前記視野範囲の水平画角は１４９度以上に設定され、
   前記撮像カメラの前記レンズ系の光軸の水平方向に対する斜め下側への傾き角は、光軸と地面との交点と車両前端又は後端との距離が３ｍ以上になるように設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
2. 請求項１に記載の車両周辺視認装置において、
   前記撮像カメラの前記視野範囲及び車体への取付位置は、車両の前端部又は後端部が前記画像に写り込むように設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両周辺視認装置において、
   前記レンズ系には、等距離射影光学系が採用されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の車両周辺視認装置において、
   前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の前記画像の下端からの高さｈｉと前記画像の縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下に設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の車両周辺視認装置において、
   前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その部分の湾曲度合いに対応する曲率半径ｒと前記画像の横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが、０．９以上になるように設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の車両周辺視認装置において、
   前記レンズ系の前記光軸が前記撮像素子の受光面の中心位置から下方にシフトされ、その光軸の前記受光面の前記中心位置からの下方へのずれ量Ｄａが、撮像素子の受光面の縦寸法をＳｖとしたとき、０．１１≦Ｄａ／Ｓｖ≦０．１５の関係を満たす範囲に設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の車両周辺視認装置において、
   前記撮像カメラが車両の左右中心から左側又は右側にずれた位置に設置され、
   前記レンズ系の前記光軸が、前記撮像素子の前記受光面の中心位置から、前記撮像カメラの前記車両の左右中心からのずれ方向と反対側にシフトされていることを特徴とする車両周辺視認装置。
8. 車両周辺の画像を撮像して車室内にて表示するようにした車両周辺視認装置であって、
   車両前方側又は後方側の視野範囲からの光線をレンズ系により集光して撮像素子上に結像する撮像カメラと、
   前記撮像カメラが撮像した画像を車室内にて表示する表示装置と、
   を備え、
   前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の前記画像の下端からの高さｈｉと前記画像の縦寸法Ｈｉとの比ｈｉ／Ｈｉが、０．５以上、０．９以下に設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。
9. 車両周辺の画像を撮像して車室内にて表示するようにした車両周辺視認装置であって、
   車両前方側又は後方側の視野範囲からの光線をレンズ系により集光して撮像素子上に結像する撮像カメラと、
   前記撮像カメラが撮像した画像を車室内にて表示する表示装置と、
   を備え、
   前記画像中における車両から前方側又は後方側に８ｍだけ離れた地点に対応する部分の樽型歪みよる湾曲度合いについて、その部分の湾曲度合いに対応する曲率半径ｒと前記画像の横寸法Ｖｉとの比ｒ／Ｖｉが、０．９以上になるように設定されていることを特徴とする車両周辺視認装置。