JP4718347B2 - 車両運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラを用いて車両周辺を撮影して画面に表示することにより車両の運転を支援する車両運転支援装置に関する。

従来から、ドアミラーにカメラを設置しておいて、ドアミラーを格納した状態で車両後方を撮影して車室内に設置されたモニタに表示する自動車用後方視認装置が知られている（特許文献１参照。）。この自動車用後方視認装置を用いることにより、例えば８０ｋｍ／ｈ以上の高速走行時に、ドアミラーを格納して車両後方の撮影画像をモニタに表示することにより、運転者の視線の移動量を少なくすることができる。
実開平６−９５３号公報（第６−１０頁、図１−７）

ところで、上述した特許文献１に開示された装置は、車両後方を撮影するためだけに備わっており、使用頻度が少なく、構成に無駄が多いという問題があった。この装置は、例えば８０ｋｍ／ｈ以上の高速走行時に使用され、それ以下の低速走行時には使用されない。したがって、高速走行を頻繁に行う場合にはこの装置を有効利用することができるが、ほとんど高速走行をしない運転者（利用者）にとってはほとんど利用されず、装置の構成が無駄になってしまう。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、車両後方を撮影して車室内の画面に表示することができ、装置の使用頻度を高めて装置の有効利用を図ることができる車両運転支援装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両運転支援装置は、車両の側面に取り付けられたカメラと、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、走行状態検出手段によって検出された走行状態に応じて、カメラの向きを、車両周辺の路面を撮影する第１の向きと車両後方を撮影する第２の向きのいずれかに設定するカメラ駆動手段と、運転者が車両前方を向いた状態で見ることができる車室内の位置に設置されており、カメラによって撮影された画像を表示する表示手段とを備え、走行状態検出手段は、車両の走行状態として、前進走行中の車両の走行速度が所定速度以下か否かを検出し、走行速度が所定速度以下のときにはカメラ駆動手段によってカメラが第１の向きに設定され、所定速度よりも速くなったときにカメラ駆動手段によってカメラが第２の向きに設定され、所定速度を境として、車両側方の路面の撮影と車両後方の撮影と切り替えて行っている。車両の側面に設置された路面撮影用のカメラの向きを変更して車両後方を撮影しているため、同じカメラを車両の走行状態に応じて異なる用途に使い分けることが可能になり、車両後方を撮影して車室内の画面に表示することができるとともに、装置の使用頻度を高めて装置の有効利用を図ることができる。
また、所定速度を境として車両側方の路面と車両後方の撮影を切り替えて表示を行うことにより、カメラで撮影した内容を常に表示することになるため、装置の使用頻度を高めて装置の有効利用を図ることができる。

また、上述したカメラは、ドアミラーに設置されており、カメラ駆動手段は、ドアミラーを開閉駆動するドアミラー駆動手段であることが望ましい。これにより、ドアミラーの開閉機構を利用してカメラの向きを変えることができ、特別な駆動手段を追加する必要がなくなるため、装置の簡略化が可能になる。

また、上述したカメラ駆動手段は、車両周辺の路面を撮影するときにカメラの光学系の光軸の向きを水平よりも下向きの第１の角度に設定し、車両後方を撮影するときにカメラの光学系の光軸の向きを第１の角度よりも水平に近い第２の角度に設定することが望ましい。具体的には、上述した第２の角度は、路面と平行な水平の向きであることが望ましい。これにより、路面を撮影するために用いられるカメラで車両後方を撮影する際に車両後方を広範囲に撮影することが可能となる。

また、上述したカメラによって撮影された第１の画像に基づいて路面投影を行って路面に投影された第２の画像を生成する路面投影手段をさらに備えることが望ましい。これにより、車両周辺の路面を上空から見た画像を表示するために用いられる車両運転支援装置で車両後方を撮影することが可能になる。

また、上述したカメラの向きが第１の向きに設定されているときに第２の画像を表示装置に表示し、カメラの向きが第２の向きに設定されているときに第１の画像を表示装置に表示する表示切替手段をさらに備えることが望ましい。これにより、路面投影の前後の画像をカメラの向きに応じて選択的に用いて表示を行うことができ、用途に応じて適した画像を得ることができる。

また、上述したカメラには広角レンズが備わっており、カメラによる撮影は広角レンズを通して行われることが望ましい。これにより、車両後方の撮影範囲を広げることができ、ドアミラーを用いて後方確認する場合よりも広い範囲に存在する他の車両等を表示画像で確認することが可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両運転支援装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車両運転支援装置の全体構成を示す図である。図１に示す車両運転支援装置１００は、カメラ１０ａ〜１０ｄ、撮影画像格納部１２ａ〜１２ｄ、トップビュー画像変換部２０、トップビュー画像格納部２２、表示切替判定部３０、画像合成部４０、表示処理部４２、表示装置４４、車速検出部５０、ドアミラー６０、ドアミラー開閉駆動部６２を含んで構成されている。

カメラ１０ａ〜１０ｄは、自車両の周囲を広角レンズとしての魚眼レンズを通して撮影する。図２は、４台のカメラ１０ａ〜１０ｄの設置位置を示す図である。自車両である車両２００の右側のドアミラー６０にカメラ１０ａが設置されている。また、左側のドアミラー６０にカメラ１０ｂが設置されている。後部のトランクドアにカメラ１０ｃが設置されている。前部のバンパー近傍にカメラ１０ｄが設置されている。これらのカメラ１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、１８０度の視野角を有する魚眼レンズを通して車両２００の周辺を撮影する。したがって、隣接した２台のカメラ（例えばカメラ１０ａとカメラ１０ｄ）の撮影範囲の一部が重複しており、本実施形態ではこの重複領域における画像合成時の境界位置が可変に設定される。これらのカメラ１０ａ〜１０ｄによって、車両２００に対して地面を含む水平方向のサイドビュー画像（第１の画像）が得られる。カメラ１０ａ〜１０ｄのそれぞれから出力されるサイドビュー画像データは、撮影画像格納部１２ａ〜１２ｄのそれぞれに格納される。

トップビュー画像変換部２０は、撮影画像格納部１２ａ〜１２ｄのそれぞれに格納されたサイドビュー画像に基づいて、視点位置を車両上空に設定して路面投影処理を行ってトップビュー画像（第２の画像）を生成する。トップビュー画像変換部２０によって生成されたカメラ１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対応するトップビュー画像は、トップビュー画像格納部２２に格納される。

ところで、本実施形態の車両運転支援装置１００では、車両の走行状態に応じて、車両周辺の路面を撮影して路面投影した画像を表示する動作と、車両後方を撮影して得られた画像を表示する動作とを切り替えている。

表示切替判定部３０は、車両の走行状態に応じて、車両周辺の路面表示と車両後方の表示とを切り替えるタイミングを判定する。具体的には、車速検出部５０によって車両の走行速度が検出され、この検出結果に基づいて表示切替判定部３０による切替タイミングの判定が行われる。例えば、所定速度として２０ｋｍ／ｈが設定されており、表示切替判定部３０は、車速がこの所定速度以下のときには路面投影された画像の表示を指示する路面投影表示指示を画像合成部４０に送り、車速がこの所定速度よりも速いときには車両後方の撮影画像の表示を指示する後方表示指示を画像合成部４０に送る。

画像合成部４０は、路面投影表示指示が入力されると、トップビュー画像格納部２２に格納された４つのカメラ１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対応する４つのトップビュー画像を、互いの重複領域を取り除くように合成する。また、画像合成部４０は、後方表示指示が入力されると、左右のドアミラー６０に取り付けられたカメラ１０ａ、１０ｂに対応する撮影画像格納部１２ａ、１２ｂからトップビュー画像変換部２０に入力された路面投影処理前の２つのサイドビュー画像を合成する。例えば表示画面の右半分の領域に右側のドアミラー６０に取り付けられたサイドビュー画像が表示され、表示画面の左半分の領域に左側のドアミラー６０に取り付けられたサイドビュー画像が表示されるように２つのサイドビュー画像の合成が行われる。合成後の画像を構成する各画素データは、表示処理部４２内のＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）に書き込まれる。このＶＲＡＭは、表示用のメモリであり、格納位置と表示位置とが対応付けられている。表示処理部４２は、ＶＲＡＭに格納されたデータを読み出して、所定形式の映像信号（例えばＮＴＳＣ方式の映像信号）に変換する。この映像信号は表示装置４４に向けて出力され、その画面上に路面投影された画像が表示される。表示装置４４は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）を用いて構成されており、運転者が容易に目視可能な車室内位置に設置されている。

ドアミラー開閉駆動部６２は、表示切替判定部３０による判定結果に基づいて左右のドアミラー６０を開閉するためのものである。ドアミラー開閉駆動部６２は、表示切替判定部３０から路面撮影表示指示が入力されると、駆動モータ（図示せず）を一方向に回転させて左右のドアミラー６０を開状態（非格納状態）に設定する。また、ドアミラー開閉駆動部６２は、表示切替判定部３０から後方表示指示が入力されると、駆動モータを反対方向に回転させて左右のドアミラー６０を閉状態（格納状態）に設定する。

図３および図４は、ドアミラー６０の開閉状態とカメラ１０ａ、１０ｂを用いた撮影方向との関係を示す図である。ドアミラー６０が開状態にある場合には、図３に示すように、その一部に取り付けられたカメラ１０ａ（あるいは１０ｂ）の光学系の光軸の向きは、路面と平行な水平の向き（矢印ｈ）に対して角度（第１の角度）θ１をなすように、カメラ１０ａの取り付け位置が設定されている。一方、ドアミラー６０が閉状態にある場合には、その一部に取り付けられたカメラ１０ａ（あるいは１０ｂ）の光学系の光軸の向きは、角度θ１よりも路面と平行な水平の向き（矢印ｈ）に近づく角度（第２の角度）となるように、カメラ１０ａの取り付け位置が設定されている。図４に示す例では、光軸の向きが水平方向とほぼ平行となるように設定されている。実際には、ドアミラー６０に対してカメラ１０ａ（あるいは１０ｂ）は固定されており、ドアミラー開閉駆動部６２によってドアミラー６０を回転駆動する際の駆動軸の角度等を工夫して、このような開閉の前後で異なる光軸の向きが設定される。

上述した車速検出部５０が走行状態検出手段に、表示切替判定部３０、ドアミラー開閉駆動部６２がカメラ駆動手段、ドアミラー駆動手段に、表示処理部４２、表示装置４４が表示手段に、トップビュー画像変換部２０、トップビュー画像格納部２２が路面投影手段に、表示切替判定部３０が表示切替手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の車両運転支援装置はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図５は、車両の走行状態に応じてドアミラーを開閉させる動作手順を示す流れ図である。車速検出部５０によって所定の時間間隔で車速が検出されると（ステップ１００）、表示切替判定部３０は、検出された車速が所定速度以下か否かを判定する（ステップ１０１）。例えば所定速度が２０ｋｍ／ｈに設定されており、車速が２０ｋｍ／ｈ以下の場合には肯定判断が行われ、ドアミラー開閉駆動部６２によってドアミラー６０が開かれる（ステップ１０２）。また、車速が２０ｋｍ／ｈよりも速い場合には、ステップ１０１の判定において否定判断が行われ、ドアミラー開閉駆動部６２によってドアミラー６０が閉じられる（ステップ１０３）。なお、ステップ１０２、１０３におけるドアミラー６０の開閉動作は、それ以前の開閉状態と異なる場合のみ実施され、既にそれ以前に動作対象となる開閉状態が実現されている場合にはその開閉状態が維持される。

図６は、車両の走行状態に応じて表示対象となる画像を切り替える動作手順を示す流れ図である。カメラ１０ａ〜１０ｄによって所定の時間間隔で車両２００の周辺が撮影される（ステップ２００）。この撮影によって得られたサイドビュー画像は撮影画像格納部１２ａ〜１２ｄに格納される。

次に、表示切替判定部３０は、検出された車速が所定速度以下か否かを判定する（ステップ２０１）。速度の検出動作は図５のステップ１００と共通であり、ステップ２０１ではその検出結果を利用することができる。また、ステップ２０１の判定動作も図５に示すステップ１０２の判定動作と共通であるため、ステップ２０１では独自に判定動作を行わずに、ステップ１０１の判定結果を利用するようにしてもよい。車速が所定速度（２０ｋｍ／ｈ）以下の場合にはステップ２０１の判定において肯定判断が行われる。この場合には、トップビュー画像変換部２０は、撮影画像格納部１２ａ〜１２ｄに格納されているサイドビュー画像（ドアミラー６０が開いた状態なので４つのカメラ１０ａ〜１０ｄを用いて車両周辺の路面を撮影したサイドビュー画像）に基づいてトップビュー画像を生成する（ステップ２０２）。その後、画像合成部４０は、４つのカメラ１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対応する４つのトップビュー画像を合成し（ステップ２０３）、表示処理部４２は、合成された路面投影後の画像を表示装置４４の画面上に表示する（ステップ２０５）。

また、車速が所定速度よりも速い場合にはステップ２０１の判定において否定判断が行われる。この場合には、画像合成部４０は、ドアミラー６０に取り付けられた２つのカメラ１０ａ、１０ｂを用いて車両後方を撮影したサイドビュー画像（実際には車両後方を撮影しているためサイドビュー画像という表現は正しくないが、路面投影処理によって得られたトップビュー画像ではないことを示すためにサイドビュー画像という表現で統一するものとする）を合成し（ステップ２０４）、表示処理部４２は、合成された車両後方の画像を表示装置４４の画面上に表示する（ステップ２０５）。

このように、本実施形態の車両運転支援装置１００では、車両の側面に設置された路面撮影用のカメラ１０ａ、１０ｂの向きを変更して車両後方を撮影しているため、同じカメラ１０ａ、１０ｂを車両の走行状態に応じて異なる用途に使い分けることが可能になり、車両後方を撮影して車室内の画面に表示することができるとともに、装置の使用頻度を高めて装置の有効利用を図ることができる。

また、カメラ１０ａ、１０ｂは、ドアミラー６０に設置されており、カメラ開閉駆動部６２によってその向きが変更されるようになっている。これにより、ドアミラー６０の開閉機構を利用してカメラ１０ａ、１０ｂの向きを変えることができ、特別な駆動手段を追加する必要がなくなるため、装置の簡略化が可能になる。

また、カメラ開閉駆動部６２は、車両周辺の路面を撮影するときにカメラ１０ａ、１０ｂの光学系の光軸の向きを水平よりも下向きの第１の角度に設定し、車両後方を撮影するときにカメラ１０ａ、１０ｂの光学系の光軸の向きを第１の角度よりも水平に近い第２の角度に設定している。具体的には、この第２の角度は、路面と平行な水平の向きに設定されている。これにより、路面を撮影するために用いられるカメラ１０ａ、１０ｂで車両後方を撮影する際に車両後方を広範囲に撮影することが可能となる。

また、所定速度を境として車両側方の路面と車両後方の撮影を切り替えて表示を行うことにより、カメラ１０ａ、１０ｂで撮影した内容を表示装置４４の画面上に常に表示することになるため、装置の使用頻度を高めて装置の有効利用を図ることができる。

また、路面投影の前後の画像をカメラ１０ａ、１０ｂの向きに応じて選択的に用いて表示を行うことにより、用途に応じて適した画像を得ることができる。カメラ１０ａ、１０ｂ等には広角レンズが備わっており、カメラ１０ａ、１０ｂによる撮影はこの広角レンズを通して行われるため、車両後方の撮影範囲を広げることができ、ドアミラーを用いて後方確認する場合よりも広い範囲に存在する他の車両等を表示画像で確認することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、車両後方の撮影画像を表示する際に、トップビュー画像に変換される前のサイドビュー画像を用いたが、路面投影処理されたトップビュー画像を車両後方表示用に用いたり、その他の画像処理を行った画像を車両後方表示用に用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、車速が所定速度以下のときに車両周辺の路面を撮影した画像を表示し、この所定速度よりも速いときに車両後方の撮影画像を表示するようにしたが、車両の走行速度が第１の速度以下（例えば２０ｋｍ／ｈ）のときに車両周辺の路面を撮影した画像を表示し、この第１の速度よりも速い第２の速度（例えば８０ｋｍ／ｈ）よりもさらに速いときに車両後方の撮影画像を表示するようにしてもよい。このように、低速時と高速時のそれぞれにおいて車両側方の路面と車両後方の撮影を切り替えて表示を行うことにより、装置の使用頻度を高めて装置の有効利用を図ることができる。

また、上述した実施形態では、左右のドアミラー６０にカメラ１０ａ、１０ｂを取り付けるようにしたが、ドアミラー６０とは別にカメラ１０ａ、１０ｂとこれらの向きを変更する駆動機構を設けるようにしてもよい。この場合に、ドアミラー６０を省略するようにしてもよい。

一実施形態の車両運転支援装置の全体構成を示す図である。 ４台のカメラの設置位置を示す図である。 ドアミラーの開閉状態とカメラを用いた撮影方向との関係を示す図である。 ドアミラーの開閉状態とカメラを用いた撮影方向との関係を示す図である。 車両の走行状態に応じてドアミラーを開閉させる動作手順を示す流れ図である。 車両の走行状態に応じて表示対象となる画像を切り替える動作手順を示す流れ図である。

符号の説明

１０ａ〜１０ｄ カメラ
１２ａ〜１２ｄ 撮影画像格納部
２０ トップビュー画像変換部
２２ トップビュー画像格納部
３０ 表示切替判定部
４０ 画像合成部
４２ 表示処理部
４４ 表示装置
５０ 車速検出部
６０ ドアミラー
６２ ドアミラー開閉駆動部
１００ 車両運転支援装置

Claims (7)

1. 車両の側面に取り付けられたカメラと、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記走行状態検出手段によって検出された走行状態に応じて、前記カメラの向きを、車両周辺の路面を撮影する第１の向きと車両後方を撮影する第２の向きのいずれかに設定するカメラ駆動手段と、
   運転者が車両前方を向いた状態で見ることができる車室内の位置に設置されており、前記カメラによって撮影された画像を表示する表示手段と、を備え、
   前記走行状態検出手段は、車両の走行状態として、前進走行中の車両の走行速度が所定速度以下か否かを検出し、
   走行速度が所定速度以下のときには前記カメラ駆動手段によって前記カメラが前記第１の向きに設定され、所定速度よりも速くなったときに前記カメラ駆動手段によって前記カメラが前記第２の向きに設定され、
   前記所定速度を境として、車両側方の路面の撮影と車両後方の撮影を切り替えて行うことを特徴とする車両運転支援装置。
2. 請求項１において、
   前記カメラは、ドアミラーに設置されており、
   前記カメラ駆動手段は、前記ドアミラーを開閉駆動するドアミラー駆動手段であることを特徴とする車両運転支援装置。
3. 請求項１または２において、
   前記カメラ駆動手段は、車両周辺の路面を撮影するときに前記カメラの光学系の光軸の向きを水平よりも下向きの第１の角度に設定し、車両後方を撮影するときに前記カメラの光学系の光軸の向きを前記第１の角度よりも水平に近い第２の角度に設定することを特徴とする車両運転支援装置。
4. 請求項３において、
   前記第２の角度は、路面と平行な水平の向きであることを特徴とする車両運転支援装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記カメラによって撮影された第１の画像に基づいて路面投影を行って路面に投影された第２の画像を生成する路面投影手段をさらに備えることを特徴とする車両運転支援装置。
6. 請求項５において、
   前記カメラの向きが前記第１の向きに設定されているときに前記第２の画像を前記表示装置に表示し、前記カメラの向きが前記第２の向きに設定されているときに前記第１の画像を前記表示装置に表示する表示切替手段をさらに備えることを特徴とする車両運転支援装置。
7. 請求項６において、
   前記カメラには広角レンズが備わっており、前記カメラによる撮影は前記広角レンズを通して行われることを特徴とする車両運転支援装置。

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