JP2007193639A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前進運転と同様な運転操作感覚で後退運転を可能とする。
【解決手段】自車両の後方周辺画像を撮影するカメラ７と、運転者が前進運転時の姿勢において視認可能な位置に画像を映し出す表示装置９を設ける。シフトレバーがリバース位置に切り替えられると、カメラ７により撮影した後方周辺画像を表示装置９に映し出すとともに車両の方向制御輪を前輪から後輪に切り替える。報知部１２は、ステアリング操作が切り替わったことをスピーカ１０を介して報知する。速度制限部１３は、速度を所定値以下に制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自車両の後方周辺画像を撮影して表示する運転支援装置に関する。

車両に車両後方を撮像するカメラと撮像した後方画像を表示するモニタとを取り付け、運転者がモニタに表示される後方画像を見ながら後退運転を行う車両後退補助装置や駐車補助装置が提案されている。特許文献１には、視野の狭いカメラをアクチュエータにより左右方向に回動可能とし、ハンドル操作方向に応じて撮像方向を変更する車両後退補助装置が開示されている。後退時には、モニタ画面に後方画像とともに後退予測軌跡と車幅延長線が表示される。

特許文献２には、カメラからの後方画像と走行予想軌跡の左右先端が結ばれた走行予想軌跡とを重ねて表示した画像を駐車スイッチのスイッチ操作により切り換え可能とした駐車補助装置が開示されている。特許文献３には、駐車操作時に、ステアリング舵角が所定領域内にある場合にはステアリング舵角を最大にしたときの車両軌跡を示す左右の固定軌跡を後方画像に重ねて表示し、所定領域外になった場合には転舵方向のみの固定軌跡を表示する駐車補助装置が開示されている。
特開２００４−２７４６１８号公報 特許第３５７５２７９号公報 特許第３５６２３３５号公報

上記特許文献に記載された車両後退補助装置や駐車補助装置は、車両前方に設置されたモニタに、後方画像とともにガイド線、車両軌跡等を映し出す構成において共通している。実際の後退運転では、運転者は後ろを振り向きながらモニタ表示にも留意しつつハンドル操作をしている。しかしながら、こうした運転姿勢でのハンドル操作は難しく、しかも後退の場合にはハンドル操作に対する車両の走行軌跡が前進の場合と異なるので、上記補助装置を利用する者であっても後退運転を不得意とする者が多い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、前進運転と同様な運転操作感覚で後退運転を可能とする運転支援装置を提供することにある。

請求項１に記載した手段によれば、自車両の後方周辺画像を撮影し、車両の後退運転時に、運転者が前進運転時の姿勢で視認可能な位置に上記撮影した後方周辺画像を映し出し、さらに車両の方向制御輪を前輪から後輪に切り替える。その結果、後退時のハンドル操作に対する車両の走行軌跡が前進時と同様になる。運転者は、前進運転時と同じ前方姿勢のまま表示手段に映し出された後方周辺画像を見ながらハンドル操作を行うことにより、前進運転時と同じような運転操作感覚で後退運転が可能となる。

請求項２に記載した手段によれば、車両のフロントウィンドゥの少なくとも一部分に後方周辺画像を映し出すので、運転者は前進運転時と同様な視線および姿勢のまま後退運転をすることができ、一層運転し易くなる。

請求項３に記載した手段によれば、撮影手段により撮影された後方周辺画像を、後方を向いて着座した運転者の目線の高さに合わせた画像に変換して映し出すので、撮影手段の取り付け位置にかかわらず、前進運転時と同様な視線で見た後方周辺画像が得られる。また、その変換画像と前記着座した運転者の視点から見た後方視認画像とが略一致するように、変換画像に不足している画像（例えばトランク上面部の画像）を生成しそれを上記変換画像に重ねて映し出すので、車両と周囲との距離感覚も得易くなる。その結果、後退時に映し出される後方周辺画像を見る運転者は、より前進時に近い運転感覚を得られる。

請求項４に記載した手段によれば、車両のシフトレバーがリバース位置に切り替えられたことに応じて後方周辺画像の表示処理と方向制御輪の切替処理を実行するので、これらの処理を開始または終了するための特別な操作が不要となる。

請求項５に記載した手段によれば、車両の後退運転時において、速度を所定値以下に制限する速度制限処理または速度が所定値を超えた場合に運転者に報知する速度超過報知処理を実行するので、（従来に比べて後退運転し易いあまり）速度が出過ぎることを防止することができる。

請求項６に記載した手段によれば、車両の方向制御輪の切替処理を実行した場合、運転者にステアリング操作が切り替わったことを報知するので、方向制御輪についての誤った認識によるステアリングの誤操作を未然に防止することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、運転支援装置の電気的構成と車両のステアリング装置の概略構成とを示す機能ブロック図である。ステアリング装置１は、ステアバイワイヤ（Steer By Wire）装置を用いている。操作装置であるステアリングホイール２（以下、ハンドル２と称す）と車輪とは機械的に接続されておらず、ステアリング装置１は電気的に操舵制御を行うようになっている。舵角センサ３は、ハンドル２の回転角度を検出するもので、舵角制御装置４は、この舵角センサ３により検出した回転角度に基づいて操舵アクチュエータ５に対し駆動指令を出力し、方向制御輪の舵角を電気的に制御する。方向制御輪は通常前輪であるが、後述する画像表示制御装置８から切替信号を入力すると、舵角制御装置４は方向制御輪を前輪から後輪または後輪から前輪に切り替える。

運転支援装置６は、後方車載カメラ７、画像表示制御装置８、表示装置９およびスピーカ１０から構成されている。撮影手段である後方車載カメラ７（以下、カメラ７と称す）は、車両の後方周辺画像を撮影可能なように車両の後部（図４（ａ）参照）に装着されており、車両後方を広範囲に撮影できるように例えば魚眼レンズが装着されている。撮影する画像は、動画像（映像）である。

画像表示制御装置８（制御手段に相当）は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、シフトレバー装置１１から入力したシフトレバーのシフト位置信号に基づいて、後述する後方周辺画像の表示処理と方向制御輪の切替処理を実行するようになっている。また、画像表示制御装置８は報知部１２と速度制限部１３を有している。報知部１２は、スピーカ１０を介して種々の情報を出力するもので、速度制限部１３は、後退時における車両の速度を制限するものである。

表示装置９（表示手段に相当）は、運転者が前進運転時の姿勢において容易に視認可能な位置例えばフロントウィンドゥの略全面に画像（動画像、静止画像など）を映し出すものである。具体的には、透過性がありフレキシブルな有機ＥＬディスプレイをフロントウィンドゥに貼り付けることにより実現できる。

次に、本実施形態の作用について図２ないし図４も参照しながら説明する。
図２は、画像表示制御装置８が実行する制御内容を示すフローチャートである。画像表示制御装置８は、はじめにシフトレバー装置１１からシフト位置信号を入力し（ステップＳ１）、シフトレバーがリバース位置にあるか否かを判断する（ステップＳ２）。リバース位置にある（ＹＥＳ）と判断すると、前回検出したシフトレバーの位置がリバース位置にあったか否かを判断する（ステップＳ３）。このステップＳ３の判断処理は、以下に述べるステップＳ４〜Ｓ６の処理をリバース位置への切り替え時に一度だけ行うために必要となるが、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を繰り返し実行する場合には不要である。

ステップＳ３で「ＮＯ」と判断した場合、すなわちシフトレバーが他のシフト位置からリバース位置に切り替えられた時には、画像表示制御装置８は、舵角制御装置４に対し車両の方向制御輪を前輪から後輪に切り替えるための切替信号を出力する（ステップＳ４）。舵角制御装置４は、この切替信号を入力すると、例えば四輪操舵システム（４ＷＳ）を用いて方向制御輪を前輪から後輪に切り替える。前輪の向きは、直進方向に固定される。

続いて、運転者に注意を促すため、報知部１２により「ステアリング操作がバック専用に切り替わりました」等の音声信号をスピーカ１０に対して出力する（ステップＳ５）。さらに、後退時の車両速度を制限するため、速度制限部１３によりエンジン制御ＥＣＵ（図示せず）など速度制御に係るＥＣＵに対して速度制限指令の出力を開始する（ステップＳ６）。これにより、後退時の速度が所定速度以下に制限される。

図３は、（ａ）前進走行時と（ｂ）後退走行時のステアリング操作に対する操舵状態と車両の走行経路を模式的に示している。（ｂ）の後退走行時において、表示装置９すなわちフロントウィンドゥに貼り付けられた有機ＥＬディスプレイには、右後方の物体が画面の右側に、左後方の物体が画面の左側に表示される。運転者は、前進走行時と同様に運転席に前方を向いて着座し、フロントウィンドゥに映し出される後方周辺画像を見ながら正面を向いたままの姿勢で運転する。

このとき、右後方に後退する場合にはハンドルを右（時計方向）に回動操作し、左後方に後退する場合にはハンドルを左（反時計方向）に回動操作する。ハンドルを右に回動操作すると後輪が進行方向（後方）に対し反時計方向に向きを変え、ハンドルを左に回動操作すると後輪が進行方向（後方）に対し時計方向に向きを変える。このように車両の方向制御輪が進行方向側の車輪である後輪に切り替えられているので、ハンドル操作に対する車両の走行軌跡が前進時と同様になる。運転者は、前進走行時と同じような運転操作感覚で後退運転が可能となる。

さて、図２に示すステップＳ７〜Ｓ９は、カメラ７で撮影した後方周辺画像の表示装置９への表示処理である。上述のステップＳ３で「ＹＥＳ」と判断した場合、すなわちシフトレバーがリバース位置のまま保持されている場合には、ステップＳ４〜Ｓ６の処理をスキップしてステップＳ７〜Ｓ９の処理を実行する。

画像表示制御装置８は、カメラ７から動画像を入力し（ステップＳ７）、その画像に変換処理を施し（ステップＳ８）、その変換画像を表示装置９に表示する（ステップＳ９）。そして、表示装置９への後方周辺画像の表示処理を行うと再びステップＳ１に戻る。

図４は、この変換処理の説明図である。図４（ａ）は、セダンタイプの乗用車へのカメラ７の取り付け位置Ａ、Ｂと、後退走行時の仮想的な運転者Ｍとを示している。取り付け位置Ａはリアウィンドゥの上部付近であり、取り付け位置Ｂは車両のテール部（トランク後部）付近である。一方、表示装置９に表示する後方周辺画像は、後部座席辺りに仮想的に設けた運転席に後方を向いて着座した仮想的な運転者Ｍの視点から見える後方画像である。

ステップＳ８の変換処理は、はじめに図４（ｂ）に示すように魚眼レンズを通して得られた撮影画像を平面画像に変換し、次にこの平面画像を上記仮想的な運転者Ｍの目線の高さに合わせた画像に変換する。その結果、取り付け位置Ａの場合には、図４（ｃ）に示すように変換画像に実際のトランクの画像も映されており、この画像を変換画像として表示装置９に表示する。

これに対し、取り付け位置Ｂの場合には、変換画像に実際のトランクの画像は映されておらず、仮想的な運転者Ｍから見える後方画像と異なってしまう。そこで、図４（ｄ）に示すように、変換画像に不足しているトランク上面部の仮想画像を生成し、この生成した仮想画像を変換画像に重ねて表示装置９に表示する。また、図４（ｅ）に示すように、必要に応じて車輪の仮想画像を生成し、この仮想画像も重ねて表示装置９に表示してもよい。これらの仮想画像は、外形のみを破線などで表示し、あるいは透過性のある画像として後方周辺画像に重ねて表示してもよい。なお、取り付け位置Ｂによる撮影画像には車体による死角がないという利点がある。

さて、図２に遡ってステップＳ２でシフトレバーがリバース位置にない（ＮＯ）と判断すると、画像表示制御装置８は、前回検出したシフトレバーの位置がリバース位置にあったか否かを判断する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０の判断処理は、以下に述べるステップＳ１１〜Ｓ１３の処理をリバース位置から他のシフト位置への切り替え時に一度だけ行うために必要となるが、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返し実行する場合には不要である。

ステップＳ１０で「ＮＯ」と判断した場合、すなわちシフトレバーが継続して他のシフト位置にある場合にはステップＳ１に戻る。一方、シフトレバーがリバース位置から他のシフト位置に切り替えられた時には、画像表示制御装置８は、舵角制御装置４に対し車両の方向制御輪を後輪から前輪に切り替えるための切替信号を出力する（ステップＳ１１）。舵角制御装置４は、この切替信号を入力すると方向制御輪を後輪から前輪に切り替える。後輪の向きは、直進方向に固定される。

続いて、運転者に注意を促すため、報知部１２により「ステアリング操作が通常運転用に切り替わりました」等の音声信号をスピーカ１０に対して出力する（ステップＳ１２）。また、後退時の車両速度の制限を解除するため、速度制限部１３による速度制限指令の出力を停止する（ステップＳ１３）。さらに、表示装置９への画像表示を停止し（ステップＳ１４）、ステップＳ１の処理に戻る。これらの処理により、通常の前進走行が可能となる。

以上説明したように、本実施形態の運転支援装置６は、運転者が前進運転時の姿勢において視認可能な位置に画像を映し出す表示装置９を備え、後退運転時に、カメラ７により撮影された自車両の後方周辺画像を表示装置９により映し出すとともに、車両の方向制御輪を前輪から後輪に切り替えるように制御する。その結果、表示装置９には、後退走行中の画像（映像）があたかも前進走行中の画像（映像）のように（つまり車両が前進走行しているように）映し出される。そして、後退時のハンドル操作に対する車両の走行軌跡が前進時と同様になるので、運転者は、前進運転時と同じ前方姿勢のまま表示装置９に映し出された後方周辺画像を見ながらハンドル操作を行うことにより、前進運転時と同じような運転操作感覚で後退運転が可能となる。例えば、袋小路での後退、駐車のための後退、駐車場から出るときの後退などにおいて特に有用となる。

表示装置９は、フロントウィンドゥの略全面に貼り付けられた有機ＥＬディスプレイであるので、後退運転中の運転者は、前進運転時と同様にフロントウィンドゥの略全面を介して車両外部の様子を認識することができる。この場合、運転者は、フロントウィンドゥを通して前方の様子も視認できるので、駐車等において自車両と他の車両（物体）との距離を確認することもできる。

後部座席辺りに仮想的に設けられた運転席に後方を向いて着座した仮想的な運転者Ｍを想定し、後退運転時には、カメラ７により撮影した画像をこの仮想的な運転者Ｍの目線の高さから見える後方画像に一致させるように変換処理を行って表示装置９に表示するので、よりリアリティの高い後方周辺画像が得られ運転し易くなる。また、仮想的な運転者Ｍから見える後方画像と比べて不足する画像（トランクや車輪など）を補って表示するので、運転者は車両と周囲との距離を把握し易くなる。

画像表示制御装置８は、車両のシフトレバーがリバース位置に切り替えられたことまたは他のシフト位置に切り替えられたことに応じて、後方周辺画像の表示開始処理または表示終了処理および方向制御輪の切替処理を実行するので、これらの処理を行うための特別な操作が不要となる。

車両の後退走行時の速度が所定値以下に制限されるので、速度が出過ぎることを未然に防止でき、安全性を高めることができる。また、車両の方向制御輪の切替処理を実行した場合、スピーカ１０を介してステアリング操作が切り替わったことが報知されるので、方向制御輪についての誤った認識によるステアリングの誤操作を未然に防止することができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
カメラ７の取り付け位置は、図４（ａ）に示した位置Ａ、Ｂに限られない。
表示手段は、カーナビゲーション装置やナイトビューシステムにおけるディスプレイ装置であってもよい。また、有機ＥＬディスプレイをフロントウィンドゥの全面ではなく一部分例えば運転席側の半面にのみ貼り付けてもよい。

図２のステップＳ８に示した画像変換処理は必要に応じて実行すればよい。また、後部座席辺りに仮想的に設けられた運転席に後方を向いて着座した仮想的な運転者Ｍを想定したが、実際の運転席に後方を向いて着座した仮想的な運転者Ｎを想定し、後退運転時には、撮影画像を仮想的な運転者Ｎの視点から見える後方画像に一致させるように変換処理を行ってもよい。

画像表示制御装置８は、車両のシフトレバーがリバース位置に切り替えられたことのみならずさらに付加的な所定の操作がなされた場合に限り、後方周辺画像の表示処理および方向制御輪の切替処理を実行するように構成してもよい。これにより、後退運転時であっても、運転者が必要ないと判断した場合には表示処理および切替処理を無効化できる。

報知部１２は、必要に応じて設ければよい。また、報知部１２による報知は、音声情報に限られず、例えば表示装置９への文字、図形、色彩等による情報表示であってもよい。
速度制限部１３は、必要に応じて設ければよい。また、画像表示制御装置８に、速度制限部１３に替えて速度超過報知制御部を設けてもよい。この速度超過報知制御部は、後退走行時に車両の速度を所定値と比較し、速度が所定値を超えた場合に「速度が超過しています」等の音声信号をスピーカ１０に対して出力するようになっている。これにより、後退走行時の安全性を高めることができる。

本発明の一実施形態を示す運転支援装置の電気的構成と車両のステアリング装置の概略構成とを示す機能ブロック図 画像表示制御装置が実行する制御内容を示すフローチャート ステアリング操作に対する操舵状態と車両の走行経路を模式的に示す図 画像変換処理の説明図

符号の説明

図面中、６は運転支援装置、７は後方車載カメラ（撮影手段）、８は画像表示制御装置（制御手段）、９は表示装置（表示手段）である。

Claims (6)

1. 自車両の後方周辺画像を撮影する撮影手段と、
   運転者が前進運転時の姿勢において視認可能な位置に画像を映し出す表示手段と、
   車両の後退運転時に、前記撮影手段により撮影された後方周辺画像を前記表示手段により映し出すとともに、車両の方向制御輪を前輪から後輪に切り替える制御手段とを備えていることを特徴とする運転支援装置。
2. 前記表示手段は、車両のフロントウィンドゥの少なくとも一部分に画像を映し出すように構成されていることを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記制御手段は、前記撮影手段により撮影された後方周辺画像を、車両後方を向いて着座した運転者の目線の高さに合わせた画像に変換するとともに、その変換画像と前記着座した運転者の視点から見た後方視認画像とが略一致するように、前記変換画像に不足している画像を生成し、その生成した画像を前記変換画像に重ねて映し出すことを特徴とする請求項１または２記載の運転支援装置。
4. 前記制御手段は、車両のシフトレバーがリバース位置に切り替えられたことに応じて前記後方周辺画像の表示処理と前記方向制御輪の切替処理を実行することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の運転支援装置。
5. 前記制御手段は、車両の後退運転時において、速度を所定値以下に制限する速度制限処理または速度が所定値を超えた場合に運転者に報知する速度超過報知処理を実行することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の運転支援装置。
6. 前記制御手段は、車両の方向制御輪の切替処理を実行した場合、運転者にステアリング操作が切り替わったことを報知することを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の運転支援装置。

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