JP2010118935A - 車体透過表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部周囲の実景と自然につながった、運転者が楽に周辺画像を目視することのできる映像を提供する。
【解決手段】運転者５０の視線方向であり、車両４０を構成するフェンダー４１によって運転者５０の死角となる死角領域を撮影する第１カメラ１１と、第１カメラ１１の撮像映像をキャプチャーする映像入力部１３と、第１カメラ１１の画角と、運転者５０の視野とをマッチングさせる視野角変換部１４と、マッチング処理の行われた撮像映像を運転者５０の視線に対して正対する映像に変換する射影変換部１５と、運転者５０の視線方向であり、死角領域を形成するフェンダー４１上に配置された表示部３０と、表示部３０への画像表示を制御する表示制御部１６を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の運転者の視界を補助する車体透過表示装置に関するものである。

従来、車両の運転席からみて死角領域となる車両周辺の状況を表示する車両用表示装置が提案されている。例えば、特許文献１の車両用表示装置では、ＣＣＤカメラにより車両前方の映像を撮影し、映像抽出手段が撮影した映像の中から検出器や検出センサの出力を加味して運転席から見て車両のフロントピラーにより死角となる部分を切り出し、切り出した映像に左右対称変換などの映像処理を行い、フロントピラーに沿って縦長型に、フロントピラーと運転者との間に設置された液晶ディスプレイに表示する。

特開２００４−０６４１３１号公報

従来の車両用表示装置は以上のように構成されているので、液晶ディスプレイがフロントピラー部に配置され、この液晶ディスプレイと運転者の焦点が近く液晶ディスプレイに表示される映像と実際の景色が連続せず、運転者には目の疲労に加え、不自然な映像に対して理性で認識を行う必要性が生じて精神的な負担が加わるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、表示部周囲の実景と自然につながった、運転者が楽に周辺画像を目視できる映像を提供することを目的とする。

この発明に係る車体透過表示装置は、運転者の視線方向であり、車両を構成する車体部材によって前記運転者の死角となる死角領域を撮影する第１撮影部と、前記第１撮影部の撮像映像をキャプチャーする映像入力部と、前記第１撮影部の画角と、前記運転者の視野とをマッチングさせる視野角変換部と、前記マッチング処理の行われた撮像映像を前記運転者の視線に対して正対する映像に変換する射影変換部と、前記運転者の視線方向であり、前記死角領域を形成する車体部材上に配置された表示部と、前記表示部への画像表示を制御する表示制御部とを備えるものである。

この発明によれば、第１撮影部が運転者の視線方向であり、車体部材によって運転者の死角となる死角領域を撮影し、視野角変換部が第１撮影部の画角と運転者の視野とをマッチングし、当該マッチングされた撮影映像を、射影変換部が運転者の視線に対して正対する映像に変換し、変換後の映像を、死角領域を形成する車体部材上に配置された表示部に表示するように構成したので、表示部周囲の実景と自然につながった映像を車体部材上に表示することができ、あたかも視野を遮る車体部分を透過させるような表示を行うことができる。さらに、表示部と運転者との視点の距離を長く取ることができるので、焦点の連続性を容易に保つことができ、運転者に目の疲労を加えることなく、また運転者の頭部の移動による視点のずれに対する影響を軽減することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の構成を示すブロック図である。
車体透過表示装置１は、運転者の視点の死角となる範囲の映像や車両の遠方の映像を取得して表示制御を行う映像処理部１０、車両の各種情報を取得するセンサ部２０およびセンサ部２０による各種情報に基づき表示制御された映像を表示する表示部３０で構成されている。

図２は、この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の説明図である。この実施の形態１では、運転者５０の視野を遮る箇所をフェンダー４１部分として説明する。一般的なボンネット形状の車両４０の場合、運転者５０の視野Ｂにフェンダー４１が入ることが多く、このフェンダー４１の先に隠れた障害物が見えない。そのため、この実施の形態１では、図２に示すようにフェンダー４１前面に第１カメラ１１を配置し、フェンダー４１の先に隠れた範囲をカバーする撮影を行う構成を例に説明する。

車両４０のフェンダー４１前面には映像処理部１０の第１カメラ１１（詳細は後述する）が設置されている。また、表示部３０はフェンダー４１上に配置され、運転者５０から見て斜めに角度がついている。また、図２では第１カメラ１１の画角を画角Ａで示し、運転者５０の視野を視野Ｂで示しており、第１カメラ１１の画角Ａは、運転者５０の視野Ｂをカバーするように広角で設定する必要がある。第１カメラ１１は運転者５０から見てフェンダー４１に隠れている部分をカバーする範囲の撮像を行い、画角Ａは視野Ｂに合わせて変換され表示部３０に表示される。このとき、視野Ｂ、表示部３０および第１カメラ１１が一直線上に配置されると映像変換処理の負担が軽減される。

次に、車体透過表示装置１の構成の詳細について説明を行う。
映像処理部１０は、第１カメラ（第１撮影部）１１、第２カメラ（第２撮影部）１２、映像入力部１３、視野角変換部１４、射影変換部１５、表示制御部１６、画角制御部１７、カメラ入力切替部（入力切替部）１８および表示遅延処理部１９で構成されている。
第１カメラ１１および第２カメラ１２は、例えば監視カメラモジュールなどにより構成される。第１カメラ１１はフェンダー４１前面および車両４０の側面に配置され、運転者５０の視野Ｂのうちフェンダー４１によって死角となる範囲をカバーする撮像を行う。第２カメラ１２（図２において不図示）は、この死角となる範囲よりも上部である車両４０の進行方向遠方の撮像を行う。なお、車両４０に配置するカメラの配置場所や配置数は適宜変更可能である。

映像入力部１３は、第１または第２カメラ１１，１２から入力される撮像データをキャプチャーし、処理が容易となるデジタル動画像データに変換する。視野角変換部１４は、映像入力部１３から入力される動画像データに対して、第１カメラ１１の画角Ａおよび運転者５０の視野Ｂに基づき視野角のマッチングを行う。具体的には、レンズひずみの補正および視点の変換を行う。図２に示したように、第１カメラ１１の画角Ａは運転者５０の視野Ｂの画角に比べて広いため、運転者５０の視野Ｂに合わせて狭める方向に視野角を変換する。

射影変換部１５は、視野角変換部１４から入力される動画像データに対して射影変換、あるいは拡大／縮小処理を行って表示データの補正を行い、運転者５０の視線に対して正対する映像を表示部３０に表示する。これは、表示部３０がフェンダー４１上に配置されるため、運転者５０から見て斜めに角度がつき、ゆがんだ映像を見ることとなる。このゆがみを補正するために表示部３０に表示する映像を運転者５０に正対する仮想ディスプレイ上に再マッピングする。

表示制御部１６は、センサ部２０から入力される各種センサ情報や車両情報に基づき制御指示を生成し、画角制御部１７、カメラ入力切替部１８、表示遅延処理部１９および表示部３０を制御する。また、表示制御部１６は射影変換部１５から入力される動画像データを表示部３０に出力する。画角制御部１７は、表示制御部１６から入力される制御指示に基づき第１カメラ１１のレンズの焦点距離を制御し、得られる動画像データの画角を制御する。カメラ入力切替部１８は、表示制御部１６から入力されるカメラ制御指示に基づき、第１カメラ１１と第２カメラ１２の出力を切り替えて映像入力部１３の入力ソースを選択する。

表示遅延処理部１９は、表示部３０の周囲に見える実景と自然につながった映像をフェンダー４１上に設けた表示部３０に表示するために、車両４０の移動方向と速度に合わせてあらかじめ位置をずらす処理を行い、表示処理の遅延を抑制する。具体的には、車両４０の移動方向と速度に合わせて、例えば通常の画角より前方の画像を表示部３０に表示して表示処理の遅延を相殺することを想定し、この表示処理に必要となる座標計算を行う。得られた座標は表示制御部１６に出力され、この座標情報に従って表示部３０に予め前方にずらした映像が表示され、表示処理の遅延を相殺することができる。これにより、表示部３０の周囲に見える実景と自然につながった映像を運転者５０に提供することができる。

センサ部２０は、車速センサ２１、障害物センサ２２、照度センサ２３、車両情報出力部２４およびトレース予測部２５で構成されている。
車速センサ２１は、ＧＰＳや車輪の回転数に基づき車両４０の速度を算出し、算出した車速情報を表示制御部１６に出力する。障害物センサ２２は、超音波センサや赤外線センサなどで構成され、車両４０近傍に存在する障害部やくぼみを検知し、検知した障害物情報を表示制御部１６に出力する。

照度センサ２３は、主に表示部３０周辺の照度を測定し、測定した照度情報を表示制御部１６に出力する。車両情報出力部２４は、車両４０のハンドルの角度、ミッションのポジション、エンジンの回転数などの車両情報をトレース予測部２５に出力する。トレース予測部２５は、車両情報出力部２４から入力される車両情報からタイヤのトレースの予測、すなわち車両４０が進む方向を予測し、予測した移動方向情報を表示制御部１６に出力する。

フェンダー４１上に配置される表示部３０は、半透過型ＬＣＤ（半透過型液晶ディスプレイ）３１およびバックライト３２で構成されている。
半透過型ＬＣＤ３１は、正面方向からの光に対する反射、および裏側からの光に対する反射のどちらを用いても表示可能なＬＣＤである。バックライト３２は、半透過型ＬＣＤ３１に内蔵されるバックライトであり、表示部３０の周囲が暗い場合に輝度を制御して点灯させる。

次に、この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の動作について説明する。図３は、この発明の実施の形態１の車体透過表示装置の動作を示すフローチャートである。
センサ部２０は、各センサ情報を表示制御部１６に出力する（ステップＳＴ１）。表示制御部１６は、ステップＳＴ１において入力されたセンサ情報のうち、車速センサ２１から入力される車速情報に基づき車両４０が低速で走行中か否か判定する（ステップＳＴ２）。

ステップＳＴ２において、車両４０が低速で走行中であると判定された場合には、画角制御部１７に第１カメラ１１の仰角、焦点、画角を制御するように画角制御指示を出力し、画角制御部１７がこの画角制御指示に基づき、第１カメラ１１の仰角、焦点、画角を制御する（ステップＳＴ３）。一方、上述のステップＳＴ２において、車両４０が低速で走行中でないと判定された場合には、カメラ入力切替部１８に第２カメラ１２の撮像映像に切り替えるように切替制御指示を出力し、カメラ入力切替部１８がこの切替制御指示に基づき第２カメラ１２の撮像映像を用いて進行方向遠方の映像を表示するように映像入力部４の入力ソースを切り替える（ステップＳＴ４）。

続いて、表示制御部１６は、ステップＳＴ１において障害物センサ２２から入力される障害物情報に基づき、車両４０のフェンダー４１付近に障害物やくぼみが存在するか否か判定する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５において、障害物やくぼみが存在すると判定された場合には、表示部３０に対して透過表示制御指示を出力し、障害物やくぼみが存在しないと判定された場合には、表示部３０に対して非透過表示制御指示を出力する（ステップＳＴ６）。

さらに表示制御部１６は、ステップＳＴ１において車速センサ２１から入力される車速情報、トレース予測部２５から入力される移動方向情報、および表示制御部１６があらかじめ管理する表示部３０の表示処理における遅延情報を表示遅延処理部１９に出力する（ステップＳＴ７）。表示遅延処理部１９は、ステップＳＴ７において入力された情報から表示処理の遅延を相殺するための座標計算を行い、当該座標を表示制御部１６に出力する（ステップＳＴ８）。表示制御部１６は、ステップＳＴ８において入力された座標に基づいた遅延補正制御指示を表示部３０に出力する（ステップＳＴ９）。

さらに表示制御部１６は、ステップＳＴ１においてトレース予測部２５から入力される移動方向情報に基づき、表示部３０において表示する画像中に車両４０が通過すると予測される予測ラインを重畳表示した動画像データを生成し、表示部３０に出力する（ステップＳＴ１０）。さらに表示制御部１６は、ステップＳＴ１において照度センサ２３から入力される照度情報に基づき、バックライト３２のＯＮ／ＯＦＦを制御するバックライト制御指示を表示部３０に出力する（ステップＳＴ１１）。

一方、ステップＳＴ３の制御指示に基づいて画角が制御された第１カメラ１１は、運転者５０の視野Ｂのうちフェンダー４１によって死角となる範囲をカバーする撮像を行い、第２カメラ１２は車両４０の進行方向遠方の撮像を行い、撮像データを映像入力部１３に出力する（ステップＳＴ１２）。映像入力部１３は、ステップＳＴ４においてカメラ切替制御が行われていない場合には第１カメラ１１の撮像データをキャプチャーし、カメラ切替制御が行われている場合には第２カメラ１２の撮像データをキャプチャーし、デジタル動画像データとして視野角変換部１４に出力する（ステップＳＴ１３）。

視野角変換部１４は、ステップＳＴ１３において入力されたデジタル動画像データの視野角を、運転者５０の視野Ｂに合わせて狭める方向に変換し、変換後動画像データを射影変換部１５に出力する（ステップＳＴ１４）。射影変換部１５は、ステップＳＴ１４において入力された変換後動画像データを運転者５０の視線に正対する仮想ディスプレイ上に再マッピングする処理を行い、マッピング動画像データを表示制御部１６に出力する（ステップＳＴ１５）。表示制御部１６は、ステップＳＴ１５において入力された画像データを表示部３０に出力する（ステップＳＴ１６）。表示部３０は、表示制御部１６から入力された画像データおよび各制御指示に基づいて、表示部３０の半透過型ＬＣＤ３１に画像を表示する（ステップＳＴ１７）。

図４は、この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の効果を示す図である。図４（ａ）は実施の形態１に係る車体透過表示機能を有していない場合を示し、図４（ｂ）は実施の形態１に係る車体透過表示機能を有している場合を示している。図４（ａ）では、運転者５０がフェンダー４１に隠れた部分を見ることができず、障害物の存在を認識することができない。しかし、図４（ｂ）では、フェンダー４１部分が透けてその先に存在する障害物を視認することができるため、運転者５０は電信柱にあたらないように警戒することができる。

上述した実施の形態１では、表示部３０を半透過型ＬＣＤ３１とバックライト３２との組み合わせで構成する例を示したが、再帰型スクリーンとプロジェクタなどの組み合わせで構成してもよい。再帰型スクリーン（図示せず）は、投射光の照射方向に映像を反射させるものであり、斜め方向からの投射に対しても視認性のよい映像を表示することができる。プロジェクタ（図示せず）は、映像を再帰型スクリーンに投射する。

この場合には、なるべく運転者５０の視点に近い場所から投射できる位置にプロジェクタを配置してフェンダー上のスクリーンに投射することにより射影変換部１５の処理を軽減することができるが、車両４０のフロントウィンドウを通して投射する場合、光量や屈折、反射などの問題が生じる。この問題を避けるために、フロントウィンドウの上やサイドピラーにスクリーンを配置した場合であっても射影変換部１５の変換処理により正対した映像を得ることができる。さらに、照度センサ２３を備えていることから表示制御部１６がプロジェクタの輝度を制御することができ、車外の照度に合わせた輝度で画像を表示することにより、実景と自然につながった映像が連続性を保ちやすく、より自然に、目に楽な映像を提供することができる。このように、表示部３０の構成は適宜選択可能である。

以上のように、この実施の形態１によれば、運転者５０の視野Ｂの死角領域を撮影する第１カメラ１１と、第１カメラ１１の画角Ａと運転者５０の視野Ｂをマッチングさせる視野角変換部１４と、運転者５０の視線方向にあって視野Ｂを遮るフェンダー４１上に配置した表示部３０と、この表示部３０に運転者５０の視線に対して正対する映像に変換する射影変換部１５を備えるように構成したので、表示部の周囲の実景と自然につながった映像を車体部材上に表示させることができ、あたかも視野を遮る車体部材を透過させるような表示効果を得ることができる。
また、表示部３０を車体部材上に配置するように構成したので、表示部と運転者の視点との距離を長く確保することができるので、焦点の連続性を保ち易く運転者の目に加わる負担を軽減することができる。さらに、運転者の頭部の移動による視点のずれに対する影響を軽減させることができる。

また、この実施の形態１によれば、表示処理の遅延を相殺する座標計算を行う表示遅延処理部１９を設けるように構成したので、表示部の周りに見える実景と自然につながった映像を表示することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、車速センサ２１の車速情報に基づき、車両が低速で走行している場合には車両近傍を撮影した映像を用い、高速で走行している場合には進行方向遠方を撮影した映像を用いるように構成したので、車両の速度に合わせた映像表示を行うことができる。また、車両が低速で走行しているときのみ死角領域の透過表示を行うように制御することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、障害物センサ２２を備えるように構成したので、車両４０近傍に障害物などが存在する場合のみ、死角領域の透過表示を行うように制御することができる。

また、この実施の形態１によれば、照度センサ２３を備え、当該センサ情報に基づきバックライト３２を制御するように構成したので、車外の照度に合わせた画像表示を行うことができる。

なお、上述した実施の形態１では、センサ部２０を構成する車速センサ２１、障害物センサ２２、照度センサ２３、車両情報出力部２４およびトレース予測部２５の全てのセンサ情報を用いる構成を示したが、用いるセンサ情報は適宜選択可能である。

この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の説明図である。 この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る車体透過表示装置の効果を示す図である。

符号の説明

１ 車体透過表示装置、１０ 映像処理部、１１ 第１カメラ、１２ 第２カメラ、１３ 映像入力部、１４ 視野角変換部、１５ 射影変換部、１６ 表示制御部、１７ 画角制御部、１８ カメラ入力切替部、１９ 表示遅延処理部、２０ センサ部、２１ 車速センサ、２２ 障害物センサ、２３ 照度センサ、２４ 車両情報出力部、２５ トレース予測部、３０ 表示部、３１ 半透過型ＬＣＤ、３２ バックライト、４０ 車両、４１ フェンダー、５０ 運転者、Ａ 画角、Ｂ 視野。

Claims (8)

1. 運転者の視線方向であり、車両を構成する車体部材によって前記運転者の死角となる死角領域を撮影する第１撮影部と、
   前記第１撮影部の撮像映像をキャプチャーする映像入力部と、
   前記第１撮影部の画角と、前記運転者の視野とをマッチングさせる視野角変換部と、
   前記マッチング処理の行われた撮像映像を前記運転者の視線に対して正対する映像に変換する射影変換部と、
   前記運転者の視線方向であり、前記死角領域を形成する車体部材上に配置された表示部と、
   前記表示部への画像表示を制御する表示制御部とを備えたことを特徴とする車体透過表示装置。
2. 車両の走行速度を検知する車速センサを備え、
   表示制御部は、前記車速センサが車両が低速走行していると検知したときのみ、第１撮影部が撮影した死角領域の映像を表示部に表示させることを特徴とする請求項１記載の車体透過表示装置。
3. 車両を構成する車体部材によって運転者の死角となる死角領域よりも上部を撮影する第２撮影部と、
   前記第１撮影部の仰角、焦点および画角のうちの少なくともいずれか一つを制御する画角制御部と、
   映像入力部に入力される前記第１撮影部の撮影映像と前記第２撮影部の撮影映像を切り替える入力切替部とを備え、
   表示制御部は、車速センサが車両が低速走行していると検知した場合には、前記画角制御部を制御すると共に前記第１撮影部の撮影映像を表示部に表示させ、前記車速センサが車両が低速走行していないと検知した場合には、前記入力切替部を制御して前記第２撮影部の撮影映像を表示部に表示させることを特徴とする請求項２記載の車体透過表示装置。
4. 車両近傍の障害物を検知する障害物センサを備え、
   表示制御部は、前記障害物センサが車両近傍に障害物が存在すると検知したときのみ、第１撮影部が撮影した死角領域の映像を表示部に表示させることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の車体透過表示装置。
5. 車両外の照度を検出する照度センサと、
   表示部は半透過型液晶ディスプレイおよび前記半透過型液晶ディスプレイの輝度を調整するバックライトとを備え、
   表示制御部は、前記照度センサが検出した照度に基づき前記バックライトの出力を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の車体透過表示装置。
6. 車両のハンドルの切れ角およびミッションのポジションを検知して車両情報として出力する車両情報出力部と、
   前記車両情報に基づき、車両のトレースラインを予測するトレース予測部とを備え、
   表示制御部は、前記トレース予測部が予測したトレースラインを重畳させた画像を表示部に表示させることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の車体透過表示装置。
7. 車両の移動方向および移動速度に基づき、運転者が視認する実景と表示部に表示される画像の表示遅延を補正する表示遅延処理部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の車体透過表示装置。
8. 車両外の照度を検出する照度センサと、
   表示部は再帰型スクリーンおよび運転者の視点近傍から前記再帰型スクリーンに撮影映像を投影するプロジェクタとを備え、
   表示制御部は、前記照度センサが検出した照度に基づき前記プロジェクタの輝度を制御することを特徴とする請求項１記載の車体透過表示装置。

Images