JP2011095321A

JP2011095321A - 車両用画像表示装置

Info

Publication number: JP2011095321A
Application number: JP2009246599A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ozaki; 正憲小崎
Original assignee: Toshiba Alpine Automotive Technology Inc
Current assignee: Toshiba Alpine Automotive Technology Inc
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】水平線辺りの映像が欠けることなく真下と周辺部の映像を高解像度で取得することができる車両用画像表示装置を提供する。
【解決手段】車両の周辺の映像を撮影した画像を表示可能な車両用画像表示装置であって、魚眼レンズと前記魚眼レンズで集光された光を検知する撮像素子を含み、魚眼レンズの光軸が地面に対して垂直になるようにほぼ真下に向けて車両に取り付けられ、魚眼レンズの光軸が撮像素子の検知領域の中心に対して車両から離れる側にシフトした撮像部と、撮像部で撮像した画像データを処理して表示部に表示する画像処理部と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載したカメラで映像を撮影し、自車両及び自車両周辺の画像を表示することで運転の補助を行う車両用画像表示装置に係り、特に撮像部を構成する魚眼レンズと撮像素子の相対位置をずらして、自車両周辺部の画像の欠けを低減した車両用画像表示装置に関する。

従来、車両に複数のカメラを搭載し、自車両の前方や後方、或いは側方を撮影し、走行中の見えにくい領域を撮影して表示部に表示して運転の補助を行うようにした車両用画像表示装置が知られている。また撮像部を構成するカメラとして、魚眼カメラを用いて広視野の画像を撮影するようにした例もある。

ところで、視野角が１８０度以上の魚眼カメラは、撮影方向の左右に対しては広い視野を持ち、上下に対しては狭い視野になっている。そのため、水平線を映し出すにはカメラを正面方向に向け、地面を映し出すには下向きにカメラを向ける必要がある。一方、１台のカメラで正面方向と地面を映し出そうとすると、カメラを正面方向よりも下向きにし、斜め方向にカメラを向ける必要がある。

斜め方向にカメラを向けた場合、撮像素子の左右の映像が傾いてしまい、左右の水平線辺りの映像が欠けた画像になり、左右の視野を狭くするという不具合がある。また上下の視野角を広げると解像度が落ちてしまうという問題点がある。

特許文献１には、魚眼レンズの光軸を撮像素子の検知領域の中心よりも地面の方向へずらした撮像部が開示されている。この例では車体の側方に位置する地面の情報を広く取得することができる。しかしながら、特許文献１の例では、車体の側方に位置する地面の情報を広くとれるという利点はあるが、左右の視野が狭いという不具合がある。

特開２００９−１２０１３５号公報

従来の魚眼カメラを用いた車両用画像表示装置では、１台のカメラで正面方向と地面を映し出そうとすると、カメラを正面方向よりも下向きにし、斜め方向にカメラを向ける必要がある。斜め方向にカメラを向けた場合、撮像素子の映像が傾いてしまい、左右の水平線辺りの映像が欠け左右の視野を狭くするという不具合がある。また特許文献１の例では、左右の視野が狭いという不具合がある。

本発明はこのような事情に鑑み、水平線辺りの映像が欠けることなく真下と周辺部の映像を高解像度で取得することができる車両用画像表示装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明は、車両の周辺の映像を撮影した画像を表示可能な車両用画像表示装置であって、魚眼レンズと前記魚眼レンズで集光された光を検知する撮像素子を含み、前記魚眼レンズの光軸が地面に対して垂直になるようにほぼ真下に向けて前記車両に取り付けられ、前記魚眼レンズの光軸が前記撮像素子の検知領域の中心に対して前記車両から離れる側にシフトした撮像部と、前記撮像部で撮像した画像データを処理して表示部に表示する画像処理部と、を具備したことを特徴とする。

本発明の車両用画像表示装置によれば、撮像素子と魚眼レンズの相対位置をずらすことにより、水平線辺りの映像が欠けることなく真下と周辺部の画像を高解像度で取得し表示することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用画像表示装置に係る撮像部の取付け位置を示す側面図及び平面図。本発明の一実施形態に係る車両用画像表示装置の構成を示すブロック図。本発明の一実施形態に係る撮像部の概略構成図。撮像素子に結像する画像を概略的に示した説明図。魚眼レンズの光軸と撮像素子の中心が同じ場合の撮像画像を示す説明図。本発明の実施形態での撮像画像の一例を示す説明図。運転支援の動作の一例を示す説明図。本発明の実施形態での運転支援の動作の一例を示す説明図。撮像部の変形例を示す構成図。撮像素子を可動式にした撮像部を示す構成図。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用画像表示装置の撮像部の取付け位置を示す説明図である。

図１（ａ）は、車両１０を側面から見た図であり、撮像部１１，１２は、車両１０のサイドミラーの底面に地面に対して真下を向くように垂直方向に取り付けられる。図１（ｂ）は車両１０を上から見た平面図であり、撮像部１１，１２の視野角（描写範囲）を示す図である。

撮像部１１，１２は魚眼レンズと撮像素子を含み、撮像部１１は車両１０の左のサドミラーに地面に向けて取り付けられ、車両１０の前方から左側面の１８０度以上（例えば１８５度程度の）の範囲ＷＬを撮影可能である。また撮像部１２は車両１０の右のサドミラーに地面に向けて取り付けられ、車両１０の前方から右側面の１８０度以上（例えば１８５度程度の）の範囲ＷＲを撮影可能である。尚、以下の説明では、撮像部１１，１２を魚眼カメラ１１，１２と呼ぶこともある。

図２は、本発明の一実施形態に係る車両用画像表示装置のブロック図である。図２において、撮像部１１，１２は、図３で後述するが魚眼レンズ２１と撮像素子２２を有する魚眼カメラであり、魚眼カメラ１１は例えば車両１０の左サイドミラーの底面に取り付けられ、魚眼カメラ１２は車両１０の右サイドミラーの底面に取り付けられている。魚眼カメラ１１，１２の光軸は、地面と直交しており、魚眼カメラ１１，１２は、車体１０の側方から前面にかけて１８０度よりもやや広い範囲の映像を撮影することができる。

魚眼カメラ１１，１２の撮像素子２２で検知された受像信号（輝度信号）は、画像検出部１３でディジタル値に変換されて画像処理部１４に供給される。画像処理部１４には記憶部であるメモリ１５が接続され、画像処理部１４とメモリ１５は、制御部１６によって制御される。画像処理部１４は、画像検出部１３からのディジタル値の画像信号の演算処理を行う。

画像処理部１４で処理された画像データは、駆動部１７に送られ、駆動部１７は、車両内に設けた液晶表示パネルなどの表示部１８を駆動して画像を表示する。制御部１６はＣＰＵを含み、画像処理部１４及び駆動部１７等を含む装置全体の動作を制御する。

図３は、撮像部１１，１２の構成図であり、車両１０の左サイドミラーに取り付けた撮像部１１を概略的に示している。図３において、車両１０の側面（斜線で示す）には撮像部１１が地面方向に真下を向くように取り付けられている。撮像部（魚眼カメラ）１１は、魚眼レンズ２１と、魚眼レンズ２１で集光した光を検知する撮像素子２２とを有している。撮像素子２２は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳで構成され、複数の検知点を有する。

図３に示すように、本発明の実施形態の魚眼カメラ１１は、魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１と、撮像素子２２の検知領域の中心Ｐ２とが相対的にシフトしている。魚眼カメラ１１は、魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１が地面に対して垂直になるように、ほぼ真下に向いている。また撮像素子２２の中心Ｐ２に対して、魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１が車両１０から離れる側へ距離δだけシフトしている。距離δで示すシフト量は、魚眼レンズ１２の有効径の１／４以上で１／２以下程度である。

撮像素子２２に結像する画像は光軸に対して点対称であり、天地と左右が逆に結像する。このため、魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１を撮像素子２２の中心Ｐ２よりも車両１０から離れる側にシフトすることで、車両１０近くの地面の情報よりも水平線辺りの情報を増やすことができる。撮像部１２は、撮像部１１と同じ構成であり、車両１０に対して撮像部１１と対称的に取り付けられる。

尚、魚眼カメラ１１，１２の取付け位置としては、車両１０の外部に設けたサイドミラーのほかに、フェンダーミラーやサイドアンダーミラー（フェンダーミラーの左前だけにある地面を見るための小さなミラー）、或いはリアアンダーミラー等の突起物に取り付けても良い。この場合、車体の映像を撮影するために魚眼カメラ１１，１２は下向きにする。

図４は、撮像素子２２に結像する画像を概略的に示している。この例では説明を分かりやすくするため、自車両１０の画像１０１が下側にくるように回転して示している。図４（ａ）は、魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１と撮像素子２２の中心Ｐ２が同じである一般的な魚眼カメラ１１での撮像画像を示している。魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１と、撮像素子２２の中心Ｐ２が同じ場合、撮像素子２２の受像画像では自車両１０の画像１０１の領域が多くなる。

図４（ｂ）は、撮像素子２２の中心Ｐ２に対して魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１を図３のようにシフトした本実施形態の魚眼カメラ１１での撮像画像を示している。魚眼レンズ２１の光軸Ｐ１が車両１０から少し離れる方向にシフトしているため、撮像素子２２の受像画像では自車両１０の画像１０１の領域が小さくなり、自車両周辺部の画像領域が広くなる。尚、図４（ａ），（ｂ）の撮像素子２２に結像する画像は、魚眼レンズが介在するため、実際には点線Ａ０、Ａ１で示すように円形に湾曲した画像となり、点線Ａ０，Ａ１が水平線の位置に相当する。

図４（ａ）のように、１８０度以上の画角がある一般的な魚眼カメラ１１では上下方向の視野が狭いため、外側の水平線が欠けてしまう。水平線を見ようとして視野角を広げる方法もあるが低解像度となってしまう。また、魚眼カメラ１１，１２を水平線方向に上下に傾ける方法もあるが、傾けた場合は、図４（ａ１）で示すように、左右の画像が傾いてしまい、左右の水平線辺りの映像が欠けた画像となってしまう。このため、水平線近くに物体Ｂがあった場合は、物体Ｂの画像が隠れてしまう。図４（ａ１）において黒く示す部分は撮像素子２２の検出領域外である。

そこで本実施形態では、図３のように撮像素子２に対して魚眼レンズ２１の位置をずらし、魚眼レンズ１１，１２を真下方向に向けて設置している。これにより、図４（ｂ）で示すように、自車両１０の画像１０１の領域を小さくして水平線辺りの映像を欠かすことなく撮像することができる。また水平線近くに物体Ｂがあった場合は、図４（ｂ１）で示すように、物体Ｂの画像が隠れることなく撮像することができる。図４（ｂ１）において黒く示す部分は撮像素子２２の検出領域外である。

図５、図６は、魚眼カメラによる実際の撮像画像の一例を示している。図５は、一般的な魚眼カメラ１１での撮像画像を示し、図６は、本実施形態における魚眼カメラ１１での撮像画像を示す。図の点線が水平線の位置に相当する。図５では自車両１０の画像１０１が大きくなるが、水平線辺りの画像の一部が欠けてしまう。図６の場合、自車両１０の画像１０１は小さくなるが、水平線辺りの画像が欠けることはない。

図７、図８は、車両１０の右のサイドミラーに取り付けた魚眼カメラ１２を用いて映像を撮像したときの運転支援動作を説明する説明図である。図７、図８において、（ａ）は、いずれも車両１０が交差点を右折する際の進行状況を示し、（ｂ）は魚眼カメラ１２での撮像画像を示している。

尚、図７は一般的な魚眼カメラ１２を使用した撮像画像であり、図８は本実施形態の魚眼カメラ１２を使用した撮像画像を示している。また図７、図８の例では、自車両１０が交差点を右折しようとするとき、右折しようとする対向車１の後ろに直進する対向車２が居る場合を想定している。自車両１０が右折する場合、正面方向と地面が見えるように撮像される必要がある。

一般的な魚眼カメラ１２を用いた場合、図７の太い点線で示すように魚眼カメラ１２で映像が見える範囲は、１８０度よりもやや広く１８５度程度であるが、右側の水平線部分が欠けた画像にならないようにするために、魚眼カメラを少し上向きにする必要がある。その場合、対向車線の直進車両２を正確に捉えることができなくなる。

一方、本実施形態の魚眼カメラ１２による撮像画像は、自車両の画像１０１の領域が小さくなるものの、図８の太い点線で示すように水平線方向の視野が広がり、水平線部分の画像が欠けることはない。また、自車両１０によって後方が見えなくて無駄な分を、前方が見えるように画像を回転することにより、対向車線の直進車両２を正確に捉えることができる。

尚、魚眼カメラ１１，１２で撮像した画像は円形に湾曲した画像となるため、画像処理部１４で歪みを矯正し、方形画像に変換して表示することもできる。

以上説明した実施形態については各種の変形例が考えられる。例えば、図９に示すように、魚眼レンズ２１に対して撮像素子２２を傾けて配置し、映らない端の方を削って、正面や真下等の注目部分２２１の解像度を上げるようにしてもよい。

また撮像素子２２の形状は方形に拘わらず、画像を取得したい部分に合わせて円形や楕円形、或いは十字型にしてもよい。これにより、不要部分の画像データを画像処理部１３に転送しなくて済むため、画像処理の効率を上げることができる。

また図１０に示すように、撮像素子２２の位置を矢印Ｘ，Ｙ方向に移動できるように可動式とし、撮像素子２２と魚眼レンズ２１とのシフト方向とシフト量を、所定の基準点を中心にして可変し、状況によって見たい映像領域を変えるようにしてもよい。撮像素子２２の可動機構としては、例えば撮像素子２２の周縁部にラックを形成し、このラックと噛み合うギアを設け、ギアをモータで回転して位置を可変するようにすればよい。

さらに、撮像素子２２の中心やサイド等の注目部分の画素は小さくして解像度を上げ、それ以外の画素は大きくしてもよい。これにより画像データを伝達する際の負荷を低減することができる。また、画像を取得したい部分や、より解像度を必要とする部分に合わせて、レンズの湾曲性を変えてもよい。

以上説明したように本発明の実施形態によれば、魚眼カメラ１１，１２を地面方向にほぼ真下に向けて車両に取り付け、魚眼レンズの光軸と撮像素子の検知領域の中心とを相対的にシフトすることにより、水平線方向の視野が広がり、水平線部分の画像の欠けをなくすことができる。また画像転送容量を削減することができ、高解像度で画像を取得することができる。

また特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

１０…車両
１１，１２…魚眼カメラ（撮像部）
１３…画像検出部
１４…画像処理部
１５…メモリ
１６…制御部
１７…駆動部
１８…表示部
２１…魚眼レンズ
２２…撮像素子

Claims

車両の周辺の映像を撮影した画像を表示可能な車両用画像表示装置であって、
魚眼レンズと前記魚眼レンズで集光された光を検知する撮像素子を含み、前記魚眼レンズの光軸が地面に対して垂直になるようにほぼ真下に向けて前記車両に取り付けられ、前記魚眼レンズの光軸が前記撮像素子の検知領域の中心に対して前記車両から離れる側にシフトした撮像部と、
前記撮像部で撮像した画像データを処理して表示部に表示する画像処理部と、
を具備したことを特徴とする車両用画像表示装置。
前記撮像部は、前記車両の外部に設けたミラーに、地面方向にほぼ真下を向いて取り付けられることを特徴とする請求項１記載の車両用画像表示装置。
前記撮像部は、自車両及び自車両周辺を撮像可能であり、前記自車両の撮像画像に対して前記自車両周辺部の撮像画像の領域が広くなるように、前記魚眼レンズと前記撮像素子との前記シフトの量を設定したことを特徴とする請求項１記載の車両用画像表示装置。
前記撮像部は、前記撮像素子を前記魚眼レンズに対して所定の傾斜角で対向させたことを特徴とする請求項１記載の車両用画像表示装置。
前記撮像部は、前記撮像素子を前記魚眼レンズの光軸に対して可動的にし、前記魚眼レンズと前記撮像素子との前記シフトの方向と前記シフトの量を可変することを特徴とする請求項１記載の車両用画像表示装置。
前記撮像部は、複数の画素で構成し、注目撮像領域の解像度を他の領域よりも高くなるように画素の大きさを設定したことを特徴とする請求項１記載の車両用画像表示装置。